一种低压有载调压装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种低压有载调压装置，包括：一辅助调压变压器，包括进线、出线两组铜排，一正向切换柜，所述正向切换柜与所述辅助调压变压器通过正向连接电缆连接，一反向切换柜，所述反向切换柜与所述辅助调压变压器通过反向连接电缆连接，所述正向切换柜和反向切换柜用于切换辅助调压变压器原边连接组别，以及一综合控制柜，所述综合控制柜与所述辅助调压变压器通过供电电缆连接，所述综合控制柜提供调压装置工作所需要的控制电源。能够变压器低压侧对输出电压进行微调，该装置在调压的过程中，变压器副边持续供电，故避免了传统有载调压装置切换过程中可能存在的电压中断问题。该装置不改变用户供电设备的原有接法，结构简单，连接方便。
【专利说明】—种低压有载调压装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及电压调节领域，具体一种低压有载调压装置。
技术背景
[0002]近年来，随着油料价格飞涨，石油钻机的钻井成本也随之升高，我国陆地电动钻机开始尝试使用国家电网供电，随之而来的谐波污染、大负荷用电设备冲击，输变线路长等造成的电网电压波动，本发明推出了适用于钻机供电的低压有载调压装置，用于改善局部电网质量和增加钻井设备的能效。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于实现一种通过在高压供电房的主供电电源变压器的低压侧(通常是600VAC或者480VAC或者400VAC)串联辅助调压变压器(串联补偿侧)，并通过对调压变压器原边(电压调节侧)接法的变换或者直接电压调节，从而达到对钻机供电电源电压的电压调节方案。
[0004]本方案有别于现有的任何有载调压方法，不需要对原供电系统做任何改动，只通过对外置式的调压变压器的控制，就可实现对大电流供电回路的电压调节。
[0005]为达到上述目的，本发明采取了如下的技术方案:
[0006]一种低压有载调压装置，包括:
[0007]—安装于集装箱内的辅助调压变压器，包括进线、出线两组铜排，所述进线铜排接到原供电系统的输出侧，所述出线铜排连接到最终用电设备，
[0008]一正向切换柜，所述正向切换柜与所述辅助调压变压器通过正向连接电缆连接，
[0009]一反向切换柜，所述反向切换柜与所述辅助调压变压器通过反向连接电缆连接，
[0010]所述正向切换柜和反向切换柜用于切换辅助调压变压器原边连接组别，
[0011]以及一综合控制柜，所述综合控制柜与所述辅助调压变压器通过供电电缆连接，所述综合控制柜提供调压装置工作所需要的控制电源。
[0012]在本发明的一个优选实施例中，所述正向切换柜与反向切换柜配合使用，将辅助调压变压器的原边切换为正向角接、正向星接、反向角接、反向星接4种接法。
[0013]在本发明的一个优选实施例中，所述正向切换柜与反向切换柜都不连接时，辅助调压变压器做为一个大电感使用，输出第5种电压。
[0014]在本发明的一个优选实施例中，所述正向切换柜用于降压，反向切换柜用于升压，切换开关均使用接触器实现。
[0015]低压有载调压方法，包括以下步骤:
[0016]首先闭合两面切换柜中的供电断路器，
[0017]然后合上综合控制柜内的辅助电源开关，控制系统上电后自动检测当前的输出电压，
[0018]然后根据用户设定的工作电压高低，自动判断并切换两组切换柜内的接触器，通过使辅助调压变压器原边处理不同的接法，来控制最终输出电压的高低。
[0019]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0020]1、不需要对现有的系统做任何改动；该装置只需要串接到主供电回路中，不需要对原有的高压供电系统做任何改动，便于原钻井系统现场升级；
[0021]2、低压侧调节；调压过程全部在低压侧完成，不涉及高压部分，使用和维护上较为安全且产品成本低；
[0022]3、调节过程中供电不中断；现有的高压有载调压开关的触头切换约需要50 -100ms，在这个过程中，电压会中断约2 — 5个周期，对于那些对电源周期持续采样的控制装置，如钻机用的SCR整流装置，会由于同步问题引发误触发。而本装置的电压控制范围在50V以内波动(小于总供电压的1% )，且主回路并不切断，因此不会造成供电中断；
[0023]4、可靠度高；本装置调节电压时，电压调节回路电流约为低压供电电流的
11.54%且在与之同等级的低压供电回路，避免了高电压和大电流，故可靠性高。
[0024]5、本发明通过改变一台辅助调压变压器原边的接法，可产生5种不同的输出电压，其中三档为降压，两档为升压。
[0025]本发明由市场需求出发，实现了一种不对原有供电系统进行改造，只通过对外置控制变压器原边接法进行切换或直接调节电压的方法，从而实现主回路电压调节的辅助控制系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本发明的在现场应用的连接示意图。
[0027]图2为本发明的系统框图。
[0028]图3为本发明的调压原理图。
[0029]图4为本发明的调压示意图。
[0030]图5为本发明的工作流程
【具体实施方式】
[0031]下面以现场常用的35KV/0.6KV网电钻井电控项目设置的低压分级有载调压为例说明。
[0032]参照图1，是本系统在现场使用时与用户供电系统的连接方法。
[0033]本系统是一个独立结构，安装在一座单独的集装箱中，供电电源来自主回路进线铜排，所需要的内部供电电源全部由主回路供电窗口取得，现场安装时，只需要将用户的高压供电房输出电缆连接到本房体的进线端，而供给用户负载的电源由本装置的输出窗口取得，安装使用非常方便。
[0034]图中，靠上方的房体是原系统的高压供电房，将35KV市电降压到AC600V ;下面的房体是新增加的调压房，有进线、出线两组铜排，其中进线铜排接到原供电系统的输出侧，而出线铜排连接到最终用电设备。
[0035]参照图2，是本系统的组成及连接框图；参照图3，是本系统一相回路的调压原理图，下面结图2、图3介绍本系统的组成及工作原理。
[0036]参照图2，其中I是调压用的辅助调压变压器；2是电缆进出线仓；3和4是正反两组切换柜，用于切换辅助调压变压器原边连接组别，可将其原边切换为正向角接、正向星接、反向角接、反向星接等4种接法，当两组柜子都不连接时，辅助调压变压器做为一个大电感使用，故该系统可调节输出5种电压，其中4种能够稳定输出，I种的输出电压与负载大小有关；
[0037]5是综合控制柜，用于最终输出电压检测及切换控制操作，同时该柜还提供系统工作所需要的控制电源；
[0038]11,12分别是用于辅助变压器与系统进、出线的连接铜排；
[0039]13是正向切换柜与辅助变压器的连接电缆；
[0040]14是反向切换柜与辅助变压器的连接电缆；
[0041 ] 15是正反两组切换柜之间的连锁电缆；
[0042]16是系统输出电源电压检测及控制电源的供电电缆；
[0043]17是控制系统与切换柜之间的控制电缆。
[0044]在实际应用中，本装置包括了控制PLC、外围辅助供电回路、PLC逻辑控制程序；本装置设计有HMI界面，用于调压指示及输出电压设定操作，同时具有自动调压和手动调压(仅用于紧急操作和测试阶段)两种模式；本装置具有远程监控功能，可通过远程通讯装置，实时显示系统的输出电压及电路的工作情况。
[0045]参照图3，是辅助调压系统单相的调压原理图。图中A、x为辅助调压变压器A相的原边，线圈电压为AC600V，Ua_in、Ua_out为辅助调压变压器A相的副边，线圈电压为AC24V，其中Ua_in与A端子互为同名端。
[0046]辅助调压变压器的Ua_in、Ub_in、Uc_in连接到系统的进线端，Ua_out、
[0047]Ub_0Ut、Uc_0Ut连接用户最终负载，该部分接线始终连接到供电系统，故在调压的过程中，用户电源不会中断。
[0048]当按图中所示方法连接辅助变压器的原边时，如果将X端接到Ub_in，则变压器输出电压是进线电压Ua与一个小的调节电压Uab_24的矢量和，而如果将x端与y、z端连接到一起，原边组成星形，则输出电压Ua在AC600V/1.732的基础上降低约14V，系统输出电压降低AC24V。
[0049]因此我们通过改变辅助调压变压器原边的连接组别达到了调节输出电压的目的，而在调节的过程中，由于调压调节量相对于系统电压只有不到I %，故调压过程中的相角变化几乎可以忽略。
[0050]参照图4，当电压在设定电压正负20V以内时，原边锁零，不调节输出电压，接触器KM102、KM103同时动作；当需要升压角接时，升压2档，KM101、KM103同时动作；当需要升压星接时，升压I档，KMlOU KM105同时动作；当需要降压星接时，降压I档，KM104、KM106同时动作；当需要降压角接时，降压2档，KM104、KM102同时动作。
[0051]参照图5，为本发明的工作流程:
[0052]首先闭合两面切换柜中的供电断路器，然后合上综合控制柜内的辅助电源开关，控制系统上电后自动检测当前的输出电压，然后根据用户设定的工作电压高低，自动判断并切换两组切换柜内的接触器，通过使辅助调压变压器原边处理不同的接法，来控制最终输出电压的高低。本调压系统是一种直接附加到大电流输出侧的有载调压方法，与高压系统无关，调压安全可靠。[0053]下面的表格中列出了厂内测试时，原边不同接法时，系统的输出电压，其中进线电源电压为AC572V，输出电压指Ua_out与Ub_out之间的电压:
[0054]
【权利要求】
1.一种低压有载调压装置，其特征在于，包括: 一安装于集装箱内的辅助调压变压器，包括进线、出线两组铜排，所述进线铜排接到原供电系统的输出侧，所述出线铜排连接到最终用电设备， 一正向切换柜，所述正向切换柜与所述辅助调压变压器通过正向连接电缆连接， 一反向切换柜，所述反向切换柜与所述辅助调压变压器通过反向连接电缆连接， 所述正向切换柜和反向切换柜用于切换辅助调压变压器原边连接组别， 以及一综合控制柜，所述综合控制柜与所述辅助调压变压器通过供电电缆连接，所述综合控制柜提供调压装置工作所需要的控制电源。
2.根据权利要求所述的一种低压有载调压装置，其特征在于，所述正向切换柜与反向切换柜配合使用，将辅助调压变压器原边切换为正向角接、正向星接、反向角接、反向星接4种接法。
3.根据权利要求所述的一种低压有载调压装置，其特征在于，所述正向切换柜与反向切换柜都不连接时，辅助调压变压器做为一个大电感使用，输出第5种电压。
4.根据权利要求所述的一种低压有载调压装置，其特征在于，所述正向切换柜用于降压，反向切换柜用于升压，切换开关使用接触器实现。
5.低压有载调压方法，其特征在于，包括以下步骤: 首先闭合两面切换柜中的供电断路器， 然后合上综合控制柜内的辅助电源开关，控制系统上电后自动检测当前的输出电压， 然后根据用户设定的工作电压高低，自动判断并切换两组切换柜内的接触器，通过使辅助调压变压器原边处理不同的接法，来控制最终输出电压的高低。
【文档编号】H02J3/12GK103928932SQ201410182235
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】巴平基, 朱世照, 周正其 申请人:海尔海斯(西安)控制技术有限公司