一种真空有载可变调压装置

技术领域

本发明涉及变压器调压技术领域，具体的，涉及一种真空有载可变调压装置。

背景技术

居民用户的用电电压应该稳定在198V至235.4V之间，但是由于引起配电领域电压异常的因素较多，治理工作繁重，投资较大，导致居民用户的电压往往达不到国家标准要求的正常电压；引起配电领域居民用户电压不合格的原因主要有以下几点：a、配电台区输电线路过长，电压压降过大，造成线路末端低电压；b、配电台区缺乏无功补偿装置或无功补偿装置容量不足；c、配电台区输电线路老旧，无法满足台区负荷的增加；d、配电变压器的输出电压异常等。

针对以上原因引起的配电变压器输出电压不合格的情况，当前主要的解决措施并不完善，主要有以下几种：a、安装10kV线路串联补偿装置；b、安装10kV线路稳压器；c、调节变电站母线电压；d、调节配电变压器分接开关等。

由上述治理方法可知，当前治理配电变压器输出电压的主要措施还是从更高等级的输电线路或变电站进行电压调节，以达到配电变压器高压侧输入电压正常的目的。但由于更高电压等级的设备采购成本更高，调节精准度更低，自调节能力更差等多方面原因，在电压等级更低的配电领域进行电压治理是更经济、更可靠、精准度更高的治理方式，也是未来需要攻克的一个方向。目前主网变压器已逐步采用有载调压技术，但配网领域仍沿用落后的无励磁调压技术，该技术调压范围小，只有±5％，运维人员停电调压时，危险系数高，工作效率低，无法满足配电变压器调压需求，使得变压器的输出电压依然不可控。

中国专利，公开号：CN106920656B，公告日：2019年2月19日，本发明涉及一种高压带有载调压线圈低压带无载调压的自耦变压器，自耦变压器每相的第一绕组首、末端连接后通过开关与有载调压线圈的首端或末端连接，有载调压线圈的末端作为该相的负极；有载调压线圈的首端作为该相的正极；第二绕组首端作为滑动触头与有载调压线圈相连。方案虽然可以实现对高压和低压进行大范围的调压，但方案是通过滑动触头遍历的方式逐步切换到有载或无载调压线圈的所有分阶位置，依次判断调压是否符合要求，调压过程过于缓慢且没有针对性。

发明内容

本发明的目的是解决传统调压技术面临的调压范围小、调压精度低的问题，设计了一种真空有载可变调压装置，通过设计油压驱动装置执行分段式、机械式的大范围精准调压动作，匹配电子切换装置进行有载切换，扩大调压范围的同时，显著提高了调压时的平稳性和安全性。

本发明实施例中提供的一种技术方案是一种真空有载可变调压装置，包括有与变压器油腔连通的油压驱动装置、由油压驱动装置驱动用于调节变压器次级线圈匝数的调压装置、用于实现调压有载切换的电子切换装置以及控制器，所述油压驱动装置和电子切换装置受控于控制器；所述调压装置包括有若干调压子装置，所述电子切换装置包括有与调压子装置数目相同的电子切换子装置，若干所述调压子装置和对应的电子切换子装置构建有载调压机构。

本方案中，油压驱动装置利用变压器油作为动力介质，对变压器油进行降温的同时，可以对变压器油进行过滤和清洁，提高变压器运行的安全性能和运行寿命；由于调压子装置对应的是一种范围内的电压精准调节，若干调压子装置实现了分段式的调压功能，通过油压驱动装置驱动对应的调压子装置可以实现电压由粗到精调节；在进行机械式的调压过程中，要保证变压器副边的输出稳定，此时，对应的电子切换子装置不动作，当机械式的调压过程完成后，变压器副边需要切换到对应的电压值，因此，需要电子切换子装置按设定逻辑动作，保证切换的迅速、安全和可靠；因此采用本方案的技术手段在扩大调压范围的同时，显著提高了调压时的平稳性和安全性。

作为优选，所述油压驱动装置包括有导油管、回流管、过滤腔、第一油腔、第二油腔、第一油泵、第二油泵、第一输油管、第二输油管以及匹配调压子装置的双向油阀机构，所述导油管连通变压器油腔和过滤腔，所述第一油腔和第二油腔分别与过滤腔连通，所述第一油泵用于将第一油腔内的变压器油注入调压装置的调压腔，所述回流管连通所述调压腔和变压器油腔，所述第一输油管和第二输油管上均设置有双向油阀机构，所述第二油泵通过二通油阀分别与第一输油管和第二输油管连通以将变压器油注入调压装置的驱动腔。

本方案中，过滤腔可以对变压器油进行过滤，使得注入到调压腔内的变压器油更加清洁，在进行电压切换的瞬间，灭弧效果更加；同时过滤后的非清洁变压器油可以注入驱动腔作为驱动的动力介质，有效的提高了废油的利用效率；第一输油管和第二输油管上均设置有双向油阀机构，可以保证每一个驱动腔内的驱动方向可变可调。

作为优选，还包括有加油箱、注油管、油位传感器和阀门，所述注油管道使得加油箱和第一油腔连通，用于补充清洁变压器油，所述阀门和油位传感器与控制器电连接，所述油位传感器设置在变压器内用于检测变压器的油位，当油位低于某一设定值时，控制器开启阀门将加油箱内的变压器油注入第一油腔，第一油腔内的变压器油有第一油泵注入变压器内实现变压器油的补充。

作为优选，所述调压装置包括有载荷板以及设置在载荷板上的第一调压子装置、第二调压子装置、第三调压子装置、第四调压子装置，所述载荷板与变压器次级线圈连通用于根据载荷板的载荷比实现额定电压范围±20％的无极调压。

本方案中，第一调压子装置、第二调压子装置、第三调压子装置、第四调压子装置配合载荷板实现和分段式的调压功能，这种分段式的调压过程涉及到前期的判断(判断需要调压值属于哪一个分段)和后期的精调(具体的电压值)，可以显著的提高调压的效率，且通过分段式的调压可以扩大调压范围。

作为优选，所述第一调压子装置、第二调压子装置、第三调压子装置、第四调压子装置结构相同，所述第一调压子装置包括有第一调压腔、第一驱动腔、设置在第一驱动腔内第一移动块、与第一移动块固定连接的导电头，所述导电头的触头与载荷板抵触，所述第一移动块在第一驱动腔内移动时，同步驱使导电头在载荷板上移动实现无极调压。

本方案中，当需要进行调压时，控制器首先判断，调压值落入那个调压分段，确定那个调压分段后，开始驱动对调压子装置的驱动腔，具体的，通过注入变压器油对设置在第一驱动腔内的第一驱动块进行力的作用，驱动第一驱动块朝着某一方向移动某一距离，移动距离可以根据变压器油的注入量进行精确控制进而实现精确调节，随之带动导电头在第一调压腔内移动，随之导电头的触头在载荷板上移动一段距离，实现了精准调压。

作为优选，所述第一调压子装置、第二调压子装置、第三调压子装置、第四调压子装置均配置有双向油阀机构，所述双向油阀机构包括第一双向油阀和第二双向油阀，所述第一双向油阀和第二双向油阀分别与第一输油管、第二输油管连通，所述第一双向油阀和第二双向油阀同时关闭或开启驱使第一调压子装置或第二调压子装置或第三调压子装置或第四调压子装置内的对应移动块的移动以实现调压。

本方案中，由于需要通过注入的变压器油去给与驱动腔内的驱动块以推力的作用，需要驱动腔的两端的形成一个流道，因此给每一个驱动腔的外接输油管上配置有第一双向油阀和第二双向油阀即，一端注入变压器油，另一端导出变压器油，才可以保证驱动块可以根据变压器油注入的方向进行定相运动。

作为优选，所述载荷板的载荷比公式如下：

λ为载荷比，U

本方案中，变压器的电压与匝数比成正比，因此根据变压器的可调范围设计对应的可调线圈匝数，然后将可调线圈作为可调单位，与载荷板建立映射，即通过换算关系可以得出单位行程对应的匝数的数目，对应的可以得到单位行程对应的可调电压的范围，因此，通过载荷比表征单位行程上的可调电压值，进而实现了有级电压调节到无极电压调节的转换，或者说是：实现了粗调到精调的升级。

作为优选，所述电子切换子装置包括第一隔离开关、第二隔离开关以及有载切换子机构，所述第一隔离开关设置在第一输出线上，所述第二隔离开关设置在第二输出线上，所述第一输出线和第二输出线均连接至公共母线，所述第一输出线和第二输出线之间电连接所述有载切换子机构实现有载切换。

本方案中，第一输出线和第二输出线之间的电压调节范围即为第一调压子装置的电压调节范围，至于第一调压子装置的机械式的电压调节上述已经阐述，这里不再累述；在机械式的调压过程完成后需要通过有载切换子机构实现电压输出从第一输出线到第二输出线的切换，控制器根据设定逻辑进行精准调节。

作为优选，所述有载切换子机构包括有第一继电器、第二继电器以及第一限流器，所述第一继电器的第一端电连接至第一输出线，所述第二继电器的第一端电连接至第二输出线，所述第一继电器的第二端、第二继电器的第二端均电连接至所述第一限流器的第一端，所述第一限流器的第二端电连接至所述公共母线。

本方案中，通过有载切换子机构的元器件的连接结构，配备控制器的控制逻辑，可以实现精准切换；例如：当需要将电压输出从第一输出线到第二输出线的切换；设定第一继电器、第二继电器均为常开触点继电器，第一输出线与变压器副边的连接点A、第二输出线与副边的连接点B；初始的电流通路为：A→第一隔离开关→公共母线；首先，闭合第二继电器，然后关断第一隔离开关，此时电流通路变为了：B→第二继电器→第一限流器→公共母线；然后闭合第二隔离开关，此时电流通路变为了：B→第二隔离开关→公共母线，实现了一次分节点的切换操作。

作为优选，所述控制器包括有负载计量单元、稳压驱动单元和继电器组，所述继电器组用于控制双向油阀机构的启闭和电子切换子装置的开断；所述负载计量单元用于获取负载端的电压波动数据，所述稳压驱动单元根据电压波动数据计算需要调压的范围和对应的电压值，进而驱动油压驱动装置实现调压。

本发明的有益效果：本方案设计一种真空有载可变调压装置，通过设计油压驱动装置执行分段式、机械式的大范围精准调压动作，匹配电子切换装置进行有载切换，扩大调压范围的同时，显著提高了调压时的平稳性和安全性。将副边可调线圈匝数与载荷板建立映射，换算关系可以得出单位行程对应的匝数的数目，对应的可以得到单位行程对应的可调电压的范围，通过载荷比表征单位行程上的可调电压值，进而实现了有级电压调节到无极电压调节的转换，进而实现了电压由粗调到精调的显著改进。

上述发明内容仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明的一种真空有载可变调压装置的结构示意图。

图2为本发明的一种真空有载可变调压装置的一种局部结构示意图。

图中标记说明：11-变压器油腔、12-变压器次级线圈、13-变压器主级线圈、201-导油管、202-回流管、203-过滤腔、204-第一油腔、205-第二油腔、206-第一油泵、207-第二油泵、208-第一输油管、209-第二输油管、210-二通油阀、3-调压装置、31-载荷板、32-第一调压子装置、33-第二调压子装置、34-第三调压子装置、35-第四调压子装置、36-第一双向油阀、37-第二双向油阀、321-第一调压腔、322-第一驱动腔、323-第一移动块、324-导电头、41-第一有载切换子机构、42-第二有载切换子机构、43-第三有载切换子机构、44-第四有载切换子机构、45-第一隔离开关、46-第二隔离开关、47-公共母线、48-第一输出线、49-第二输出线、411-第一继电器、412-第二继电器、413-第一限流器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本发明的一种最佳实施例，仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在更加详细地讨论示例性实施例之前，应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作(或步骤)可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤；所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

实施例：如图1所示，一种真空有载可变调压装置，由与变压器油腔11连通的油压驱动装置、由油压驱动装置驱动用于调节变压器次级线圈12的匝数的调压装置3、用于实现调压有载切换的电子切换装置以及控制器组成，油压驱动装置和电子切换装置受控于控制器；调压装置包括有若干调压子装置，所述电子切换装置包括有与调压子装置数目相同的电子切换子装置，若干所述调压子装置和对应的电子切换子装置构建有载调压机构。

本实施例中，油压驱动装置利用变压器油作为动力介质，对变压器油进行降温的同时，可以对变压器油进行过滤和清洁，提高变压器运行的安全性能和运行寿命；由于调压子装置对应的是一种范围内的电压精准调节，若干调压子装置实现了分段式的调压功能，通过油压驱动装置驱动对应的调压子装置可以实现电压由粗到精调节；在进行机械式的调压过程中，由于变压器主级线圈13的匝数固定不变，而变压器主边和副边的电压比等于主边和副边的线圈匝数比，因此调节副边参与调压的线圈匝数即可以实现调压，要保证变压器副边的输出稳定，此时，对应的电子切换子装置不动作，当机械式的调压过程完成后，变压器副边需要切换到对应的电压值，因此，需要电子切换子装置按设定逻辑动作，保证切换的迅速、安全和可靠；因此采用本方案的技术手段在扩大调压范围的同时，显著提高了调压时的平稳性和安全性。

油压驱动装置由导油管201、回流管202、过滤腔203、第一油腔204、第二油腔205、第一油泵206、第二油泵207、第一输油管208、第二输油管209以及匹配调压子装置的双向油阀机构组成，导油管连通变压器油腔和过滤腔，所述第一油腔和第二油腔分别与过滤腔连通，所述第一油泵用于将第一油腔内的变压器油注入调压装置的调压腔，所述回流管连通所述调压腔和变压器油腔，所述第一输油管和第二输油管上均设置有双向油阀机构，第二油泵通过二通油阀210分别与第一输油管和第二输油管连通以将变压器油注入调压装置的驱动腔。

本实施例中，过滤腔可以对变压器油进行过滤，使得注入到调压腔内的变压器油更加清洁，在进行电压切换的瞬间，灭弧效果更加；同时过滤后的非清洁变压器油可以注入驱动腔作为驱动的动力介质，有效的提高了废油的利用效率；第一输油管和第二输油管上均设置有双向油阀机构，可以保证每一个驱动腔内的驱动方向可变可调。

作为本实施例的一种可选方案，还包括有加油箱(未示出)、注油管(未示出)、油位传感器(未示出)和阀门(未示出)，所述注油管道使得加油箱和第一油腔连通，用于补充清洁变压器油，阀门和油位传感器与控制器电连接，所述油位传感器设置在变压器内用于检测变压器的油位，当油位低于某一设定值时，控制器开启阀门将加油箱内的变压器油注入第一油腔，第一油腔内的变压器油有第一油泵注入变压器内实现变压器油的补充。

调压装置包括有载荷板31以及设置在载荷板上的第一调压子装置32、第二调压子装置33、第三调压子装置34、第四调压子装置35，载荷板与变压器次级线圈连通用于根据载荷板的载荷比实现额定电压范围±20％的无极调压；对应的电子切换装置包括有第一电子切换子装置、第二电子切换子装置、第三电子切换子装置、第四电子切换子装置。

本实施例中，第一调压子装置、第二调压子装置、第三调压子装置、第四调压子装置配合载荷板实现和分段式的调压功能，这种分段式的调压过程涉及到前期的判断(判断需要调压值属于哪一个分段)和后期的精调(具体的电压值)，可以显著的提高调压的效率，且通过分段式的调压可以扩大调压范围。

如图2所示，第一调压子装置、第二调压子装置、第三调压子装置、第四调压子装置结构相同，具体的，第一调压子装置包括有第一调压腔321、第一驱动腔322、设置在第一驱动腔内第一移动块323、与第一移动块固定连接的导电头324，所述导电头的触头与载荷板抵触，所述第一移动块在第一驱动腔内移动时，同步驱使导电头在载荷板上移动实现无极调压。

本实施例中，由于第一调压子装置、第二调压子装置、第三调压子装置、第四调压子装置结构相同，因此仅仅描述第一调压装置的构成和连接关系可以类推其余调压子装置的构成和连接关系；当需要进行调压时，控制器首先判断，调压值落入那个调压分段，确定那个调压分段后，开始驱动对调压子装置的驱动腔，具体的，通过注入变压器油对设置在第一驱动腔内的第一驱动块进行力的作用，驱动第一驱动块朝着某一方向移动某一距离，移动距离可以根据变压器油的注入量进行精确控制进而实现精确调节，随之带动导电头在第一调压腔内移动，随之导电头的触头在载荷板上移动一段距离，实现了精准调压。

第一调压子装置、第二调压子装置、第三调压子装置、第四调压子装置均配置有双向油阀机构，所述双向油阀机构包括第一双向油阀36和第二双向油阀37，所述第一双向油阀和第二双向油阀分别与第一输油管、第二输油管连通，所述第一双向油阀和第二双向油阀同时关闭或开启驱使第一调压子装置或第二调压子装置或第三调压子装置或第四调压子装置内的对应移动块的移动以实现调压。

本实施例中，由于需要通过注入的变压器油去给与驱动腔内的驱动块以推力的作用，需要驱动腔的两端的形成一个流道，因此给每一个驱动腔的外接输油管上配置有第一双向油阀和第二双向油阀即，一端注入变压器油，另一端导出变压器油，才可以保证驱动块可以根据变压器油注入的方向进行定相运动。

所述载荷板的载荷比公式如下：

λ为载荷比，U

本实施例中，变压器的电压与匝数比成正比，因此根据变压器的可调范围设计对应的可调线圈匝数，然后将可调线圈作为可调单位，与载荷板建立映射，即通过换算关系可以得出单位行程对应的匝数的数目，对应的可以得到单位行程对应的可调电压的范围，因此，通过载荷比表征单位行程上的可调电压值，进而实现了有级电压调节到无极电压调节的转换，或者说是：实现了粗调到精调的升级。

如图2所示，所述电子切换子装置包括第一隔离开关45、第二隔离开关46以及有载切换子机构，如图1所示，四个切换子装置分别对应的有载切换子机构包括有41第一有载切换子机构、42-第一有载切换子机构、43-第一有载切换子机构、44-第一有载切换子机构，所述第一隔离开关设置在第一输出线48上，所述第二隔离开关设置在第二输出线49上，所述第一输出线和第二输出线均连接至公共母线47，所述第一输出线和第二输出线之间电连接所述有载切换子机构实现有载切换。

本实施例中，第一输出线和第二输出线之间的电压调节范围即为第一调压子装置的电压调节范围，至于第一调压子装置的机械式的电压调节上述已经阐述，这里不再累述；在机械式的调压过程完成后需要通过有载切换子机构实现电压输出从第一输出线到第二输出线的切换，控制器根据设定逻辑进行精准调节。

有载切换子机构包括有第一继电器411、第二继电器412以及第一限流器413，所述第一继电器的第一端电连接至第一输出线，所述第二继电器的第一端电连接至第二输出线，所述第一继电器的第二端、第二继电器的第二端均电连接至所述第一限流器的第一端，所述第一限流器的第二端电连接至所述公共母线。

本实施例中，通过有载切换子机构的元器件的连接结构，配备控制器的控制逻辑，可以实现精准切换；例如：当需要将电压输出从第一输出线到第二输出线的切换；设定第一继电器、第二继电器均为常开触点继电器，第一输出线与变压器副边的连接点A、第二输出线与副边的连接点B；初始的电流通路为：A→第一隔离开关→公共母线；首先，闭合第二继电器，然后关断第一隔离开关，此时电流通路变为了：B→第二继电器→第一限流器→公共母线；然后闭合第二隔离开关，此时电流通路变为了：B→第二隔离开关→公共母线，实现了一次分节点的切换操作。

所述控制器包括有负载计量单元、稳压驱动单元和继电器组，所述继电器组用于控制双向油阀机构的启闭和电子切换子装置的开断；所述负载计量单元用于获取负载端的电压波动数据，所述稳压驱动单元根据电压波动数据计算需要调压的范围和对应的电压值，进而驱动油压驱动装置实现调压。

以上所述之具体实施方式为本发明一种真空有载可变调压装置的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均在本发明的保护范围内。