本實(shí)用新型屬于電力系統(tǒng)配電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及配電網(wǎng)消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補(bǔ)償裝置。

背景技術(shù)：

配電網(wǎng)是從輸電網(wǎng)接受電能，再分配給電力用戶的電力網(wǎng)。35kV、66kV和110kV電壓等級(jí)的配電為高壓配電網(wǎng)，10kV和20kV(我國(guó)部分地區(qū)存在部分)為中壓配電網(wǎng)，0.4kV為低壓配電網(wǎng)。一般而言，配電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式主要分為不接地、經(jīng)電阻接地和經(jīng)消弧線圈接地三種方式。其中，經(jīng)消弧線圈接地方式的原理是，在變配電所配電變壓器中性點(diǎn)與大地之間接入消弧線圈，系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱(chēng)短路時(shí)，利用消弧線圈的感性電流來(lái)抵消配電網(wǎng)系統(tǒng)的容性電流，從而實(shí)現(xiàn)抑制入地電容電流過(guò)大的問(wèn)題。配電網(wǎng)采用過(guò)補(bǔ)償方式，要求消弧線圈補(bǔ)償?shù)母行噪娏鞔笥谌氲厝菪噪娏鞯?.35倍。

《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)：電氣一次部分》規(guī)定：在不接地系統(tǒng)中當(dāng)單相接地故障電容電流不超過(guò)10A時(shí)，應(yīng)采用不接地方式。3kV～10kV不直接連接發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)和35kV、66kV系統(tǒng)，當(dāng)單相接地故障電容電流超過(guò)10A，應(yīng)采用消弧線圈接地方式。然而，隨著配電網(wǎng)的發(fā)展和改造，城區(qū)配電網(wǎng)10kV和35kV系統(tǒng)所使用的電力電纜越來(lái)越多。電力電纜的大面積使用，導(dǎo)致配電網(wǎng)系統(tǒng)的電容電流大幅度增長(zhǎng)，有的地區(qū)甚至超過(guò)了200A、遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定的10A。該現(xiàn)狀使得采用消弧線圈接地的配電網(wǎng)系統(tǒng)原配置的消弧線圈容量不足，加之簡(jiǎn)單增加消弧線圈容量會(huì)面臨調(diào)節(jié)范圍不足、開(kāi)關(guān)檔位限制等配合困難，進(jìn)而迫使配電網(wǎng)大量消弧線圈的退出使用，消弧線圈補(bǔ)償優(yōu)勢(shì)得不到利用的同時(shí)，還造成了補(bǔ)償資源閑置和浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是：拓展當(dāng)前電力行業(yè)消弧線圈分布式補(bǔ)償?shù)睦砟睿捎孟【€圈與配電變壓器一體化分布式補(bǔ)償(簡(jiǎn)稱(chēng)補(bǔ)償裝置)的新方法，解決現(xiàn)有配電網(wǎng)消弧線圈補(bǔ)償容量不足所致設(shè)備閑置和無(wú)法投運(yùn)等問(wèn)題，有效提高配電網(wǎng)的供電可靠性。

本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案是，一種配電網(wǎng)消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補(bǔ)償裝置，將配電線路桿塔柱上配電變壓器與消弧線圈一體集成，所述裝置包括，高壓側(cè)繞組、低壓側(cè)繞組、消弧線圈和內(nèi)置中性點(diǎn)，所述高壓側(cè)繞組采用Z型接線方式，所述內(nèi)置中性點(diǎn)經(jīng)導(dǎo)線連接消弧線圈。

進(jìn)一步，所述高壓側(cè)繞組的Z型連接方式帶載消弧線圈的能力為其自身容量的90％-100％。

進(jìn)一步，所述補(bǔ)償裝置安裝在配電線路桿塔柱上，配置有固定安裝的連接件。

進(jìn)一步，所述補(bǔ)償裝置帶有金屬外殼，外殼引出接地端子。

進(jìn)一步，所述補(bǔ)償裝置還配置有高壓側(cè)套管、低壓側(cè)套管。

進(jìn)一步，所述高壓側(cè)繞組是三相繞組。

進(jìn)一步，所述低壓側(cè)繞組為三相四線制。

進(jìn)一步，所述消弧線圈尾端引出接地端子。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：采用集消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補(bǔ)償?shù)男滤悸贰募夹g(shù)原理角度講，消弧線圈的裝設(shè)位置不再局限于變配電所變壓器的中性點(diǎn)，從根本上規(guī)避了同一安裝地點(diǎn)安裝多臺(tái)消弧線圈所帶來(lái)的調(diào)節(jié)范圍不足、開(kāi)關(guān)檔位限制等技術(shù)配合困難；同時(shí)，由于安裝位置與變配電所已經(jīng)設(shè)置的消弧線圈相互獨(dú)立，因此無(wú)需考慮變配電所內(nèi)原有消弧線圈容量及容量配合問(wèn)題，只需根據(jù)現(xiàn)在及未來(lái)5-10年的配電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃需求計(jì)算新增補(bǔ)償容量便可，亦或只考慮新增線路所需補(bǔ)償容量同樣可以實(shí)現(xiàn)分布式補(bǔ)償。從設(shè)備制造和應(yīng)用角度講，該實(shí)用新型將配電變壓器和消弧線圈整體集成，縮減了設(shè)備制造成本、減小了設(shè)備體積，降低了配電線路柱上安裝空間的要求，同時(shí)也大大減輕了設(shè)備運(yùn)行維護(hù)工作的強(qiáng)度。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型配電網(wǎng)消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補(bǔ)償裝置的電氣接線圖。

圖2為本實(shí)用新型配電網(wǎng)消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補(bǔ)償裝置的安裝配置圖。

圖中：1-水泥桿塔，2-固定板，3-補(bǔ)償裝置，4-金屬外殼，5-高壓側(cè)套管，6-低壓側(cè)套管，7-接地端子，8-高壓側(cè)繞組，9-低壓側(cè)繞組，10-消弧線圈，11-內(nèi)置中性點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

一種配電網(wǎng)消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補(bǔ)償裝置，包括，高壓側(cè)繞組8、低壓側(cè)繞組9、消弧線圈10和內(nèi)置中性點(diǎn)11，所述高壓側(cè)繞組采用Z型接線方式，所述內(nèi)置中性點(diǎn)經(jīng)導(dǎo)線連接消弧線圈。

如圖1所示，連接于配電線路A、B、C三相系統(tǒng)上的消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補(bǔ)償裝置，內(nèi)部主要包括，高壓側(cè)繞組8、低壓側(cè)繞組(三相四線制)9、消弧線圈10和內(nèi)置中性點(diǎn)11。該補(bǔ)償裝置不同于目前配電網(wǎng)在變配電所配電變壓器中性點(diǎn)安裝補(bǔ)償消弧線圈的方式，而是將配電變壓器和消弧線圈集成為整體，以單臺(tái)設(shè)備的方式安裝于配電線路桿塔之上。該補(bǔ)償裝置不僅符合《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)：電氣一次部分》中關(guān)于“任何運(yùn)行方式下，電網(wǎng)不得失去消弧線圈的補(bǔ)償；應(yīng)避免一個(gè)變電所裝設(shè)多臺(tái)消弧線圈”的規(guī)定；還從根本上規(guī)避了同一安裝地點(diǎn)安裝多臺(tái)消弧線圈所帶來(lái)的調(diào)節(jié)范圍不足、開(kāi)關(guān)檔位限制等技術(shù)配合困難。

本示范例中，當(dāng)配電系統(tǒng)正常工作時(shí)，其A、B和C三相接近平衡、滿足電能質(zhì)量要求，此時(shí)消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補(bǔ)償裝置相當(dāng)于傳統(tǒng)配電變壓器，承擔(dān)著輸送電能的職能。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時(shí)，A、B和C三相系統(tǒng)不再平衡，系統(tǒng)產(chǎn)生零序電流分量。對(duì)于電力電纜出線較多的配電系統(tǒng)而言，單相接地短路時(shí)，系統(tǒng)的入地電容電流較大，此時(shí)消弧線圈發(fā)揮其補(bǔ)償作用、利用其產(chǎn)生的電感電流補(bǔ)償系統(tǒng)短路的容性電流，從而保證了配電網(wǎng)的安全可靠性。即：消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補(bǔ)償裝置以單臺(tái)設(shè)備的形式，實(shí)現(xiàn)了消弧線圈和配電變壓的雙重功能。

本示范例中，變壓器高壓側(cè)三相繞組采用Z型接線方式，即每相線圈分成兩組分別反向繞于該相磁柱上，如此連接的優(yōu)點(diǎn)在于變壓器零序磁通可沿磁柱流通，所以Z型接地變壓器的零序阻抗很小(約10Ω)，遠(yuǎn)小于普通變壓器。此外，Z型連接方式形成了一個(gè)可以內(nèi)部連接消弧線圈的中性點(diǎn)，這也是本實(shí)用新型的關(guān)鍵所在。傳統(tǒng)的柱上配電變壓器通常采用Dy_n11或者Yy_n0的連接方式，不具備直接帶載消弧線圈的能力。而本實(shí)用新型中采用Z型連接方式，不僅可以實(shí)現(xiàn)一體化帶載消弧線圈的能力，同時(shí)其帶載的消弧線圈的容量可以達(dá)到變壓器自身容量的90％-100％，其利用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了變壓器20％的帶載能力。

如圖2所示，本實(shí)用新型的配電網(wǎng)消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補(bǔ)償裝置3安裝于配電線路水泥桿塔1的固定板2之上，其金屬外殼(外形)4、高壓側(cè)套管5、低壓側(cè)套管(三相四線制)6與傳統(tǒng)柱上配電變壓器無(wú)異，外形結(jié)構(gòu)的明顯區(qū)別在于接地端子7的設(shè)置，傳統(tǒng)的配電變壓器在消弧線圈尾端并不設(shè)置接地端子。

本示范例中，所述補(bǔ)償裝置安裝于配電線路桿塔柱上，其補(bǔ)償容量只需考慮當(dāng)前及未來(lái)5-10年配電系統(tǒng)的規(guī)劃發(fā)展需求，即在當(dāng)前變配電所已安裝消弧線圈補(bǔ)償容量的基礎(chǔ)之上，單獨(dú)考慮新增補(bǔ)償容量的多少便可；相較于安裝于變配電所而言，在桿塔柱上安裝，技術(shù)限制少，操作方便。同時(shí)，安裝于配電線路桿塔柱上，屬就地補(bǔ)償，更好地適應(yīng)配電網(wǎng)的發(fā)展和變化，充分體現(xiàn)了分散式補(bǔ)償靈活性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

本示范例中，所述消弧線圈與配電變壓器集成為整體，對(duì)于獨(dú)立運(yùn)行的配電變壓器和消弧線圈而言，設(shè)備體積大大減小；同時(shí)，二者集成后其成本大大削減，更為經(jīng)濟(jì)。

本實(shí)用新型配電網(wǎng)消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補(bǔ)償裝置將配電變壓器與消弧線整體集成，設(shè)備一體化要求設(shè)備容量需兼顧配電負(fù)荷容量和配電網(wǎng)入地電容電流補(bǔ)償容量。

本示范例中，補(bǔ)償裝置中變壓器采用Z型連接方式，該繞組連接方式帶載消弧線圈的能力為其自身容量的90％-100％。消弧線圈的補(bǔ)償容量Q可根據(jù)配電網(wǎng)電力電纜的規(guī)劃入地電容電流或者實(shí)測(cè)入地電容電流I_c進(jìn)行計(jì)算，見(jiàn)下式：

上式中，Q為消弧線圈的補(bǔ)償容量，

K為補(bǔ)償系數(shù)、取1.35，

I_c為配電網(wǎng)入地電容電流,

U_N為配電網(wǎng)額定電壓。

根據(jù)上式計(jì)算得到消弧線圈補(bǔ)償容量Q后，按照Z(yǔ)型連接變壓器的帶載能力，便可得到消弧線圈對(duì)變壓器的容量要求Q₁。再查詢電力設(shè)計(jì)部門(mén)提供的柱上配電變壓器輸送容量Q₂。則消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補(bǔ)償裝置中配電變壓器的容量Q_T為Q₁和Q₂中的較大者(考慮一定裕度)。結(jié)合電力系統(tǒng)規(guī)劃，本裝置的后期研制可形成產(chǎn)品容量序列，屆時(shí)其經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性將更為可觀。

以上對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。