一种三相变压器单相升压供电方法及系统与流程

本发明涉及供用电领域，特别涉及一种三相变压器单相升压供电方法及系统。

背景技术：

1、电能是当今社会最重要的能源，由于电能传输的快速性(光速)、操作的可控性(微电控制强电)和消费的便捷性(各种电气设备)，各行各业的生产和人们的生活都离不开电能。但电能的生产(其它能源转化为电能)、传输、分配和消费过程基本上是以光速同时完成。为了充分利用电能，提高电气设备的使用效率，减少电能的损耗，国家出台相关国家标准对电能质量有明确的规定。电力用户在使用电能的过程中，不同的负荷特性对电能质量将造成不同程度的影响，不同的电能质量对用户的电能利用效率、电气设备的工作效率和电能的损耗也会有不同程度的影响。目前我国低压供用电系统普遍采用380v/220v三相四线制供电方式，但在三相负荷严重不平衡的情况下，一方面造成线路额外的电能损耗，另一方面，每相负荷均受三分之一的供电容量限制，电能不能充分利用，甚至出现过负荷跳闸故障，影响电气设备的正常运行。还有一些大功率的单相负荷，例如：电车、城轨、地铁和电气机车等，需要将380v/220v三相四线制供电系统改为更高电压的单相两线制供电系统。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种三相变压器单相升压供电方法及系统，将现有的三相供电系统在不改变三相变压器高压侧系统结构的前提下，通过改变三相变压器低压侧绕组的连接方式，将三相供电方式转变为单相供电方式，并相应的提高三相变压器单相供电电压。

2、本发明的目的是这样实现的：

3、一种三相变压器单相升压供电方法，其特征在于，包括下列步骤：

4、步骤一、将三相变压器的高压侧和低压侧的各绕组端口分别引出。

5、步骤二、在三相变压器的高压侧和低压侧分别安装绕组端口和中线点的接线箱及接线柱。

6、步骤三、将高压侧的绕组端口和低压侧的绕组端口分别连接到高压侧和低压侧接线箱的绕组端口接线柱上。

7、步骤四、根据用户单相供电电压的需求，分别采用相应的连接方法，连接三相变压器的高压侧和低压侧绕组端口和中线点，并提高三相变压器单相输出电压。

8、步骤五、在三相变压器单相输出端安装双向电源切换开关k,当电网供电时，开关k接通市电；当备用电源或油机发电供电时，开关接通备用电源或油机。

9、步骤六、单相两线电能传输线路连接电源和配电设备，配电设备含双制式动态调压装置，当市电供电时，调压装置降压调压运行向负荷供电；当远距离备用电源或油机发电供电时，调压装置升压调压运行向负荷供电。

10、在上述的一种三相变压器单相升压供电方法，步骤一、将三相变压器的高压侧和低压侧各绕组端口分别引出，具体包括：

11、a.正在运行的变压器：高压侧各绕组端口接线不变，将低压侧各绕组端口分别引出。高压侧各绕组端口接线方式为y形接线或△形接线。

12、b.新增出厂的变压器：将三相变压器的高压侧和低压侧的各绕组端口分别引出。

13、在上述的一种三相变压器单相升压供电方法，步骤二、在三相变压器的高压侧和低压侧分别安装绕组端口和中线点的接线箱及接线柱，具体包括：

14、a.正在运行的变压器：在三相变压器的高压侧标注绕组接线方式是y形接线，还是△形接线；在低压侧安装绕组端口和中线点的接线箱及接线柱。

15、b.新增出厂的变压器：在三相变压器的高压侧和低压侧分别安装绕组端口和中线点的接线箱及接线柱。

16、在上述的一种三相变压器单相升压供电方法，步骤三、将高压侧的绕组端口和低压侧的绕组端口分别连接到高压侧和低压侧接线箱的绕组端口接线柱上，具体包括：

17、a.正在运行的变压器：在三相变压器的高压侧标注绕组接线方式是y形接线，还是△形接线；将低压侧的绕组端口a-x、b-y、c-z和中线点n连接到低压侧接线箱的七个接线柱a、x、b、y、c、z和n上。

18、b.新增出厂的变压器：将高压侧的绕组端口a-x、b-y、c-z和中线点n连接到高压侧接线箱的七个接线柱a、x、b、y、c、z和n上。将低压侧的绕组端口a-x、b-y、c-z和中线点n连接到低压侧接线箱的七个接线柱a、x、b、y、c、z和n上。

19、在上述的一种三相变压器单相升压供电方法，步骤四、根据用户单相供电电压的需求，分别采用相应的连接方法，连接三相变压器的高压侧和低压侧绕组端口和中线点，并提高三相变压器单相输出电压，具体包括：

20、a.公用三相变压器单相线电压供电：三相变压器为公用三相变压器，分别给普通多个用户负荷线电压(三相uab、ubc和uca)/相电压(单相uan、ubn或ucn)供电。特殊用户，采用两个轻负荷相引出接线端，形成单相线电压供电电源u2，如式(1)所示。即：

21、

22、b.专用三相变压器单相2倍相电压供电：专用三相变压器的高压侧接线为y形接线，将低压侧三个绕组的y0形接线改接为一个绕组异名端与两个绕组同名端串联，形成单相2倍相电压供电电源u2如式(2)所示。即：

23、

24、c.专用三相变压器单相2倍线电压供电：专用三相变压器的高压侧接线为y形接线改为△形接线，将低压侧三个绕组的y0形接线改接为一个绕组异名端与两个绕组同名端串联，形成单相2倍线电压供电电源u2如式(3)所示。即：

25、

26、在上述的一种三相变压器单相升压供电方法，步骤五、在三相变压器单相输出端安装双向电源切换开关k,当电网供电时，开关k接通市电；当备用电源或油机发电供电时，开关接通备用电源或油机，具体包括：

27、a.备用电源或油机发电电源的电压uf与三相变压器单相电源电压u2(市电电源电压)不相等，而且与三相变压器所接入的电网的频率不相等。

28、b.备用电源或油机发电电源的电压uf低于三相变压器单相电源电压u2。

29、c.备用电源或油机发电电源安装在三相变压器低压配电室，或三相变压器附近。

30、在上述的一种三相变压器单相升压供电方法，步骤六、单相两线电能传输线路连接电源和配电设备，配电设备含双制式动态调压装置，当市电供电时，调压装置降压调压运行向负荷供电；当远距离备用电源或油机发电供电时，调压装置升压调压运行向负荷供电，具体包括：

31、a.双制式动态调压装置由双制式变压器、变压器分接头、电力电子分接开关、数据同步采集与通信单元、保护及辅助单元、控制单元的硬件及软件组成。

32、b.调压装置的数据同步采集与通信单元实时检测基站接入的电源电压和频率，控制单元的硬件及软件自动识别输入电压的工作范围和频率，识别“市电供电”还是“油机发电”。当市电供电时，调压装置控制电力电子分接开关，接通和断开相应的的变压器分接头，实现降压调压运行向负荷供电；当远距离备用电源或油机发电供电时，调压装置控制电力电子分接开关，接通和断开相应的的变压器分接头，实现升压调压运行向负荷供电。保护及辅助单元用于保护电力电子分接开关和维持调压装置的正常工作。和从而使调压装置的输出电压维持负荷供电电压质量符合相关国家标准的规定。

33、一种三相变压器单相升压供电系统，其特征在于，包括三相变压器(10)、电源转换设备(20)、电能传输设备(30)、配电设备(40)和负荷(50)。

34、在上述的一种三相变压器单相升压供电系统的三相变压器(10)，具体包括：公用三相变压器电源接入方式和专用三相变压器电源接入方式。

35、所述公用三相变压器电源接入方式，采用低压侧两个轻负荷相引出接线方式，将各相对中线点的相电压供电方式，转换为各相之间线电压供电方式。

36、所述专用三相变压器电源接入方式，采用将低压侧三个绕组的y0形接线改接为一个绕组异名端与两个绕组同名端串联接线方式。当专用三相变压器高压侧为y形接线时，低压侧电源输出单相2倍相电压。当专用三相变压器高压侧接线为y形接线改为△形接线时，低压侧电源输出单相2倍线电压。

37、在上述的一种三相变压器单相升压供电系统的电源转换设备(20)，具体包括：电源接入设备和电源切换设备。

38、所述电源接入设备包括高压侧绕组端口(21)、低压侧的各绕组端口(22)、高压侧绕组端口和中线点的接线箱及接线柱(23)以及低压侧绕组端口和中线点的接线箱及接线柱(24)。

39、所述电源切换设备是指双向电源切换开关k。当电网供电时，开关k接通市电；当备用电源或油机发电供电时，开关k接通备用电源或油机。

40、在上述的一种三相变压器单相升压供电系统的电能传输设备(30)，具体包括：

41、a.单相两线电能传输线路：首端连接三相变压器低压侧单相两线输出电源，尾端连接负荷中心配电设备。

42、b.三相四线制改为单相两线电能传输线路：三相四线制线路首端和尾端分别断开后，先两两并联，然后按单相两线电能传输线路连接电源和配电设备。

43、在上述的一种三相变压器单相升压供电系统的配电设备(40)，具体包括：单相双制式动态调压装置、汇流母线和负荷开关。

44、所述单相双制式动态调压装置,包括：输入电源断路器dl、输入接线端、输入电源电力电子开关dks和dkf、调压变压器、电力电子分接开关dki(i＝1,2,...,n)以及负荷开关kj(j＝1,2,...,n)和调压装置输出公共接线端com2。

45、a.输入电源断路器dl：调压装置接通和断开单相两线供电线路。电源断路器dl的输入端连接单相两线供电线路，电源断路器dl的输出端连接调压装置的公共输入电源接口

46、b.输入接线端：调压装置经过输入电源断路器dl，连接单相两线供电电源。三个输入接线端，其中：调压装置一个输入公共端com1，一个市电接入端us，一个备用电源或油机发电电源接线端uf。us和uf分别与com1作为调压装置的电源接口。us和uf并联(公共输入电源接口)连接输入电源断路器dl的输出端。

47、c.输入电源电力电子开关dks和dkf：通过两个电力电子开关dks和dkf分别根据检测调压装置的输入电压，自动判断dks闭合接通市电电源us，还是dkf闭合接通备用电源或油机发电电源uf。两个电力电子开关dks和dkf不允许同时接通。

48、d.双制式调压变压器：包括输入绕组和输出绕组。输入绕组由两个同极性输入绕组w11和w12串联而成，连接点抽头引出三个输入接线端com1、us和uf。输出绕组由n+1个同极性输出绕组w2i(i＝1,2,...,n)和w20串联而成，w20为输出主绕组，w2i(i＝1,2,...,n)输出调压绕组，绕组连接点抽头引出n个调压绕组分接头j(j＝0,1,2,...,n)和一个输出绕组公共接线端com2。分接头j与公共接线端com之间的电压为调压装置的输出电压u2。n为输出调压绕组的组数，按式(1)计算：

49、

50、e.电力电子分接开关dki(i＝0,1,2,...,n)：由n组正反并联的晶闸管及保护和触发电路组成，受调压装置控制器的控制。

51、f.负荷开关kj(j＝1,2,...,n)：由n个带过电流保护，并与负荷容量相匹配的负荷开关组成，分配n个独立负荷的电能。

52、g.输出接线端：由分接头i(i＝0,1,2,...,n)与公共接线端com2组成。

53、所述汇流母线，连接调压装置的输出接线端和负荷开关。

54、所述负荷开关，连接调压装置的输出接线端和负荷。负荷开关kj(j＝1,2,...,n)：由n个带过电流保护，并与负荷容量相匹配的负荷开关组成，向n个独立负荷分配电能。

55、在上述的一种三相变压器单相升压供电系统的负荷(50)，具体包括：

56、a.按负荷的重要程度或者负荷电费收缴的不同单位分组，组数为n。

57、b.按负荷的重要程度配置不同保护等级，使重要负荷供电可靠性提高，故障损失减少。

58、本发明具有下列技术特点和优越性：

59、1.不改变三相变压器的内部结构和系统参数，可以利用现有的三相变压器，通过改变三相变压器低压侧绕组的连接方式，将三相供电方式转变为单相供电方式，同时相应的提高单相供电电压，满足单相负荷供电需求。

60、2.避免三相负荷严重不平衡在线路产生的额外电能损耗，提高电能利用效率；每相负荷不受三分之一供电容量限制，提高供电能力；不会出现过负荷跳闸故障，提高供电可靠性。

61、综上所述，与现有电力电子变流技术相比，本发明具有可靠性高、功耗小、不产生谐波污染、节能增效等优越性。