CN105470973A - 改进型低压线路调压装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了改进型低压线路调压装置。包括次级线圈串联在低压配电线路中的调磁补偿式变压器，该调磁补偿式变压器的初级线圈设置多个档位，在调磁补偿式变压器的输入端串联有负荷电流互感器，负荷电流互感器的输出端连接有调压自动控制器，该调压自动控制器的输入端还分别连接到低压配电线路的输入端和输出端，输出端输出调压指令，用于调节调磁补偿式变压器的初级线圈的档位。本发明调磁补偿式变压器补偿低压配电线路电压，提高电压合格率和降低损耗；增加旁路运行，确保不对设备本身及零部件造成损伤，降低线路损耗，延长使用寿命，具有稳压明显、运行安全、体积小、安装方便、自动化程度高等特点。

Description

改进型低压线路调压装置

技术领域

本发明涉及改进型低压线路调压装置，属于供电线路改进领域。

背景技术

近年来，辖区内用电负荷不断增大，造成220V低压配网末端“低电压”的现象时有发生，有的甚至低于170V，不能达到居民用电标准198V～235V，严重影响了居民用电体验，用户对此反应强烈。

针对上述情况，2014年8月，大英公司在民主3村4社3B调压装置和回马文武村13社5B安装了两台单相低压线路调压装置(型号为DUI-0.22-30/3.5)，提高低压线路末端的电压合格率。运行后两个月后，发现该低压线路调压装置虽然具有一定的调压功能，但存在以下问题：

1.在负荷高峰期时，出现过载烧毁调压装置线圈的现象。

2.当遇到雷雨天气时，调压装置不能将雷电流及时引入大地，烧坏避雷器的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供改进型低压线路调压装置，主要解决现有低压线路调压装置在实际运行中没有防过负荷功能，导致低压线路调压装置在过负荷的情况下便将相应元器件烧毁的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

改进型低压线路调压装置，包括次级线圈串联在低压配电线路中的调磁补偿式变压器，该调磁补偿式变压器的初级线圈设置多个档位，在调磁补偿式变压器的输入端串联有用于采集负荷电流信号的负荷电流互感器，负荷电流互感器的输出端连接调压自动控制器，该调压自动控制器的输入端还分别连接到低压配电线路的输入端和输出端，采集输入电压和输出电压并输出调压指令Uk，用于动态调节调磁补偿式变压器工作并输出补偿后的电压Uo＝Ui+ΔU，使调压装置工作于调压模式；

还包括一端连接至调磁补偿式变压器的次级线圈进线上、另一端连接至次级线圈出线上并且由调压自动控制器控制闭合/断开的交流接触器KM1，用于调压装置工作模式(旁路运行/调压运行)的转换。

改进型低压线路调压装置，通过调磁补偿式变压器补偿线路电压，当调压自动控制器监测到线路电压Ui偏低时，自动发出相应的调压指令Uk，以产生适当的补偿电压ΔU，将调磁补偿式变压器输出电压动态调节为Uo＝Ui+ΔU，使末端用户电压提升，满足正常用电要求。

交流接触器KM1为一次开关器件，用于调压装置工作模式(旁路运行/调压运行)的转换。电流互感器用于检测调压装置的运行负荷电流，实现电流指示和保护功能。

具体地，所述调磁补偿式变压器铁芯采用硅钢片，绕组采用点胶纸作为绝缘材料固化，确保绕组的机械强度和整体性能。

进一步地，所述调磁补偿式变压器的输出端还连接有自动投切电容器。所述自动投切电容器包括相互并联的三条补偿支路，每条补偿支路均包括串联在一起的受控整流器组和电容，受控整流器组由相互并联的两个反向的受控整流器和过零投切开关组成。通过配套的自动投切电容器补偿低压配电线路无功功率，最终以提高电压合格率和降低损耗的装置。智能电容器实现线路无功就地补偿，减少线路无功输送，实现无功就地平衡，提高线路电压质量。智能电容器是集控制、保护、显示、过零投切开关以及电力电容器为一体的智能型电力电容器。

再进一步地，所述调磁补偿式变压器的次级线圈出线上还连接有由调压自动控制器控制闭合/断开的交流接触器KM2，该交流接触器KM2串联于调磁补偿式变压器的次级线圈出线上并与交流接触器KM1并联，该交流接触器KM1、KM2均设于自动投切电容器输入端。运行时，交流接触器KM1、KM2不同时闭合，增加调压装置的旁路运行(KM1闭合)，迅速从线路中切除调压装置，自动切换到旁路运行状态，确保不对设备本身及零部件造成损伤，降低线路损耗，延长调压装置的使用寿命。

再进一步地，所述调压自动控制器还连接有无线通信模块和本地存储器。将运行数据远传至后台计算机进行数据监测和运用，并实现实时记录功能。

为避免雷击损坏调压装置，在调压装置的防雷接地网中设有多根接地桩。

本发明的工作过程如下：

1.当调压自动控制器监测到输入电压Ui正常时(≥198V，最高可设置到220V)，发出旁路运行指令，接触器KM1常闭点闭合，常开点断开，调压装置工作于旁路运行模式，以降低线路损耗、延长调磁补偿式变压器使用寿命。

2.当调压自动控制器检测到输入电压Ui偏低时(＜198V，最高可设置到220V)，发出调压运行指令，接触器KM1常开点闭合，常闭点断开，接触器KM2常闭点闭合，常开点断开，调磁装置工作于自动调压运行模式，以抬升末端用电电压。

3.调磁补偿式变压器的初级线圈具有3个档位，调压自动控制器能够根据***电压的波动和用户负荷的变化，动态调整到合适的档位，使输出电压Uo始终满足末端用户的用电需求。

4.调磁补偿式变压器异常或运行电流过载时，调压自动控制器自动发出旁路运行指令，使调磁补偿式变压器退出工作，以确保装置的运行安全和连续供电。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过调磁补偿式变压器补偿低压配电线路电压，通过配套的自动投切电容器C补偿低压配电线路无功功率，最终以提高电压合格率和降低损耗的装置。

(2)本发明增加调压装置的旁路运行(KM1闭合)，在调磁补偿式变压器异常或运行电流过载时，迅速从线路中切除调磁补偿式变压器，自动切换到旁路运行状态，确保不对设备本身及零部件造成损伤，降低线路损耗，延长调压装置的使用寿命。

(3)本发明调磁补偿式变压器设置三个档位，由调压自动控制器根据调磁补偿式变压器进线电压和用户整定参数选择合适的档位，保证输出电压的稳定。

(4)本发明增加无线通信功能，将运行数据远传至后台计算机进行数据监测和运用。

(5)本发明具有投资小、见效快、稳压明显、运行安全、体积小、重量轻、安装方便、自动化程度高等特点，具有明显的推广应用价值。

附图说明

图1为现有低压线路调压装置的电路原理图。

图2为本发明的电路原理图。

图3为本发明接地网改进结构示意图。

图4为本发明的运行曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图2-4所示，改进型低压线路调压装置，包括串联在低压配电线路中的调磁补偿式变压器，该调磁补偿式变压器的次级线圈两端连接至低压配电线路的火线中，在调磁补偿式变压器的输入端串联有负荷电流互感器TA，该负荷电流互感器用于采集负荷电流，负荷电流互感器TA的输出端连接有调压自动控制器K，该调压自动控制器K的输入端还分别连接到低压配电线路的输入端和输出端，输出端输出调压指令Uk，用于调节调磁补偿式变压器的初级线圈的档位，动态调节调磁补偿式变压器工作并输出补偿后的电压Uo＝Ui+ΔU，使调压装置工作于调压模式；还包括一端连接至调磁补偿式变压器的次级线圈进线上、另一端连接至次级线圈出线上并且由调压自动控制器控制闭合/断开的交流接触器KM1，用于调压装置工作模式(旁路运行/调压运行)的转换。

在本实施例中，所述调磁补偿式变压器铁芯采用硅钢片，绕组采用点胶纸作为绝缘材料固化，确保绕组的机械强度和整体性能。

在本实施例中，调磁补偿式变压器的输出端还连接有自动投切电容器C。所述自动投切电容器包括相互并联的三条补偿支路，每条补偿支路均包括串联在一起的受控整流器组和电容，受控整流器组由相互并联的两个反向的受控整流器和过零投切开关组成。通过配套的自动投切电容器C补偿低压配电线路无功功率，最终以提高电压合格率和降低损耗的装置。智能电容器实现线路无功就地补偿，减少线路无功输送，实现无功就地平衡，提高线路电压质量。智能电容器是集控制、保护、显示、过零投切开关以及电力电容器为一体的智能型电力电容器。

在本实施例中，调磁补偿式变压器的次级线圈出线上还连接有由调压自动控制器控制闭合/断开的交流接触器KM2，该交流接触器KM2串联于调磁补偿式变压器的次级线圈出线上并与交流接触器KM1并联，该交流接触器KM1、KM2均设于自动投切电容器输入端。运行时，交流接触器KM1、KM2不同时闭合，增加调压装置的旁路运行(KM1闭合)，迅速从线路中切除调压装置，自动切换到旁路运行状态，确保不对设备本身及零部件造成损伤，降低线路损耗，延长调压装置的使用寿命。

在本实施例中，调压自动控制器还连接有无线通信模块和本地存储器。将运行数据远传至后台计算机进行数据监测和运用，并实现实时记录功能。

为避免雷击损坏调压装置，在调压装置的防雷接地网中设有5根接地桩。

本发明的改进如下：

(一)调压装置工作原理对比

在原低压线路调压装置的工作原理基础上进行了改进。

如图1所示，改进前的低压线路调压装置，属于一个结构简单的调压装置，通过一定的自动控制功能，实现设备的运行效果。当控制器K监测到线路电压Ui偏低时，自动发出相应的调压指令，补偿电压ΔU，实现末端用户电压提升。

如图2所示，改进后的低压线路调压装置，通过调磁补偿式变压器补偿线路电压。当调压自动控制器K监测到线路电压Ui偏低时，自动发出相应的调压指令Uk，以产生适当的补偿电压ΔU，将调压装置输出电压动态调节为Uo＝Ui+ΔU，使末端用户电压提升，满足正常用电要求。

图中交流接触器KM1为一次开关器件，用于调磁补偿式变压器工作模式(旁路运行/调压运行)的转换。图中电流互感器TA用于检测调压装置的运行电流，实现电流指示和保护功能。

工作过程如下：

1.当调压自动控制器K监测到输入电压Ui正常时(≥198V，最高可设置到220V)，发出旁路运行指令，接触器KM1常闭点闭合，常开点断开，调压装置工作于旁路运行模式，以降低线路损耗、延长调压器使用寿命。

2.当调压自动控制器K检测到输入电压Ui偏低时(＜198V，最高可设置到220V)，发出调压运行指令，接触器KM2常开点闭合，常闭点断开，接触器KM12常闭点断开，常开点闭合，调压装置工作于自动调压运行模式，以抬升末端用电电压。

3.调磁补偿式变压器T的初级线圈具有3个档位，控制器能够根据***电压的波动和用户负荷的变化，动态调整到合适的档位，使输出电压Uo始终满足末端用户的用电需求。

4.当调压装置异常或运行电流过载时，调压自动控制器K自动发出旁路运行指令，使调磁补偿式变压器T退出工作，以确保调压装置的运行安全和连续供电。

(二)防过负荷改进

1.重新设定电压调节的档位数和步距

据统计，220V线路末端电压的平均最大跌幅接近30％，而国标允许的220V电压跌幅为10％。由此，小组将低压线路调压装置的合理调压范围确定为20％,为减少调压装置的频繁动作，将设备第一次电压调节步距设定为10％。

为保证电压在调节过程中的平滑度，调压步距应在5％～10％之间为宜；为保证20％的调压范围，低压线路调压装置的电压调节档位数设为3档较为合理。

综上所述，最终确定为：

表1电压调节的档位数和步距

档位与步距	改进前	改进后
			调压档位数	2	3
各档调压步距	5％、10％	10％、15％、20％

改进后，3个档位调压幅度：22V、33V、44V。

(1)调压自动控制器K同时检测调压装置输入端和输出端电压。

根据输入端电压，调压自动控制器K设置电压工作上限，输入端电压高于上限，调压装置旁路运行，没有调压效果；输入端电压低于电压工作上限时调压装置开始调压，高出上限时转为旁路运行。

(2)调压装置在哪个档位工作，由输出电压稳压上限及电压稳压下限决定。

调压自动控制器K调压时，从低档位到高档位延时换挡。内部设置升压延时，降压延时及档位间隔延时，升压时从低档到高档位换挡，降压时，从高档位向低档位换挡。

2.增加调压装置的旁路运行

(1)为确保供电的稳定性和安全性，当电压超过上限时，应迅速从线路中切除调压装置，自动切换到旁路运行状态，确保不对设备本身及零部件造成损伤。

(2)为降低线路损耗，延长调压装置的使用寿命，在线路电压合格时，应自动切换到旁路运行状态。

3.改进调压自动控制器K功能，增加无线通信功能

为使低压配网能够安全、稳定运行，应配置调压装置本体的过负荷保护和短路保护，动作于旁路运行状态。

(1)具有运行数据自动记录功能和无线通信功能，将运行数据远传至后台计算机进行数据监测和运用。

(2)具有运行电流监测、分析、比较和过负荷时发出保护指令，使外部电路自动运行于旁路状态，避免设备故障、保证稳定供电。

(三)接地体改进

为避免雷击损坏调压装置，将原装置接地体的接地极为1根桩增加为5根，按照10kV配电变压器的接地装置进行铺设，满足电阻值在10欧以内。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.改进型低压线路调压装置，其特征在于，包括次级线圈串联在低压配电线路中的调磁补偿式变压器，该调磁补偿式变压器的初级线圈设置多个档位，在调磁补偿式变压器的输入端串联有用于采集负荷电流信号的负荷电流互感器，负荷电流互感器的输出端连接调压自动控制器，该调压自动控制器的输入端还分别连接到低压配电线路的输入端和输出端，采集输入电压和输出电压并输出调压指令Uk，用于动态调节调磁补偿式变压器工作并输出补偿后的电压，使调压装置工作于调压模式；

还包括一端连接至调磁补偿式变压器的次级线圈进线上、另一端连接至次级线圈出线上并且由调压自动控制器控制闭合/断开的交流接触器KM1，用于调压装置工作模式的转换。

2.根据权利要求1所述的改进型低压线路调压装置，其特征在于，所述调磁补偿式变压器铁芯采用硅钢片，绕组采用点胶纸作为绝缘材料固化。

3.根据权利要求2所述的改进型低压线路调压装置，其特征在于，所述调磁补偿式变压器的次级线圈出线上还连接有由调压自动控制器控制闭合/断开的交流接触器KM2，该交流接触器KM2串联于调磁补偿式变压器的次级线圈出线上并与交流接触器KM1并联。

4.根据权利要求1所述的改进型低压线路调压装置，其特征在于，所述调压自动控制器还连接有无线通信模块和本地存储器。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的改进型低压线路调压装置，其特征在于，在调压装置的防雷接地网中设有多根接地桩。