專利名稱：一種送變電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力輸配電領(lǐng)域，特別是電網(wǎng)輸電線進(jìn)入用戶終端設(shè)備前的送變電裝置。
背景技術(shù)：
常用的送變電裝置主要由三相變壓器組成，它將電網(wǎng)上的高電壓降壓成市電供終端設(shè)備使用。
當(dāng)用電器特性使得從電網(wǎng)吸取的電流波形畸變?yōu)榉钦也〞r(shí)，國(guó)家有關(guān)電磁兼容的各種條款、限止了這種非正弦電流用電器的使用，以及要求電力網(wǎng)路改善這種非正弦情況。如今大量的整流型負(fù)載、日光燈負(fù)載及可控晶閘管等大量使用，使電網(wǎng)的電流電壓波形畸變、諧波總含量增加，如何改善電力輸配電總體電壓和電流波形成為電力網(wǎng)路需要解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種減少終端用電器對(duì)電網(wǎng)的電流電壓波形干擾，大幅度降低電網(wǎng)中諧波總含量的送變電裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的第一技術(shù)方案是一種送變電裝置，它由高壓輸入端子、機(jī)架、45°移相變壓器、30°移相變壓器、15°移相變壓器和0°移相變壓器和低壓輸出端子組成，這四種移相變壓器原邊均為三角形接法，而副邊分別有三角形、反延邊三角形，星形和正延邊三角形四種組成，各移相變壓器和高壓輸入端子及低壓輸出端子均固定在機(jī)架上，各移相變壓器的原邊端子并聯(lián)后接高壓輸入端子，各移相變壓器的副邊端子接各自的低壓輸出端子，形成各組輸出端，接入各類用電器。
第二技術(shù)方案是一種送變電裝置，它由高壓輸入端子、機(jī)架、0°移相變壓器、7.5°移相變壓器、15°移相變壓器、22.5°移相變壓器、30°移相變壓器、37.5°移相變壓器、45°移相變壓器和52.5°移相變壓器和低壓輸出端子組成；這8種移相變壓器的副邊均為有中心點(diǎn)的接法，以適應(yīng)副邊有單相用電負(fù)載的常見情況。各移相變壓器和高壓輸入端子及低壓輸出端子均固定在機(jī)架上，各移相變壓器的原邊端子并聯(lián)后接高壓輸入端子，各移相變壓器的副邊端子接各自的低壓輸出端子，形成各組輸出端，接入各類用電器。
由于本裝置內(nèi)采用了不同移相角的變壓器并聯(lián)到電網(wǎng)上，使各變壓器波形畸變彼此錯(cuò)位不會(huì)同方向疊加，使大電網(wǎng)上諧波總含量大幅度降低。其最終使電網(wǎng)的電磁兼容性指標(biāo)良好。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本裝置作進(jìn)一步的詳細(xì)說明

圖1為本裝置第一技術(shù)方案的電原理圖圖2為圖1的45°移相變壓器T1結(jié)構(gòu)原理圖圖3為圖1的30°移相變壓器T2結(jié)構(gòu)原理圖圖4為圖1的15°移相變壓器T3結(jié)構(gòu)原理圖圖5為圖1的0°移相變壓器T4結(jié)構(gòu)原理圖圖6為可代替圖1中T3的副邊繞組串聯(lián)接法15°移相變壓器T5結(jié)構(gòu)原理圖圖7為圖6的電原理聯(lián)結(jié)圖圖8為圖7的副邊繞組串聯(lián)接法的電壓矢量圖圖9為圖4的延邊三角形繞組電壓矢量15°合成圖圖10為本裝置第二技術(shù)方案實(shí)施例1的電原理圖。
圖11為圖10的各移相變壓器繞組接法示意圖圖12為本裝置第二技術(shù)方案的實(shí)施例2電原理圖圖13為圖12的各移相變壓器繞組接法示意圖圖14為本裝置第二技術(shù)方案的實(shí)施例3電原理圖圖15為圖14的各移相變壓器繞組接法示意圖附圖中，U、V、W電網(wǎng)高壓端子，當(dāng)為了使用較少的移相變壓器改善諧波時(shí)，采用圖1的接法，若以T4副邊電壓為基準(zhǔn)當(dāng)作0°計(jì)，則T1副邊繞組正延邊三角形接法45°移相變壓器，T2副邊繞組星形接法30°移相變壓器，T3副邊繞組倒延邊三角形接法15°移相變壓器，T4副邊繞組三角形接法0°移相變壓器，T5副邊串聯(lián)繞組接法15°移相變壓器，當(dāng)進(jìn)一步細(xì)分相角，可按圖10接法，T6、T7、T8、T9、T10、T11、T12、T13為另外一組移相變壓器，如以T6副邊電壓為基準(zhǔn)，當(dāng)作0°計(jì)，則T6原邊繞組三角形接法0°移相變壓器，T7原邊繞組延邊三角形接法7.5°移相變壓器，T8原邊繞組延邊三角形接法15°移相變壓器，T9原邊繞組延邊三角形接法22.5°移相變壓器，T10原邊繞組三角形接法30°移相變壓器，T11原邊繞組倒延邊三角形接法37.5°移相變壓器，T12原邊繞組倒延邊三角形接法45°移相變壓器，T13原邊繞組倒延邊三角形接法52.5°移相變壓器。當(dāng)為了副邊繞組有中心點(diǎn)引出，而且原邊使用三角接法用于消除三次諧波時(shí)，采用圖12的接法，若以T14副邊電壓為基準(zhǔn)，當(dāng)作0°計(jì)，則T14副邊繞組星形接法0°移相變壓器，T15副邊繞組串聯(lián)接法7.5°移相變壓器，T16副邊繞組串聯(lián)接法15°移相變壓器，T17副邊繞組串聯(lián)接法22.5°移相變壓器，T18副邊繞組串聯(lián)接法30°移相變壓器，T19副邊繞組串聯(lián)接法37.5°移相變壓器，T20副邊繞組串聯(lián)接法45°移相變壓器，T21副邊繞組串聯(lián)接法52.5°移相變壓器，M機(jī)架位置示意。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種送變電裝置，由高壓輸入端子U、V、W、機(jī)架M、副邊繞組正延邊三角形接法45°移相變壓器T1、副邊繞組星形接法30°移相變壓器T2、副邊繞組倒延邊三角形接法15°移相變壓器T3、副邊繞組三角形接法0°移相變壓器T4和低壓輸出端子a1、b1、c1、a2、b2、c2、a3、b3、c3、a4、b4、c4組成，各移相變壓器T1、T2、T3、T4和高壓輸入端子U、V、W及低壓端子a1、b1、c1、a2、b2、c2、a3、b3、c3、a4、b4、c4均固定在機(jī)架M上，各端子與機(jī)架間絕緣良好，各移相變壓器T1、T2、T3、T4的原邊端子A1、A2、A3、A4和B1、B2、B3、B4及C1、C2、C3、C4并聯(lián)后接高壓輸入端子V、W、U，各移相變壓器T1、T2、T3、T4的副邊端子分別接低壓輸出端子a1、b1、c1、a2、b2、c2、a3、b3、c3、a4、b4、c4，形成各組輸出端，接入各類用電器。
圖1中三相移相變壓器的繞組接法如圖2、圖3、圖4、圖5中所示，各副邊繞組分別對(duì)變壓器T1、T2、T3、T4的原邊存在移相角，T4為0°、T3為15°，T2為30°，T1為45°。由于整流型或日光燈負(fù)載對(duì)電網(wǎng)波形的畸變都是在波形的特定位置上發(fā)生，如果不使用變壓器移相，那么疊加起來(lái)對(duì)電網(wǎng)的影響較大，而使用不同移相角的變壓器，那么因移相的作用可以相互抵消一部，最終使畸變?cè)谠吀邏弘娋W(wǎng)上的總量減小。
如何形成各移相變壓器輸出電壓在相位上不相同，形成移相角呢，眾所周知，變壓器的星形接法對(duì)三角形接法已移相30°，如圖3、圖5所示，而移其它角度可以采用延邊三角形(或串聯(lián)繞組)接法如圖2、圖4所示。
以圖4移15°為例，可使用圖9的延邊三角形法，也可采用圖8的串聯(lián)繞組法。圖6是串聯(lián)繞組接法的實(shí)際聯(lián)接(矢量圖如圖7、圖8)，可以等效于圖4的延邊三角形接法(矢量圖如圖1的從左至右第3圖或圖9)。當(dāng)計(jì)算出繞組不同匝數(shù)和聯(lián)接位置可以最終獲得不同移相角而輸出幅值相同的移相變壓器配置方案。
從諧波分析可知，三相連接的變壓器和電機(jī)不存在3n次諧波，例如3、6、9、12等次諧波，不管外部負(fù)載怎樣這些諧波因三相接法被抵消。但是還存在5、7、11等奇次諧波，在不平衡時(shí)還有偶次諧波。但是通過配置在電網(wǎng)上變壓器各有不同移相，從而被抵消一部分，最終使電網(wǎng)上的諧波含量下降。
移相變壓器T1、T2、T3、T4的原邊繞組可以如實(shí)施例中為三角形接法，也可以為星形接法。但最好是都屬一種接法，以避免付邊移相角的不確定。
各移相變壓器T1、T2、T3、T4的副邊繞組可以為延邊三角形接法或串聯(lián)繞組接法。但就整個(gè)送變電裝置而言，各移相變壓器副邊對(duì)原邊的移相應(yīng)相互錯(cuò)開，盡量不要重復(fù)，因此有必要仔細(xì)考慮原邊繞組接法的不一致性帶來(lái)的副邊附加移相。
在電網(wǎng)上配置移相變壓器的數(shù)量和相移角，可以根據(jù)實(shí)際需要增加調(diào)整，例如8只移相變壓器組成。變壓器組可以由7.5°、15°、22.5°、30°、37.5°、45°、52.5°、0°的移相變壓器組成。
圖10所示為本裝置第二技術(shù)方案的實(shí)施例1，這種方案使副邊都是有中點(diǎn)的星形接法，適合于一般副邊有單相負(fù)載的情況，這種送變電裝置由高壓輸入端子U、V、W，機(jī)架M，0°移相變壓器T6，7.5°移相變壓器T7，15°移相變壓器T8，22.5°移相變壓器T9，30°移相變壓器T10，37.5°移相變壓器T11，45°移相變壓器T12和52.5°移相變壓器T13和低壓輸出端子a6、b6、c6、a7、b7、c7、a8、b8、c8、a9、b9、c9、a10、b10、c10、a11、b11、c11、a12、b12、c12、a13、b13、c13組成；各移相變壓器T6、T7、T8、T9、T10、T11、T12、T13和高壓輸入端子U、V、W及低壓輸出端子a6、b6、c6、a7、b7、c7、a8、b8、c8、a9、b9、c9、a10、b10、c10、a11、b11、c11、a12、b12、c12、a13、b13、c13均固定在機(jī)架上，各移相變壓器的原邊端子A、B、C并聯(lián)后接高壓輸入端子，各移相變壓器的副邊端子接各自的低壓輸出端子a6、b6、c6、a7、b7、c7、a8、b8、c8、a9、b9、c9、a10、b10、c10、a11、b11、c11、a12、b12、c12、a13、b13、c13，形成各組輸出端，接入各類用電器。
圖12所示為本裝置第二技術(shù)方案為實(shí)施例2，這種方案優(yōu)點(diǎn)是原邊全部是三角形接法副邊都有中心點(diǎn)，對(duì)消除三次諧波有利。這種送變電裝置由高壓輸入端子U、V、W，機(jī)架M，0°移相變壓器T14，7.5°移相變壓器T15，15°移相變壓器T16，22.5°移相變壓器T17，30°移相變壓器T18，37.5°移相變壓器T19，45°移相變壓器T20和52.5°移相變壓器T21和低壓輸出端子a14、b14、c14、a15、b15、c15、a16、b16、c16、a17、b17、c17、a18、b18、c18、a19、b19、c19、a20、b20、c20、a21、b21、c21組成；各移相變壓器T14、T15、T16、T17、T18、T19、T20、T21和高壓輸入端子U、V、W及低壓輸出端子a14、b14、c14、a15、b15、c15、a16、b16、c16、a17、b17、c17、a18、b18、c18、a19、b19、c19、a20、b20、c20、a21、b21、c21均固定在機(jī)架上，各移相變壓器的原邊端子A、B、C并聯(lián)后接高壓輸入端子，各移相變壓器的副邊端子接各自的低壓輸出端子a14、b14、c14、a15、b15、c15、a16、b16、c16、a17、b17、c17、a18、b18、c18、a19、b19、c19、a20、b20、c20、a21、b21、c21，形成各組輸出端，接入各類用電器。
本實(shí)用新型的方案是這樣的，用戶的供電由一組變壓器構(gòu)成，這組變壓器在60°電角范圍內(nèi)按60°/2n(n＝1、2、3-------)分布移相角移相。第二技術(shù)方案的實(shí)施例1(圖10)，是變壓器的副邊星形接法有中點(diǎn)，變壓器的原邊是不同移向角的延邊三角形接法；其實(shí)施例2(圖12)是變壓器的副邊是串聯(lián)繞組接法，有中點(diǎn)，變壓器的原邊是三角形接法它對(duì)消除三次諧波有利。兩種接法各有特點(diǎn)，但都能使變壓器聯(lián)接的原邊電網(wǎng)諧波減少。
圖14所示為本裝置第二技術(shù)方案的優(yōu)化實(shí)施例3，它將該方案實(shí)施例1、2中的部分移相變壓器T6、T7、T8、T17、T18、T19、T12、T13組合在一起。該方案因只有三個(gè)變壓器是副邊串聯(lián)繞組接法，減少變壓器一個(gè)鐵芯上安裝3個(gè)繞組的復(fù)雜度，又兼顧了原邊三角形接法，有利用消除三次諧波。
以下對(duì)圖10、圖12、圖14的第二技術(shù)方案實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖10的8個(gè)變壓器接法n＝4，60°/2n＝60°/(2×4)＝7.5°逐個(gè)移相，副邊都是星形接法，有中心點(diǎn)引出，適合于低壓副邊單相用戶和低壓側(cè)有三相用戶共同使用，符合市電用戶實(shí)際情況。原邊采用延邊三角形接法，它們?cè)诿坷@組上有抽頭，根據(jù)矢量運(yùn)算可得出各繞組匝數(shù)和抽頭位置。
設(shè)基本的0°原邊三角接法每一個(gè)繞組(正比于線電壓)的匝數(shù)為W1，在各移相變壓器線間電壓不變條件下，移相變壓器繞組的總匝數(shù)W1α和抽頭W1α`為 其中α為移相角度 例如移7.5°時(shí) 抽頭處的匝數(shù) 圖12的8個(gè)變壓器按n＝4，也是60°/2n＝60/(2×4)＝7.5°逐個(gè)移相，副邊都是串聯(lián)繞組接法，也稱曲折接法，有中心點(diǎn)引出，也適合于低壓側(cè)單相用戶和三相用戶共同使用的市電實(shí)際情況；原邊采用三角形接法，根據(jù)矢量運(yùn)算也可以求得各繞組匝數(shù)。
設(shè)基本的0°副邊每一相星形接法時(shí)(正比于相電壓)的匝數(shù)為W1，副邊每一相繞組由兩個(gè)鐵芯芯柱上的繞組串聯(lián)而成，它們分別的匝數(shù)為 其中α為移相角度 因此該方案實(shí)施例1、2的繞組計(jì)算公式一樣，僅僅接法不同和基準(zhǔn)繞組匝數(shù)不同，同理，本裝置技術(shù)方案1的延邊三角形接法的繞組匝數(shù)和抽頭位置也可以用此公式算出。
本實(shí)用新型移相變壓器的數(shù)量與希望達(dá)到的諧波減少效果和成本有關(guān)，當(dāng)變壓器多移相角度較小時(shí)，諧波減少效果好，但因變壓器多而不經(jīng)濟(jì)。以上例子是按7.5°移相角考慮。當(dāng)n＝1、2、3、4、5、6-------時(shí)，可以做到的移相角分別為30°、15°、10°、7.5°、6°、5°-------。當(dāng)30°時(shí)就是常見的Δ-Y和Y-Y或者Δ-Y和Δ-等邊曲折星形。
本實(shí)用新型為了達(dá)到好的效果，應(yīng)當(dāng)非常清醒地弄清楚各變壓器的移相角，各原邊繞組A、B、C與電網(wǎng)導(dǎo)線A、B、C的連接關(guān)系，絕對(duì)不可隨意亂接，并且在變壓器制造時(shí)按技術(shù)要求明確標(biāo)注各線頭標(biāo)志。例如對(duì)一棟大樓一個(gè)小區(qū)一個(gè)工廠可以將變壓器安裝在機(jī)架上，按設(shè)計(jì)順序聯(lián)接變壓器的原副邊高壓和低壓端子，也可以把變壓器分散到各不同地點(diǎn)，但絕不可不按要求將電網(wǎng)導(dǎo)線隨意接到變壓器的高壓端子上，接錯(cuò)了不會(huì)獲得電流諧波被削弱的效果。
對(duì)于圖10，因采用延邊繞組方法移相，繞組只需抽一個(gè)頭，變壓器一個(gè)鐵芯柱上只有兩個(gè)繞組，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制作方便，但到移相角30°時(shí)原副邊是Y-Y接法，從變壓器理論可知，對(duì)消除三次諧波畸變不利，并且移相角22.5°、37.5°都已經(jīng)很近似Y-Y接法，對(duì)消除三次諧波畸變也不利。
對(duì)于圖12因采用串聯(lián)曲折形繞組，在變壓器一個(gè)鐵芯柱上要安排三個(gè)繞組使結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、制造麻煩，但因?yàn)樵吽幸葡嘟嵌际怯腥切卫@組存在，對(duì)消除三次諧波有利是一個(gè)好的方案。
對(duì)于諧波畸變?cè)诿恳幌嗾?fù)對(duì)稱而且平衡時(shí)，變壓器移相只需要0-60°范圍，過了60°就相當(dāng)于又回到0°，這對(duì)于全波橋式整流型負(fù)載、晶閘管負(fù)載、日光燈負(fù)載都是如此，事實(shí)上也幾乎都是正負(fù)波形的畸變相同的形狀。因此本實(shí)用新型只將變壓器移相考慮到0-60°的范圍。由此得出結(jié)論為削弱電網(wǎng)諧波，可以使用2n個(gè)移相變壓器，其移相角互相錯(cuò)開角度為60°/2n，這對(duì)正負(fù)對(duì)稱的畸變波形改善有效，推而廣之如果存在正負(fù)不對(duì)稱負(fù)載，只要按圖10、圖12的方法繼續(xù)移相即可。
對(duì)于圖14是綜合了圖10、圖12的利弊，采用了一個(gè)優(yōu)化的方案，即對(duì)移相0°、7.5°、15°、45°、52.5°采用圖10延邊三角形作原邊，Y接法作副邊，而對(duì)移相22.5°、30°、37.5°采用圖12的三角形作原邊，串聯(lián)(曲折)繞組作副邊，這樣，總共8個(gè)變壓器只有三個(gè)變壓使用串聯(lián)(曲折)繞組，工藝較簡(jiǎn)化，又解決了對(duì)3次諧波畸變不利的一面。
本裝置減小高壓電網(wǎng)諧波含量的移相變壓器配置原理，可以進(jìn)一步擴(kuò)展到一個(gè)小區(qū)域的局部送配電裝置以外，即在大電網(wǎng)上只要各臺(tái)配電變壓器有不同移相角而且在接入前仔細(xì)地考慮各臺(tái)的移相角相互錯(cuò)開，就會(huì)有利于大電網(wǎng)上總諧波含量的減小。
權(quán)利要求1.一種送變電裝置，它由高壓輸入端子、機(jī)架、變壓器組和低壓輸出端子組成；其特征在于所述變壓器組由45°移相變壓器、30°移相變壓器、15°移相變壓器和0°移相變壓器組成；各移相變壓器和高壓輸入端子及低壓輸出端子均固定在機(jī)架上，各移相變壓器的原邊端子并聯(lián)后接高壓輸入端子，各移相變壓器的副邊端子接各自的低壓輸出端子，形成各組輸出端，接入各類用電器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的送變電裝置，其特征在于所述各移相變壓器的原邊繞組為三角形接法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的送變電裝置，其特征在于所述各移相變壓器的副邊繞組可以是三角形接法，也可以是星形接法，還可以是延邊三角形接法或串聯(lián)繞組接法。
4.一種送變電裝置，它由高壓輸入端子、機(jī)架、變壓器組和低壓輸出端子組成；其特征在于所述變壓器組由0°移相變壓器、7.5°移相變壓器、15°移相變壓器、22.5°移相變壓器、30°移相變壓器、37.5°移相變壓器、45°移相變壓器和52.5°移相變壓器組成；各移相變壓器和高壓輸入端子及低壓輸出端子均固定在機(jī)架上，各移相變壓器的原邊端子并聯(lián)后接高壓輸入端子，各移相變壓器的副邊端子接各自的低壓輸出端子，形成各組輸出端，接入各類用電器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的送變電裝置，其特征在于所述各移相變壓器的原邊繞組根據(jù)移相的需要可以是三角形接法，也可以是星形接法，還可以是延邊三角形接法。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的送變電裝置，其特征在于所述各移相變壓器的副邊繞組可以是星形接法，也可以是串聯(lián)繞組接法。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種送變電裝置，它由高壓輸出端子、機(jī)架、45°移相變壓器、30°移相變壓器、15°移相變壓器、0°移相變壓器和低壓輸出端子組成，各移相變壓器和高壓輸入端子以及低壓輸出端子均固定在機(jī)架上，各移相變壓器的原邊端子并聯(lián)后接高壓輸入端子，各移相變壓器的副邊端子接低壓輸出端子，形成各組輸出端。該實(shí)用新型采用了不同移相角的移相變壓器，使各移相變壓器的波形畸變不會(huì)同方向疊加，降低了電網(wǎng)上的諧波含量，改善了電網(wǎng)的電磁兼容性指標(biāo)。
文檔編號(hào)H02J3/01GK2679902SQ20032010473
公開日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2003年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月31日
發(fā)明者劉永言 申請(qǐng)人:成都希望電子研究所