CN108847342B - 农网灌溉用变压器真空调压系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农网灌溉变压器技术领域，尤其涉及一种农网灌溉用变压器真空调压系统。系统包括变压器、控制器、三相电抗器、真空断路器，所述变压器高压侧绕组设有至少5档分接头，每个真空断路器包括两个真空泡、两对辅助触头常闭触点及信号输入线，其中一个真空泡的两引出线连接A相绕组、B相绕组的同档位分接头，另一个真空泡的两引出线连接B相绕组、C相绕组的同档位分接头，真空断路器的信号输入线与控制器连接；所述三相电抗器串联于三相绕组额定档位处，三相电抗器与A相绕组、C相绕组的连接线上均串联了真空断路器的辅助触头常闭触点。本发明利用真空断路器和控制器替换无载开关，可实现变压器的自动调压，本发明设置了三相电抗器，可在真空断路器切换时抑制短路电流。

Description

农网灌溉用变压器真空调压系统

技术领域

本发明涉及农网灌溉变压器技术领域，尤其涉及一种农网灌溉用变压器真空调压系统。

背景技术

在我国偏远地区，农场面积广阔，必须借助电力设施支持农业灌溉，由于农场太大，因此每个区域都要配备一台变压器，变压器的使用量很大。而且因为农场大都比较偏僻，从市区主变电站要经过很长的线路才能将电能传输到农场，途中经过的变压器很多，导致变压器输出电压远远低于正常变压器的额定电压，所输出电压也并不稳定，波动较大。电压低于灌溉电机的工作电压，会导致电机工作电流增大、转速下降、温度上升，严重时甚至导致电机烧毁。

农网灌溉用的变压器高压侧一般采用Y接法，最常用的是容量小、成本低的Yyn0连接组别变压器。为克服上述问题，农网灌溉用变压器一般会设置调压系统，常用的调压方式有有载调压和无载调压，由于有载调压所需的有载开关价格过高，成本远高于小容量变压器，而且体积较大，并不能在农业灌溉领域普及。目前，农业灌溉较常用的是无载变压器，该变压器采用无载调压分接头，当需要调节变压器低压侧电压的时候，需要将变压器停运后才能调节分接头。而且不能及时发现电压过低状态，即使发现了，也需要停电后，方能进行换挡，影响正常灌溉效率。

发明内容

为解决上述无载变压器存在的问题，本发明提供一种新型的农网灌溉用变压器调压系统，利用真空断路器和控制器构建自动调压系统，并且利用三相电抗器抑制换挡过程中产生的短路电流。

上述发明构思的具体实现方案如下：

一种农网灌溉用变压器真空调压系统，包括一变压器，所述变压器高压侧绕组采用Y接，每相绕组设有至少5档分接头，还包括控制器、三相电抗器以及与各档位一一对应设置的真空断路器，每个真空断路器包括两个真空泡、两对辅助触头常闭触点及信号输入线，其中一个真空泡的两引出线连接A相绕组、B相绕组的同档位分接头，另一个真空泡的两引出线连接B相绕组、C相绕组的同档位分接头，真空断路器的信号输入线与控制器连接，用于接收合闸、分闸信号，控制相应档位分接头的连通或断开，实现自动调压；所述三相电抗器串联于三相绕组中间档位处，三相电抗器与A相绕组的中间档位处串联有每个真空断路器的其中一对辅助触头常闭触点，三相电抗器与C相绕组的中间档位处串联有每个真空断路器的另外一对辅助触头常闭触点，三相电抗器与B相绕组的中间档位处通过导线连接，从而实现任一真空断路器主触头闭合时，其辅助触头常闭触点断开，三相电抗器断开；真空断路器主触头断开时，其辅助触头常闭触点闭合，三相电抗器接通，抑制短路电流。

本发明利用具有两个真空泡的真空断路器连接同档位的分接头，通过控制器控制分接头连通或断开，从而完成档位切换。这种方式相比有载调压变压器，成本低，占空间小，相比无载调压变压器，无需停电操作，调压过程简单易操作，能自动控制档位切换，实现自动调压。为了防止档位切换过程中，两组真空泡因电位差太大，产生电弧，本发明在线路中增加了一个三相电抗器，将其串联在中间档位(即额定档位，对应额定电压)处，通过在其连接线路上串接真空断路器的辅助触头常闭触点，使其与真空断路器真空泡内触点的开闭过程相配合。当任意一个真空断路器运行过程中，该真空断路器内的辅助触头常闭触点断开，三相电抗器处于开路状态。当该真空断路器失电断开时，辅助触头常闭触点闭合，接通三相电抗器与中间档位的连接线路，经额定电压过渡，不会有太大的电位差，从而抑制短路电流，而且真空断路器切换过程中也不会完全开路。

进一步，所述真空断路器还包括一电磁操动机构，所述电磁操动机构包括磁铁、板联动机构、第一弹簧和励磁线圈，磁铁通过板联动机构与两真空泡的动导电杆连接，磁铁一侧连接第一弹簧，同时与励磁线圈内的磁铁相对，励磁线圈用于在合闸时吸合磁铁，带动真空泡内的触点闭合；第一弹簧用于在分闸时推动磁铁复位，带动真空泡内的触点分离。真空断路器利用电磁操动机构，通过接收控制器的合闸、分闸信号，对励磁线圈通电，使其产生磁力；合闸时，励磁线圈对磁铁施加的磁力大于第一弹簧，从而能推动真空泡动导电杆，使其内侧的动触点与静触点闭合；分闸时，励磁线圈产生反向的电磁量让磁铁失去磁性，从而在第一弹簧作用下，使磁铁回到原位，同时拉动动导电杆，使动触点和静触点分离。

优选的，所述第一弹簧位于磁铁中心，励磁线圈包括两个，分别位于第一弹簧的两侧并且相对第一弹簧对称设置。通过两个对称设置在磁铁两端的励磁线圈作用于磁铁，可提供较大吸力，并且施力均匀，提高吸合效果。

进一步，所述板联动机构包括底板和侧板，底板一端与侧板垂直连接，磁铁固定于底板底部，侧板与两真空泡的动导电杆末端连接。

为实现三相电抗器的功能，需借助真空断路器内的辅助触头部分，具体结构如下：所述真空断路器内还设有至少一组辅助触头和第二弹簧，板联动机构的底板在靠近辅助触头的位置设有突出的压板，用于在磁铁吸合时下压辅助触头，第二弹簧位于辅助触头与真空断路器壳体之间，用于复位辅助触头；辅助触头常闭触点设置于辅助触头上，跟随辅助触头上下移动实现触点开合。辅助触头常闭触点与主触头的开闭方向相反，这样就能实现在同组真空断路器主触头闭合时，其辅助触头常闭触点断开，而在主触头分离时，辅助触头常闭触点又闭合，从而接通三相电抗器电路。所述辅助触头上还设有至少一对辅助触头常开触点，便于连接其它元器件，提供多种功能。

通常的无载变压器是5个档位，本发明主要解决该类变压器存在的问题，因此优选每相绕组设有5档分接头，三相电抗器设在3档处，3档是变压器的额定档位，是客户所需要的正常档位。本发明也可扩展到更多的奇数档位，如7档、9档等，这样就基本达到了有载调压变压器的级别。

本发明利用真空断路器和控制器替换无载开关，可实现变压器的自动调压，并且成本远低于有载调压变压器，可在农业灌溉领域普及。同时，本发明设置了三相电抗器，可在真空断路器切换时抑制短路电流，延长设备的使用寿命。

附图说明

图1是本发明中真空断路器和三相电抗器的接线示意图；

图2是真空断路器和三相绕组的连接结构示意图；

图3是真空断路器与控制器的连接示意图；

图4是真空断路器的主视图；

图5是真空断路器分闸状态左视剖视图；

图6是真空断路器合闸状态左视剖视图；

图7是真空断路器切换过程中辅助触头常闭触点和常开触点的动作过程示意图；

图8是三相电抗器断开状态示意图；

图9是三相电抗器接通状态示意图；

图10是本发明的控制流程图；

图中，1、真空断路器，2、分接头，3、真空泡，4、辅助触头常闭触点，5、三相电抗器，6、控制器，7、壳体，8、板联动机构底板，9、压板，10、辅助触头，11、辅助触头常开触点，12、第二弹簧，13、第一弹簧，14、励磁线圈，15、磁铁，16、板联动机构侧板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

一种农网灌溉用变压器真空调压系统，包括一Yyn0接法的变压器，变压器高压侧三相绕组各设有5档分接头2。如图1所示，该系统还包括5个真空断路器1、1个控制器6和1个三相电抗器5，5个真空断路器1分别对应5档分接头设置，三相电抗器5串联于3档分接头处。所述真空断路器1包括2个真空泡3、1个电磁操动机构和1组信号输入线(合闸、分闸、公共端)。每个真空泡3有2条引出线，分别连接其内部的静导电杆和动导电杆，进而连接静触点和动触点。如图2所示，同一真空断路器的其中一个真空泡的两引出线分别连接A相高压绕组、B相高压绕组的分接头，另一个真空泡的两引出线分别连接B相高压绕组、C相高压绕组的分接头。

如图3所示，控制器6设有5组输出，每组包括合闸、分闸和公共端三个端子，分别对应连接到各真空断路器的信号输入端，用于向各真空断路器输出合闸、分闸控制信号。

如图4、5、6所示，所述电磁操动机构包括磁铁15、板联动机构、第一弹簧13和两个励磁线圈14，板联动机构包括底板8和侧板16，底板8一端与侧板16底部垂直连接，磁铁15固定在底板底部，侧板16与两真空泡3的动导电杆连接，磁铁15中间连接有第一弹簧13一端，第一弹簧另一端连接断路器壳体，两个励磁线圈对称设置于第一弹簧两侧，磁铁15与两励磁线圈内的磁铁相对。当励磁线圈收到合闸信号时，励磁线圈内的磁铁产生磁性，对磁铁的磁力增大，使磁铁克服第一弹簧的支撑力与励磁线圈内的磁铁吸合，磁铁通过板联动机构推动动导电杆，使动触点和静触点闭合。当励磁线圈收到分闸信号时，励磁线圈产生反向的磁通，对磁铁的磁力消失，磁铁在第一弹簧的作用下，回到原位，同时拉动动导电杆，使动触点和静触点分离。

如图4、7所示，所述真空断路器内还设有两组辅助触头10和第二弹簧12，每个辅助触头10分别连接一对常闭触点4和一对常开触点11，两辅助触头10与两励磁线圈并排设置，第二弹簧12位于辅助触头与真空断路器壳体之间。板联动机构底板前侧设有两个突出的压板9，与两辅助触头的位置对应。励磁线圈得电时吸合磁铁，带动板联动机构底板下移，从而使压板下压辅助触头，使常闭触点断开、常开触点闭合；励磁线圈失电时，在第二弹簧作用下，辅助触头逐渐回位，先闭合常闭触点，后断开常开触点。

如图1所示，三相电抗器与各相绕组中间档位的连接线路上均串联了5个真空断路器的辅助触头常闭触点4。真空断路器未运行状态，5对常闭触点处于闭合状态。任一真空断路器接到合闸信号，接通相应分接头，将电压调整到相应档位时，在真空断路器主触头闭合后，其辅助触头常闭触点断开，三相电抗器处于开路状态，如图8。而当该真空断路器分闸断开瞬间，辅助触头常闭触点闭合，接通三相电抗器，如图9。

如图10所示，控制器检测二次侧电压来分析需接通哪个真空断路器，当电压在额定值时，启动3档真空断路器；当线路电压低于额定电压时，需降档，控制器就需向3档真空断路器发送分闸信号，向1档或2档真空断路器发送合闸信号。3档真空断路器先分闸，主触头断开，其辅助触头常闭触点闭合，将三相电抗器线路接通，先切换到中间档位电压，然后1档或2档真空断路器合闸，主触头闭合，其辅助触头常闭触点即断开，又使三相电抗器回到开路状态。当二次电压高于额定电压时，需升档，操作过程同上。通过这种方式完成换挡真空断路器切换过程，可减少切换时的电位差，从而抑制短路电流。

Claims (7)

1.一种农网灌溉用变压器真空调压系统，包括一变压器，所述变压器高压侧绕组采用Y接，每相绕组设有至少5档分接头，其特征在于：还包括控制器、三相电抗器以及与各档位一一对应设置的真空断路器，每个真空断路器包括两个真空泡、两对辅助触头常闭触点及信号输入线，其中一个真空泡的两引出线连接A相绕组、B相绕组的同档位分接头，另一个真空泡的两引出线连接B相绕组、C相绕组的同档位分接头，真空断路器的信号输入线与控制器连接，用于接收合闸、分闸信号，控制相应档位分接头的连通或断开，实现自动调压；所述三相电抗器串联于三相绕组中间档位处，三相电抗器与A相绕组的中间档位处串联有每个真空断路器的其中一对辅助触头常闭触点，三相电抗器与C相绕组的中间档位处串联有每个真空断路器的另外一对辅助触头常闭触点，三相电抗器与B相绕组的中间档位处通过导线连接，从而实现任一真空断路器主触头闭合时，其辅助触头常闭触点断开，三相电抗器断开；真空断路器主触头断开时，其辅助触头常闭触点闭合，三相电抗器接通，抑制短路电流。

2.根据权利要求1所述的农网灌溉用变压器真空调压系统，其特征在于：所述真空断路器还包括一电磁操动机构，所述电磁操动机构包括磁铁、板联动机构、第一弹簧和励磁线圈，磁铁通过板联动机构与两真空泡的动导电杆连接，磁铁一侧连接第一弹簧，同时与励磁线圈内的磁铁相对，励磁线圈用于在合闸时吸合磁铁，带动真空泡内的触点闭合；第一弹簧用于在分闸时推动磁铁复位，带动真空泡内的触点分离。

3.根据权利要求2所述的农网灌溉用变压器真空调压系统，其特征在于：所述第一弹簧位于磁铁中心，励磁线圈包括两个，分别位于第一弹簧的两侧并且相对第一弹簧对称设置。

4.根据权利要求2所述的农网灌溉用变压器真空调压系统，其特征在于：所述板联动机构包括底板和侧板，底板一端与侧板垂直连接，磁铁固定于底板底部，侧板与两真空泡的动导电杆末端连接。

5.根据权利要求4所述的农网灌溉用变压器真空调压系统，其特征在于：所述真空断路器内还设有至少一组辅助触头和第二弹簧，板联动机构的底板在靠近辅助触头的位置设有突出的压板，用于在磁铁吸合时下压辅助触头，第二弹簧位于辅助触头与真空断路器壳体之间，用于复位辅助触头；辅助触头常闭触点设置于辅助触头上，跟随辅助触头上下移动实现触点开合。

6.根据权利要求5所述的农网灌溉用变压器真空调压系统，其特征在于：所述辅助触头上还设有至少一对辅助触头常开触点。

7.根据权利要求1所述的农网灌溉用变压器真空调压系统，其特征在于：每相绕组设有5档分接头，三相电抗器设在3档处。

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