智能型有載調(diào)容調(diào)壓變壓器的研究

戴蕾+周國平

摘 要：城市中的寫字樓和學校由于特殊的工作性質(zhì)，晝夜及工作日和假期的變化較大，若用普通的變壓器則會造成很高的空載損耗。智能型有載調(diào)容調(diào)壓變壓器通過對不同使用狀況、不同負荷，不同時段的用電情況進行不影響負載使用的自動切換，減少電能損耗，提高質(zhì)量并節(jié)能。

關鍵詞：有載調(diào)容調(diào)壓；自動切換；節(jié)能

1 引言

在電能成為現(xiàn)代社會活動基礎的時代，電能質(zhì)量決定了生活生產(chǎn)質(zhì)量，同時電能帶來的損耗成為不可忽視的問題。在城市中，在居民小區(qū)、學校、工廠以及寫字樓等負荷變化較大的地方在負荷低谷時會產(chǎn)生大量的空載損耗。

智能型有載調(diào)容調(diào)壓變壓器是指在不切斷負載的情況下，根據(jù)實時狀況，對變壓器輸出電壓和容量進行自適應式的切換。配以低壓配電管理終端，實現(xiàn)自動調(diào)容、自動調(diào)壓、配電監(jiān)測、無功補償、電量采集及無線“四遙”功能。從而有效降低空載損耗，此類變壓器在城市中應用面廣，節(jié)能效果顯著，使得電網(wǎng)運行更加安全智能。

2 原理和總體設計

2.1調(diào)容調(diào)壓原理

調(diào)容變壓器的原理是變壓器的低壓繞組由匝數(shù)Ⅰ段、匝數(shù)Ⅱ段和匝數(shù)Ⅲ段組成。變壓器的三相高壓繞組在大容量時連接成三角形，反之連接成星形。當大容量變小容量時，低壓繞組匝數(shù)增加，高壓繞組變?yōu)閅型接線，如圖1所示。

調(diào)容時可調(diào)容量為兩檔。變壓器在大容量變?yōu)樾∪萘繒r，因為高壓繞組將三角形接法改為星型，相電壓為原來的1/3，則電流變成了原來的。因此容量也調(diào)整為原來的1/3。低壓側串聯(lián)電阻使匝數(shù)增加，電壓降低相同的倍數(shù)，而保證輸出電壓恒定，在電壓恒定時，通過增加電阻改變電流，從而改變?nèi)萘康拇笮　?/p>

變壓器調(diào)壓原理如圖2所示，根據(jù)實際情況需要調(diào)整電壓時，通過高壓繞組的抽頭位置的變化，改變電路中的繞組數(shù)，實現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)的功能。

調(diào)壓分為三檔。（95%UN、UN、105%UN）

2.2 調(diào)容調(diào)壓開關的選擇

機械開關結構簡單、可靠性高并且損耗低。但缺點是開關在觸頭分離時易形成電弧；動作不靈敏，響應時間長；調(diào)壓時間無法準確預測；環(huán)流會造成電網(wǎng)受影響；絕緣油更換頻繁并且需要輔助以監(jiān)測裝置等。

電力電子有載分接開關有調(diào)壓速度快、通斷可控、調(diào)壓過程中無電弧的優(yōu)點。但缺點是電力電子器件拓撲復雜，需要均壓和均流；設備損耗高，長期使用冷卻系統(tǒng)從而導致可靠性低。

目前的技術和成本來看，高壓側仍宜才用機械式開關為主，輔助以電力電子技術，低壓側可采用電子式開關來提高速度，采用混合式開關?；旌鲜介_關用于調(diào)容變壓器的調(diào)容調(diào)壓開關的研究與應用還鮮見公開報道。

2.3總體設計

智能型有載調(diào)容調(diào)壓變壓器實現(xiàn)的具體功能有：自動調(diào)壓、自動調(diào)容、“四遙”、無功補償?shù)?。系統(tǒng)通過對電量的采集以及外界環(huán)境判斷進行判斷，自動調(diào)容調(diào)壓，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，同時配以手機APP進行控制和調(diào)整，總體框圖如下。

3 功能介紹

3.1 自動調(diào)壓

自動調(diào)壓功能，用戶或線路電壓波動不穩(wěn)定時變壓器可自動調(diào)整電壓，改善供電質(zhì)量，延長設備的使用壽命，解決了谷峰時段配電網(wǎng)電壓合格率偏低的問題。

3.2 自動調(diào)容

根據(jù)負荷大小切換大小容量，低負荷時在小容量檔運行，高負荷時在大容量檔運行，有效減少了空載輕載損耗。

3.3 “四遙”

通過在線監(jiān)測系統(tǒng)將變壓器實時數(shù)據(jù)、運行狀態(tài)遠程傳送給后臺管理系統(tǒng)，從而實現(xiàn)遙信、遙測、遙控和遙調(diào)。對配電臺區(qū)進行運行分析和實時監(jiān)測、遙控變壓器運行狀態(tài)、查看和修改定值等。

3.4 無功補償

有載調(diào)容調(diào)壓變壓器能在不切斷負載的情況下對電壓進行較大幅度的調(diào)整，但是改變電壓的前提是要維持電力系統(tǒng)無功功率的平衡。無功功率缺額大時，電壓為保持水平會上升，主網(wǎng)電壓因此會下降，導致系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至癱瘓。有載調(diào)容調(diào)壓變壓器具有無功補償功能，并在管理終端可控，有效地提高了電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性。

3.5低壓配電管理終端

變壓器附加一個配電管理終端，此終端可對變壓器進行綜合調(diào)整。

具有無功補償控制、變壓器輸出電壓調(diào)整、變壓器容量自動調(diào)整、數(shù)據(jù)采集、遠程控制、GSM/GPRS通訊等功能。通過電壓、功率因數(shù)、無功功率等指標判斷無功補償控制參數(shù)。用戶可以根據(jù)自己的需要修改控制參數(shù)，支持短信和GPRS模式修改、操作；具有過壓、欠壓保護功能，并能故障閉鎖，保護補償裝置。為了提高終端的抗干擾能力，終端部分采用了電磁隔離、光電隔離等多種信號隔離措施。

另外還有通訊功能： WIFI通訊、短信通訊、GPRS通訊等進行實時通訊。

4 結論

本文對智能型有載調(diào)容調(diào)壓變壓器進行分析研究，對原理進行了剖析，提出了可靠的整體方案和功能介紹。有載調(diào)容調(diào)壓變壓器對維護電網(wǎng)穩(wěn)定，提高電能質(zhì)量，節(jié)省電力資源提供了有利的技術支持。

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