本實用新型屬于電力系統配電網技術領域，具體涉及配電網消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補償裝置。

背景技術：

配電網是從輸電網接受電能，再分配給電力用戶的電力網。35kV、66kV和110kV電壓等級的配電為高壓配電網，10kV和20kV(我國部分地區存在部分)為中壓配電網，0.4kV為低壓配電網。一般而言，配電網的中性點接地方式主要分為不接地、經電阻接地和經消弧線圈接地三種方式。其中，經消弧線圈接地方式的原理是，在變配電所配電變壓器中性點與大地之間接入消弧線圈，系統發生不對稱短路時，利用消弧線圈的感性電流來抵消配電網系統的容性電流，從而實現抑制入地電容電流過大的問題。配電網采用過補償方式，要求消弧線圈補償的感性電流大于入地容性電流的1.35倍。

《電力工程電氣設計手冊：電氣一次部分》規定：在不接地系統中當單相接地故障電容電流不超過10A時，應采用不接地方式。3kV～10kV不直接連接發電機的系統和35kV、66kV系統，當單相接地故障電容電流超過10A，應采用消弧線圈接地方式。然而，隨著配電網的發展和改造，城區配電網10kV和35kV系統所使用的電力電纜越來越多。電力電纜的大面積使用，導致配電網系統的電容電流大幅度增長，有的地區甚至超過了200A、遠遠大于設計規程規定的10A。該現狀使得采用消弧線圈接地的配電網系統原配置的消弧線圈容量不足，加之簡單增加消弧線圈容量會面臨調節范圍不足、開關檔位限制等配合困難，進而迫使配電網大量消弧線圈的退出使用，消弧線圈補償優勢得不到利用的同時，還造成了補償資源閑置和浪費。

技術實現要素：

鑒于現有技術的不足，本實用新型要解決的技術問題是：拓展當前電力行業消弧線圈分布式補償的理念，采用消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補償(簡稱補償裝置)的新方法，解決現有配電網消弧線圈補償容量不足所致設備閑置和無法投運等問題，有效提高配電網的供電可靠性。

本實用新型的具體技術方案是，一種配電網消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補償裝置，將配電線路桿塔柱上配電變壓器與消弧線圈一體集成，所述裝置包括，高壓側繞組、低壓側繞組、消弧線圈和內置中性點，所述高壓側繞組采用Z型接線方式，所述內置中性點經導線連接消弧線圈。

進一步，所述高壓側繞組的Z型連接方式帶載消弧線圈的能力為其自身容量的90％-100％。

進一步，所述補償裝置安裝在配電線路桿塔柱上，配置有固定安裝的連接件。

進一步，所述補償裝置帶有金屬外殼，外殼引出接地端子。

進一步，所述補償裝置還配置有高壓側套管、低壓側套管。

進一步，所述高壓側繞組是三相繞組。

進一步，所述低壓側繞組為三相四線制。

進一步，所述消弧線圈尾端引出接地端子。

與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：采用集消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補償的新思路。從技術原理角度講，消弧線圈的裝設位置不再局限于變配電所變壓器的中性點，從根本上規避了同一安裝地點安裝多臺消弧線圈所帶來的調節范圍不足、開關檔位限制等技術配合困難；同時，由于安裝位置與變配電所已經設置的消弧線圈相互獨立，因此無需考慮變配電所內原有消弧線圈容量及容量配合問題，只需根據現在及未來5-10年的配電網發展規劃需求計算新增補償容量便可，亦或只考慮新增線路所需補償容量同樣可以實現分布式補償。從設備制造和應用角度講，該實用新型將配電變壓器和消弧線圈整體集成，縮減了設備制造成本、減小了設備體積，降低了配電線路柱上安裝空間的要求，同時也大大減輕了設備運行維護工作的強度。

附圖說明

圖1為本實用新型配電網消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補償裝置的電氣接線圖。

圖2為本實用新型配電網消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補償裝置的安裝配置圖。

圖中：1-水泥桿塔，2-固定板，3-補償裝置，4-金屬外殼，5-高壓側套管，6-低壓側套管，7-接地端子，8-高壓側繞組，9-低壓側繞組，10-消弧線圈，11-內置中性點。

具體實施方式

下面結合附圖，對本實用新型進一步詳細說明。

一種配電網消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補償裝置，包括，高壓側繞組8、低壓側繞組9、消弧線圈10和內置中性點11，所述高壓側繞組采用Z型接線方式，所述內置中性點經導線連接消弧線圈。

如圖1所示，連接于配電線路A、B、C三相系統上的消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補償裝置，內部主要包括，高壓側繞組8、低壓側繞組(三相四線制)9、消弧線圈10和內置中性點11。該補償裝置不同于目前配電網在變配電所配電變壓器中性點安裝補償消弧線圈的方式，而是將配電變壓器和消弧線圈集成為整體，以單臺設備的方式安裝于配電線路桿塔之上。該補償裝置不僅符合《電力工程電氣設計手冊：電氣一次部分》中關于“任何運行方式下，電網不得失去消弧線圈的補償；應避免一個變電所裝設多臺消弧線圈”的規定；還從根本上規避了同一安裝地點安裝多臺消弧線圈所帶來的調節范圍不足、開關檔位限制等技術配合困難。

本示范例中，當配電系統正常工作時，其A、B和C三相接近平衡、滿足電能質量要求，此時消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補償裝置相當于傳統配電變壓器，承擔著輸送電能的職能。當系統發生單相接地短路時，A、B和C三相系統不再平衡，系統產生零序電流分量。對于電力電纜出線較多的配電系統而言，單相接地短路時，系統的入地電容電流較大，此時消弧線圈發揮其補償作用、利用其產生的電感電流補償系統短路的容性電流，從而保證了配電網的安全可靠性。即：消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補償裝置以單臺設備的形式，實現了消弧線圈和配電變壓的雙重功能。

本示范例中，變壓器高壓側三相繞組采用Z型接線方式，即每相線圈分成兩組分別反向繞于該相磁柱上，如此連接的優點在于變壓器零序磁通可沿磁柱流通，所以Z型接地變壓器的零序阻抗很小(約10Ω)，遠小于普通變壓器。此外，Z型連接方式形成了一個可以內部連接消弧線圈的中性點，這也是本實用新型的關鍵所在。傳統的柱上配電變壓器通常采用Dy_n11或者Yy_n0的連接方式，不具備直接帶載消弧線圈的能力。而本實用新型中采用Z型連接方式，不僅可以實現一體化帶載消弧線圈的能力，同時其帶載的消弧線圈的容量可以達到變壓器自身容量的90％-100％，其利用率遠遠超過了變壓器20％的帶載能力。

如圖2所示，本實用新型的配電網消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補償裝置3安裝于配電線路水泥桿塔1的固定板2之上，其金屬外殼(外形)4、高壓側套管5、低壓側套管(三相四線制)6與傳統柱上配電變壓器無異，外形結構的明顯區別在于接地端子7的設置，傳統的配電變壓器在消弧線圈尾端并不設置接地端子。

本示范例中，所述補償裝置安裝于配電線路桿塔柱上，其補償容量只需考慮當前及未來5-10年配電系統的規劃發展需求，即在當前變配電所已安裝消弧線圈補償容量的基礎之上，單獨考慮新增補償容量的多少便可；相較于安裝于變配電所而言，在桿塔柱上安裝，技術限制少，操作方便。同時，安裝于配電線路桿塔柱上，屬就地補償，更好地適應配電網的發展和變化，充分體現了分散式補償靈活性強的優勢。

本示范例中，所述消弧線圈與配電變壓器集成為整體，對于獨立運行的配電變壓器和消弧線圈而言，設備體積大大減??；同時，二者集成后其成本大大削減，更為經濟。

本實用新型配電網消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補償裝置將配電變壓器與消弧線整體集成，設備一體化要求設備容量需兼顧配電負荷容量和配電網入地電容電流補償容量。

本示范例中，補償裝置中變壓器采用Z型連接方式，該繞組連接方式帶載消弧線圈的能力為其自身容量的90％-100％。消弧線圈的補償容量Q可根據配電網電力電纜的規劃入地電容電流或者實測入地電容電流I_c進行計算，見下式：

上式中，Q為消弧線圈的補償容量，

K為補償系數、取1.35，

I_c為配電網入地電容電流,

U_N為配電網額定電壓。

根據上式計算得到消弧線圈補償容量Q后，按照Z型連接變壓器的帶載能力，便可得到消弧線圈對變壓器的容量要求Q₁。再查詢電力設計部門提供的柱上配電變壓器輸送容量Q₂。則消弧線圈與配電變壓器一體化分布式補償裝置中配電變壓器的容量Q_T為Q₁和Q₂中的較大者(考慮一定裕度)。結合電力系統規劃，本裝置的后期研制可形成產品容量序列，屆時其經濟性和實用性將更為可觀。

以上對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施方式而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。