一种无涌流、无电弧换档的配电线路自动调压器

姚普粮，龙光成，林朝光，劳承毅

一种无涌流、无电弧换档的配电线路自动调压器

姚普粮1，龙光成2，林朝光1，劳承毅1

（1.北海市深蓝科技发展有限责任公司，广西北海536000；2.北海市计算中心，广西北海536000）

本文分析了目前用于低压配电网末端提升电压的调压器所存在的技术缺陷，并提出了采用一种无涌流、无电弧换档新技术研制新型结构调压器的原理。通过运行实例进行对比分析，结果表明：采用本方法研制的新型结构调压器，能克服原有调压器的技术缺陷，有效消除带载调压所产生的涌流电弧，且结构简单，工作更加稳定可靠。

无涌流；无电弧；换挡；调压

随着城乡建设的快速发展，原有部分台区配电线路由于布置不合理，线路过长，线径过细，导致线路阻抗增大，使配电线路中后段电压偏低，严重影响了用户的正常用电，已不能适应用户日益增长的需要。另外，部分配电线路负荷随季节或昼夜变化较大，引起电压时高时低，电压合格率降低，影响电网的安全运行。针对线路过长，负荷较大而且集中在线路中后段的配电线路，加装自动调压器，是解决电压偏低，提高电压合格率的有效方法。

目前，在供电部门应用的自动调压器类型很多，但结构上都存在一种缺陷，即为了防止在带载切换调压档位或调压器投入切出时短路引起电压跌落，需在主回路之间连接一个大功率过渡电阻电路及大功率的切换开关，导致装置档位结构复杂，工作时有功功率消耗过大，易引起涌流冲击或电弧烧蚀，降低了装置的可靠性和使用寿命。为了解决这一技术问题，通过大量试验研究，研制成功一种具有新型换档结构的调压器，实现无涌流、无电弧切换调压，无消耗有功功率的大功率过渡电阻电路，带载切换调压档位时能连续供电，不对用电负载造成冲击或引起用电设备重新启动。

1 新型换档结构调压器技术原理

调压器主要部件是自耦串联调压变压器，采用无涌流、无电弧换档新技术的三相自耦串联调压变

压

器基本结构如图1所示。

图1 三相自耦串联调压变压器基本结构

其档位切换结构采用如下的独特的方式：

（1）每相均由各自独立的并联调压线圈、串联输出线圈组成。其中，并联调压线圈为自耦变压器的公共绕组，并接在变压器输入端作为初级绕组，产生交变电磁场，并联调压线圈为一个多个抽头档位的线圈，通过切换该线圈的不同档位进行调压。串联输出线圈作为次级绕组串联在配电线路输入输出端之间，产生自耦感应电压与输入电压叠加作为输出电压，按照串联输出线圈同名端方向的不同，调高或调低输出端电压。

（2）设置具有互锁功能的三相有载分接开关组合实现并联调压线圈与串联输出线圈之间自耦连接与断开，并且在并联调压线圈与串联输出线圈之间自耦断开时，并联调压线圈自动自我闭合形成回路，在并联调压线圈与串联输出线圈之间自耦连接时，并联调压线圈闭合回路自动断开。

采用这样的一种结构后，当要对配电线路某一相进行调压时，通过控制开关组合的一系列接通和断开动作，先断开并联调压线圈与串联输出线圈之间的自耦连接，这时，并联调压线圈与配电线路输入端断开，自我闭合形成回路，构成电流互感器。并联调压线圈处于无电压输入的近似短路状态，相当于电流互感器一次侧，串联输出线圈无自耦感应电压产生，配电线路输入输出端保持直通，只流过线路电流，电压输出基本保持不变，不会产生电压跌落或闪变，不会出现涌流和电弧，对输出端后面的负载不产生影响，相当于电流互感器二次侧。这样，并联调压线圈在断开自耦连接的情况下通过构成电流互感器结构，保持了配电输出端的电压稳定和无涌流无电弧产生。然后，通过具有互锁功能的有载分接开关不同接点，切换并联调压线圈抽头档位，实现电压档位的调整，切换过程由于并联调压线圈处于无外来输入电压的闭合状态，不产生影响配电输出端的涌流和电弧。切换动作完成后，并联调压线圈与串联输出线圈之间自耦连接重新接通，并联调压线圈自我闭合回路同时断开，重新成为自耦变压器结构，这时，并联调压线圈按新调整的抽头档位成为变压器初级绕组，串联输出线圈所产生的自耦感应电压按调整后的变比变化，达到配电线路输出端按不同档位提升电压或降低电压的目的。当输入电压在合格范围不需要调压时，断开并联调压线圈与串联输出线圈之间的自耦连接，并联调压线圈自我闭合形成回路，处于无电压输入状态，串联输出线圈无自耦感应电压产生，配电线路输入输出端保持直通。

这种新型结构的调压器，彻底消除了市场上使用的调压器需要在主回路之间连接一个大功率过渡电阻电路及大功率的切换开关，来防止带载切换档位出现短路或电压跌落的结构缺陷。具有如下的有益效果：

首先，由于并联调压线圈与串联输出线圈之间断开时，并联调压线圈自我闭合形成回路，构成电流互感器结构，这时，并联调压线圈处于短路状态，且与配电线路输入端断开，无外来电压输入，等效于电流互感器一次侧，在这样的情况下对串联调压线圈进行抽头档位切换，不会往配电线路注入涌流或引起电弧，加上在并联调压线圈并联的电容会对残留的电流涌流进行抑制，从而实现无涌流无电弧的抽头档位切换。调压整个档位切换期间自耦变压器均在电流互感器结构状态下进行，可以有效消除带载调压所产生的涌流电弧，减少分接开关触头的损害，延长开关通断使用寿命，使自动调压器的工作变得更加稳定可靠。

其次，串联输出线圈串联在配电线路输入输出之间，当进行档位切换时构成电流互感器结构，配电线路保持直通，只流过线路电流，无自耦感应电压产生，相当于等效为电流互感器二次侧，电压输出与输入基本保持不变，后面连接的电力负载运行不受影响，保证配电线路带载切换调压档位时能连续供电，不对用电负载造成冲击或引起用电设备重新启动。

最后，简化了装置档位切换结构，工作时无有功功率消耗，无涌流冲击或电弧烧蚀，提高了装置的可靠性和使用寿命。

2 运行效果分析

为了验证采用新型换挡结构的调压器功能，湖南省、广州市等地供电部门近期先后选择多个低压台区安装试运行笔者新研制的新型换挡结构调压器，取得了较好的运行效果。下面是广州市某公变运行实例：

该台区变压器容量630 kVA，沿配电线路主干线距离约500 m位置，分布成片的小型加工厂和居民用户，供电半径过长且末端负载较大，造成配电线路电压偏低。变压器轻载时，末端电压超过230 V；用电高峰时，末端电压低至170 V，用户无法正常用电。为了解决末端电压偏低的现象，在离变压器输出端接近500 m的主干线末端位置安装了一台自行研制的新型换挡结构调压器（容量40 kVA），经调压器控制监测模块传回后台计算机管理系统的三相电压数据曲线如图2、图3、图4，所示，可见，当输入的相电压在175 V～210 V时，经调压器自动调压后输出电压均高于210 V，当电压高于210 V时，调压档位退出，输入输出保持直通状态。

图2 A相输入输出电压曲线

图3 B相输入输出电压曲线

图4 C相输入输出电压曲线

运行结果表明，在配电线路主干线末端安装无涌流、无电弧换档的配电线路自动调压器后，通过新调压换挡机制自动调压提升末端电压，调压器所在位置的配电线路末端电压一直保持210 V以上，电压质量显著改善，并且该调压器运行平稳，带载切换调压档位时能连续供电，不对用电负载造成冲击，工作时无有功功率消耗，无涌流冲击或电弧烧蚀。

3 结束语

我国城乡0.4 kV低压台区配电网由于台区线路改造进度无法满足用户大量增加的需求，在许多台区线路末端都不同程度存在电压偏低现象，而原有的调压器由于存在结构缺陷，使用上存在一定隐患，因此使用无涌流、无电弧换档技术结构调压器，既可以有效地消除原有的隐患，又可以达到显著的调压效果，不失为一种值得推广应用的新型配电技术。

[1]杨昀，王庆斌.新型低压线路调压器在“低电压治理”中的应用及降损效果分析[J].中国新技术新产品，2015（4）：103-104.

An Automatic Voltage Regulator for Power Distribution Without Inrush Currentand Arc Shifting

YAO Pu-liang1，LONG Guang-cheng2，LIN Chao-guang1，LAO Cheng-yi1
（1.Beihai Shenlan Science and Technology Development Co.，Ltd.，Beihai Guangxi 536000，China；2.Beihai Computer Center，Beihai Guangxi 536000，China）

This paper analyzes the technical defects in the voltage regulator which is used at the end of the low-voltage distribution network，and puts forward the principle of using a new technology of no current and no arc gear shift.Through comparative analysis，The results show that the method of the development of new structure regulator，can overcome the technical defects of the original regulator，effectively eliminate the inrush current with arc load voltage generated，and has the advantages of simple structure，stable operation and reliable.

no inrush current；no arc；hift；voltage regulation

TM 711

A

1672-545X（2017）02-0165-03

2016-11-14

姚普粮（1962-），男，广西合浦人，本科，高级工程师，主要从事电力电子技术、电力自动化产品研究开发；龙光成（1958-），广西北海人，本科，高级工程师，主要从事电子信息技术、自动化技术研究开发；林朝光（1969-），广西北海人，专科，助理工程师，主要从事电子信息技术、自动化技术研究开发；劳承毅（1974-），广西合浦人，本科，助理工程师，主要从事电子信息技术、自动化技术研究开发。