專利名稱：一種帶誤差補償互感器的一體化配網(wǎng)變壓器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種帶誤差補償互感器的一體化配網(wǎng)變壓器，具體為一種配置空載及負荷誤差特性補償互感器的一體化配網(wǎng)變壓器，屬電力行業(yè)電能測量與計量技術領域。
背景技術：
配電網(wǎng)變壓器，是電力系統(tǒng)面對用戶的節(jié)點，一次設備的集成化(小型化、一體化、多功能化)，是電網(wǎng)規(guī)劃、建設的發(fā)展趨勢，集成化變壓器與互感器等高壓設備，有利于電網(wǎng)的安全可靠，有利于降低整體造價，有利于監(jiān)測配網(wǎng)的竊電現(xiàn)象。具有互感器功能的一體化配網(wǎng)變壓器，可以在箱體內(nèi)部置入微型電能表，真實記錄通過變壓器傳輸?shù)碾娔苡昧?，通過無繩方式連續(xù)或定時發(fā)送計量數(shù)據(jù)，用于與高壓繞組電能計量裝置、低壓側(cè)電度表所計量的用電量實時比較，監(jiān)測設備的安全運行，及時發(fā)現(xiàn)竊電現(xiàn)象；同時，配合具有互感器功能的一體化配網(wǎng)變壓器，可以增加柱上變壓器使用功能， 使柱上變電站的建設成為可能?，F(xiàn)有公知的帶互感器一體化變壓器，其電流互感器是用帶環(huán)形鐵芯內(nèi)置或外置于油箱中的CT測量二電流，電壓信號直接取自于二次側(cè)出線，中國實用新型專利《計量變電變壓器》(申請?zhí)?00520057371.x申請日2005-04-16)、《計量一體化配電變壓器》(申請?zhí)?2276149. 7申請日2002-08-16)即是采用的這種結(jié)構，由于變壓器的勵磁電流I。與負荷電流I2相比所占比例也非常小，且勵磁電流Itl相對穩(wěn)定，負荷電流(亦稱變壓器二次測電流)I2與一次側(cè)電流I1的關系成正比，所以在二次繞組穿入電流互感器線圈CT即可獲得準確度較高的一次側(cè)電流換算值；但是從變壓器“T”型等效圖(附圖1)可以看出，由于負荷4產(chǎn)生的負荷電流I2和變壓器勵磁電流Itl在一次繞組阻抗\和二次繞組阻抗導致二次電壓隊與一次電壓仏之間存在差異，二次輸出電壓不能按比例反映一次電壓，對于35kV、20kV及IOkV系列配網(wǎng)變壓器，根據(jù)容量、結(jié)構的不同，二次電壓與一次電壓之間在空載及滿載負荷情況下的偏差，可達到5% 8%，這對高準確度測量一次側(cè)電壓產(chǎn)生了困難，如果能采取簡單、可靠的措施，在變壓器的二次端通過補償?shù)氖侄屋敵鲆唤M偏差小于 0. 2 %的一次側(cè)電壓測量信號端口、以及二次側(cè)電流信號端口，即構成高準確度模擬一次側(cè)電壓與二次側(cè)電流信號，監(jiān)測變壓器電量傳輸情況，實現(xiàn)具有內(nèi)置互感器功能的高精度一體化配網(wǎng)變壓器功能，并可指導更高電壓等級變壓器增加互感器功能。類似的內(nèi)置式一體化的通過高準確度模擬測量變壓器一次側(cè)電流電壓方法及裝置，監(jiān)測變壓器電量傳輸情況，未見于已有專利文獻中。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對背景技術提出的問題，提供一種帶誤差補償互感器的一體化配網(wǎng)變壓器，采用內(nèi)置式空載及負荷誤差特性補償互感器的方法，實現(xiàn)高準確度模擬測量變壓器一次側(cè)電流電壓，真實記錄通過變壓器傳輸?shù)碾娔苡昧?，通過無繩方式連續(xù)或定時發(fā)送計量數(shù)據(jù)，用于與高壓繞組電能計量裝置、低壓側(cè)電度表所計量的用電量的實時比較，便于及時發(fā)現(xiàn)竊電現(xiàn)象的發(fā)生，采用電壓感應式原理、移相技術、電流互感器等補償方式，調(diào)整電壓互感器誤差性能，通過補償，可保證互感器的準確度在0. 2級以上，以滿足電能計量、電壓和電流監(jiān)測、繼電保護、諧波測量需要，也可以與其它設備組合成微型變電站，而且其準確度有很大的提升空間。本實用新型的技術方案是一種帶誤差補償互感器的一體化配網(wǎng)變壓器，是電流、 電壓互感器內(nèi)置式的一體化變壓器，其鐵芯、高壓及低壓主繞組與普通變壓器相同，其特征在于在變壓器箱體內(nèi)，低壓側(cè)并聯(lián)有雙二次繞組的低壓微型變壓器及容性阻抗構成的空載誤差補償輸出單元；串接有負荷補償電流互感器及二次負載構成的負荷誤差補償輸出單元；還串接有負荷測量電流互感器。其有益效果是雙二次繞組用于補償測量一次電壓的空載誤差，負荷補償電流互感器用于補償測量一次電壓的負荷誤差，空載誤差的補償輸出單元與負荷誤差的補償輸出單元串聯(lián)，構成了一次電壓測量的綜合誤差特性補償，負荷測量電流互感器用于測量配網(wǎng)變壓器低壓側(cè)電流。如上所述的一種帶誤差補償互感器的一體化配網(wǎng)變壓器，其特征在于所述的空載誤差補償輸出單元由雙二次繞組的低壓微型變壓器及容性阻抗構成；低壓微型變壓器的一次繞組并接在配網(wǎng)變壓器低壓側(cè)輸出端，低壓微型變壓器的第一個二次繞組串接在補償回路，低壓微型變壓器的第二個二次繞組并聯(lián)有容性阻抗。其作用是第一個二次繞組串接在補償回路，用于補償空載誤差的幅值，并聯(lián)的容性阻抗，用于補償空載誤差的相位。如上所述的一種帶誤差補償互感器的一體化配網(wǎng)變壓器，其特征在于負荷測量電流互感器和負荷補償電流互感器，均是穿在配網(wǎng)變壓器低壓繞組出線上，負荷補償電流互感器出線上并聯(lián)有二次負載。其作用是負荷補償電流互感器及并聯(lián)的二次負載，用于負荷誤差補償。本實用新型的工作原理是采取空載誤差ε C1補償和負載誤差h補償方式，解決具有互感器功能的變壓器在二次側(cè)電壓U2與一次側(cè)電壓U1的比例關系誤差問題，滿足電壓互感器準確度要求的關系，實現(xiàn)高準確度模擬測量變壓器一次側(cè)電流電壓目的。

附圖1為傳統(tǒng)配網(wǎng)變壓器原理圖；附圖2為電壓比例誤差補償原理圖；附圖3為電壓空載相位誤差補償原理圖；附圖4為帶相位移的空載誤差補償原理圖；附圖5為相位誤差補償、比值誤差補償相互獨立的補償電路；附圖6為負荷誤差補償原理電路；附圖7空載誤差及負荷誤差綜合補償結(jié)合電路；附圖8為具有互感器功能的三相變壓器整體結(jié)構電路圖。
具體實施方式
附圖中的標記附圖1中=Z1——一次繞組阻抗Z1 (包括一次繞組電阻R1和一次繞組漏抗，Z2—二次繞組阻抗4 (包括一次繞組電阻&和一次繞組漏抗V)，Z0—勵磁繞組阻抗Ztl(包括勵磁繞組電阻Rtl和勵磁繞組感抗，Zb——二次負荷，U1——變壓器一次側(cè)電壓，U2——變壓器二次側(cè)電壓，I0——勵磁電流，I2——負荷電流；附圖2中A、N——高壓側(cè)繞組端子，a、η——低壓側(cè)繞組端子，a'、η'——電壓
互感器功能端子，一空載誤差補償單元，一負荷誤差補償單元，U2'——電壓互感器輸出電壓；附圖3中T——低壓微型變壓器；附圖4中Zb——低壓微型變壓器二次容性阻抗；附圖5中T'——兩個二次繞組的低壓微型變壓器；附圖6中CTB——補償用電流互感器，Zf——補償用電流互感器的二次負載；附圖7中CT——電流互感器，&、K2——CT 二次端子；附圖8中A、B、C——三相變壓器高壓側(cè)繞組端子a、b、c、η——三相變壓器低壓側(cè)繞組端子a'、b'、c'—三相變壓器電壓互感器功能端子CTa, CTb, CTc——三相電流互感器CTBa、CTBb、CTbc—三相補償用電流互感器Ta、Tb、Tc一兩個二次繞組的三相低壓微型變壓器[0033]Zfa、Zpb、ZFb——三相補償用電流互感器的二次負載[0034]ZBa、^Bb^ ZBb——三相低壓微型變壓器二次阻抗[0035]Ka.1、Ka2、Kbl、Kb2、Kcl, Kc2—三相電流互感器二次端子。
以下結(jié)合附圖對發(fā)明實施例作進一步說明參照附圖1、2所示，導致常規(guī)變壓器二次側(cè)電壓與一次側(cè)電壓之間的比例關系發(fā)生偏差(誤差)的主要原因是勵磁電流Itl在一次繞組阻抗&上產(chǎn)生的誤差ε J稱之為空載誤差，ε ^ = ItlZ1)，以及二次負荷電流I2在一次繞組阻抗\和二次繞組阻抗\上產(chǎn)生的負載誤差h，h= I2(ZfZ2)，如果采取空載誤差ε C1補償和負載誤差q補償方式，如
圖2所示，悶和為空載誤差ε C1補償補償單元和負載誤差h補償單元。補償單
元的具體電路種類很多，可以提高常規(guī)變壓器二次側(cè)電壓與一次側(cè)電壓之間的比例關系的準確水平。本實用新型實施例中A-N端子，代表變壓器一次側(cè)繞組端子，與二次側(cè)端子a-n 之間的電壓比例關系(U1ZiU2),存在空載誤差ε。和負載ε ρ即(U2-U1) /U1 = 1+ ε + ε L在二次側(cè)電壓端子高壓側(cè)串入“-ε ^”和“-ε J補償單元進行補償，即可消除空載誤差^和負載h的作用，使得A-N端子與a' -η'端子之間的電壓比例關系誤差較小， 即(U2' -U1)/U1 ^ I0a' -η'端子，作為變壓器的電壓互感器功能端子使用。1)電壓比例關系的空載誤差ε。補償空載誤差ε。按圖3示方法進行補償，并聯(lián)的低壓微型變壓器Τ，二次輸出端子用于補償空載時的幅值差。除了用微型變壓器T這種方式進行空載誤差的補償，還有很多其他種類的電壓互感器誤差補償方式。如果空載誤差ε C1還存在相位差，可以在低壓微型變壓器T的二次側(cè)并聯(lián)阻抗4，進行相位補償，如圖4所示。幅值差和相位差共用低壓微型變壓器T的一個二次繞組，且二次繞組的匝數(shù)可以根據(jù)補償量進行設計。通常低壓微型變壓器T的功耗在mW 級，二次側(cè)并聯(lián)容性阻抗4?？蛰d誤差ε ^也可按圖5所示方法進行補償，低壓微型變壓器T有2個二次繞組， 增加一個獨立的相位補償端子，這樣比圖4更便于選擇相位調(diào)節(jié)用的阻抗Zb，可先按相位差計算需要補償?shù)碾娙萜?，比值差用另一個二次繞組單獨進行調(diào)節(jié)。2)負荷誤差ε L的補償圖6是負荷誤差補償方式。在二次電壓端子a-n前串聯(lián)補償用電流互感器CTb 二次負載4。由于&上的電壓與二次負荷電流成正比，可以補償因二次負荷增加在圖1中 ZJZ2上的壓降。設計上，補償用電流互感器CTb 二次電流的設計應遠遠大于端子a-n的輸出電流，以保證測量裝置、計量裝置接入產(chǎn)生的負荷分流需要知與W成正比，且τγ與補償用電流互感器CTb的二次電流之積，等于W與變壓器二次負荷電流之積；補償用電流互感器CTb的二次繞組與一次繞組反極性。3)綜合誤差特性補償及補償元件的誤差控制將空載誤差ε C1的補償與負荷誤差h的補償結(jié)合起來，就構成了綜合誤差特性補償，見附圖7。一般通用配網(wǎng)變壓器，在滿負荷與空載兩種情況下，一次電壓與二次電壓只比的變化量在5%至8%左右，要保證電壓互感器輸出端子a' -η'滿足0. 2級水平要求，空載誤差ε ο的補償元件T和負荷誤差ε ^的補償元件CTb的誤差控制在1級或2級即可。例如，當變壓器有5%的偏差時，補償量的誤差范圍為100%-5%+5% (1 士2%) = 95% +5% 士0. 1%= 100% 士0. 1%，滿足0.2%水平要求；例如，8%的偏差，補償量的誤差為 100% -8% +8% (1 士2% ) = 92% +8% 士0. 16%= 100% 士0. 16%，，也滿足 0. 2%水平要求。4)具有互感器功能的單相變壓器整體結(jié)構圖7實際上也是具有互感器功能的單相變壓器整體結(jié)構電路圖，增加一個電流互感器線圈CT。二次端子a' -η'與Ii1-Ic2，構成了變壓器的互感器功能的二次端子。CT可以按常規(guī)電流互感器線圈設計，且在低壓端子增加CT 一次安匝數(shù)也比較容易，確保CT滿足準確度要求。低功耗要求時，CT和CTb可以融為一體。5)三相變壓器部分圖8是具有互感器功能的三相變壓器整體結(jié)構圖。變壓器二次側(cè)中性點與電壓互感器中性點共“η”端子。補償方式還是以相電壓為基準，使用時，a' -η端子與b' -η端子可以組合成對應與A-B的一次端子a' -b'。電流互感器二次端子Kal-K^Kbl-Kb2Jel-Kc2 僅僅對應于變壓器二次輸出端a、b、c的電流。下面以一個10KV/50KVA單相變壓器為例變壓器變比為10KV/380V，短路阻抗 6%，空載損耗2%。根據(jù)上述參數(shù)，一次側(cè)額定電壓下的勵磁電流100mA，一次側(cè)額定電壓滿負荷下的負荷電流5A，二次側(cè)額定電壓滿負荷下的負荷電流約132A，折算到二次側(cè)的短路阻抗為0.173Ω。實際產(chǎn)品阻抗為感性時，可以采用電容器，通過二次線圈反向(相位移 180° )達到感性阻抗補償目的。[0055]空載誤差補償用低壓微型變壓器T為環(huán)形鐵芯，鐵芯截面積可選擇6cm2，磁密 0. 8T，采用線徑為0. 18mm的漆包線繞制3210匝，其二次繞組選擇線徑為0. 56mm的漆包線繞制，繞制匝數(shù)根據(jù)變壓器實際空載誤差測量值確定。當空載誤差+2%，二次線匝數(shù)選擇 3210X0. 02 = 64匝時，相位差補償繞組可同比之差繞組參數(shù)一樣選擇，電容器容量選擇根據(jù)相位差偏移程度確定。補償用電流互感器CTb按300AT設計，環(huán)形鐵芯，變比取150A/1A考慮，其二次負荷電阻按0. 173X 150 =沈Ω，鐵芯截面積6cm2，二次繞組采用線徑為Imm的漆包線繞制，0. 5級。
權利要求1.一種帶誤差補償互感器的一體化配網(wǎng)變壓器，是電流、電壓互感器內(nèi)置式的一體化變壓器，其鐵芯、高壓及低壓主繞組與普通變壓器相同，其特征在于在變壓器箱體內(nèi)，低壓側(cè)并聯(lián)有雙二次繞組的低壓微型變壓器及容性阻抗構成的空載誤差補償輸出單元；串接有負荷補償電流互感器及二次負載構成的負荷誤差補償輸出單元；還串接有負荷測量電流互感器。
2.如權利要求1所述的一種帶誤差補償互感器的一體化配網(wǎng)變壓器，其特征在于所述的空載誤差補償輸出單元由雙二次繞組的低壓微型變壓器及容性阻抗構成；低壓微型變壓器的一次繞組并接在配網(wǎng)變壓器低壓側(cè)輸出端，低壓微型變壓器的第一個二次繞組串接在補償回路，低壓微型變壓器的第二個二次繞組并聯(lián)有容性阻抗。
3.如權利要求1所述的一種帶誤差補償互感器的一體化配網(wǎng)變壓器，其特征在于負荷測量電流互感器和負荷補償電流互感器，均是穿在配網(wǎng)變壓器低壓繞組出線上，負荷補償電流互感器出線上并聯(lián)有二次負載。
專利摘要本實用新型涉及一種帶誤差補償互感器的一體化配網(wǎng)變壓器，是電流、電壓互感器內(nèi)置式的一體化變壓器，其鐵芯、高壓及低壓主繞組與普通變壓器相同，在變壓器箱體內(nèi)，低壓側(cè)并聯(lián)有雙二次繞組的低壓微型變壓器及容性阻抗構成的空載誤差補償輸出單元；串接有負荷補償電流互感器及二次負載構成的負荷誤差補償輸出單元；還串接有負荷測量電流互感器。
文檔編號H02J3/00GK202142406SQ201120177430
公開日2012年2月8日 申請日期2011年5月30日 優(yōu)先權日2011年5月30日
發(fā)明者余春雨, 馮宇, 吳士普, 李璿, 毛安瀾, 汪本進, 王曉琪, 王歡, 王玲, 費曄, 陳心佳, 陳曉明 申請人:國網(wǎng)電力科學研究院