有载调容调压配电变压器的设计_陆志欣.pdf

光源与照明 总第 176 期 2023 年 1 月 照明电器147有载调容调压配电变压器的设计*陆志欣，黄 胜广东电网有限责任公司佛山供电局，广东 佛山 528000摘要：现阶段，供电企业面临更多困难，必须采取更科学的解决方法加强社会用电的稳定，不让配电变压器发生空载损耗的问题。在电力系统中，应用有载调容调压配电变压器，能够保证负荷中心电压稳定，让电网调度更加灵活。有载调容调压配电变压器可以针对不同的使用状况进行协调，进一步控制电能损耗，带来显著的经济效益和社会效益。文章对有载调容调压配电变压器的设计展开研究。关键词：有载调容调压；配电变压器；智能控制分类号：TM4210引言在电力系统中，有载调容调压配电变压器的应用范围广泛。有载调容调压开关主要是电阻式组合型，需要合理利用有载调容调压开关来调整电压，维持用户的正常用电。有载调容调压配电变压器可以在不切断负载的情况下，灵活地切换变压器输出电压和容量。对变压器有载调容调压开关的运行维护十分重要，要求相关技术人员对运行维护技术有明确的认识，能够及时解决有载调容调压开关运行维护过程中发生的问题1。1设计背景配电变压器在实际运行过程中，会有比较长时间的空载和轻载时间，导致空载损耗较大。如果有比较大的负荷波动，在负荷高峰时，无法保证变压器的运行安全。在台区保护范围中，可能发生越级跳闸的问题。配电台区可以利用跌落式熔断器加强速断保护，利用低压侧断路器可以进一步保护用户负荷，增大断路器额定电流，但会导致出现过载保护能力丧失的问题，如果过载时间过长也会烧毁配变。低压负荷故障会导致速断保护不可靠，从而导致跳闸、停电问题。无功补偿效果不好时，会导致配电台区长期保持小负荷的运行状态2。在配网末端用户距离变电站距离比较远时，必须全面考虑电压偏低的问题，否则设备不能正常运行。如果调高变电站出口电压，增加线路首端轻载时间的电压，会导致设备的寿命缩短，增大设备的配变损耗。配电台区分布广泛，负荷控制需要依赖工作人员人工操作，运行管理难度较大。电力企业通常会在台区的负荷变化位置应用自动调容等装置，或者通过自动调压和远程控制等方式来实现精细无功自动补偿3。2有载调容调压配电变压器的组成和运行原理利用有载调容调压配电变压器能够节约能源，实现负载技术的创新。利用有载调容调压配电变压器可以避免空载可调变压器容量小、短暂停电与季节调节等问题。利用有载调容调压配电变压器可以稳定变压器电压和电流等，可以根据容量的设定值进行控制4。在满足设定容量条件的前提下，利用控制器来调整负载，传播控制器指令数据，让有载调容调压配电变压器的开关更加灵活，进而保证配电变压器内部的高低压绕组形成一定的连接。同时，也可以保证配电网不会出现过载的问题，进而加强供电的稳定性，减少综合损耗和总体成本。在配电变压器的调节过程中，需要进一步满足负载需求，让配电变压器能够稳定运行。有载调容调压配电变压器能够结合负荷的大小，调节特制的调容开关，保证绕组的连接方式更加科学，同时也可以通过无励磁调整运行容量。通过利用有载调容调压配电变压器，能够促进变压器台区降损，加强供电质量5。2.1 有载调容调压配电变压器的组成通常情况下，变压器的组成部分包括变压器本体文章编号：2096-9317（2023）01-0147-03*基金项目：广东电网有限责任公司科技项目（项目编码：030600KK52220012，科技编码：GDKJXM20220216）作者简介：陆志欣，男，本科，工程师，研究方向为电气工程及其自动化。照明电器 2023 年 第 1 期 总第 176 期 光源与照明148和智能控制单元两个部分。变压器本体内部有调容开关、低压绕组的串并联、高压接线、调压开关、远程可控开关等。在本体侧面集成的智能控制单元箱中，设置了低压配电管理终端。对于标准型变压器，应当加强三相有功不平衡调节和精细无功补偿，增加低压防窃电护罩、计量表位等6。变压器分接开关和线圈模块的结构如图 1、图 2所示。变压器分接开关包括过渡阻抗的切换开关和没有转换器的分接选择器。在变压器带电运行的情况下，需要经过电动或手动的方式，调整接头的具体位置和转换绕组匝数，以展开分级调压。其中，切换开关可以承担变压器的压力，保证负载电流的稳定运行。切换开关也可以根据预先设定好的程序运行。在选择变压器开关时，需要结合开关的实际运行情况和负荷电流变化情况，保证开关的灵活切换，开关切换包括单数运作与双数运作两种方式。为了扩大变压器调压的范围，工作人员也可以选择正反调压与粗细调压的开关运行方式。变压器分接开关能够为各项工作提供一定的动力，工作人员也能够手动操作，完成调压工作7。图 1变压器分接开关的结构图 2变压器线圈模块的结构2.2 有载调容调压配电变压器的调容调压原理有载调容调压变压器的结构如图 3 所示。有载调容调压配电变压器中的低压绕组由匝数段、匝数段和匝数段三部分组成。在调容的过程中，可以将容量设置成两档。如果需要降低容量，要增加低压绕组匝数，同时把高压绕组变成 Y 型接线8。增加低压侧串联电阻匝数后，电压会下降，从而保证输出电压的稳定性。当电压稳定后，需要加大电阻改变电流。通过高压绕组的抽头位置的变化，能够改变电路中的绕组数，保证电压调节的功能。利用自动调压可以避免出现用户或线路负荷不稳定的问题，延长设备的使用寿命。其中的精确微机保护功能能够解决常规配电台区保护不精确而发生的越级跳闸或烧毁配变的问题9。（a）外部结构（b）内部结构图 3调容调压变压器的结构传统调压开关通过传动机构旋转进行缓慢调节，有载调容调压配电变压器利用新型调压开关或专用转换开关组合来快速调压。其远程可控功能还支持电动操作，可以通过后台软件遥控停送电，同时能够查看装置运行数据、修改定值。记录的运行数据能够增强光源与照明 总第 176 期 2023 年 1 月 照明电器149设备运行的节能效果，为工作人员决策提供依据。3有载调容调压配电变压器的设计有载调容调压配电变压器需要有自动调容、“四遥”、自动调压、无功补偿等功能。有载调容调压配电变压器能够采集电量，更加精准地判断外界环境，并将数据传输至监控中心，更好地控制手机 App。3.1 调容调压开关的选择选择调容调压开关时，可以选择构造简单的机械开关，这种开关结构非常可靠，而且有比较低的损耗率。调容调压开关在触头分离时会产生电弧，使动作不灵敏，从而延长响应时间，导致不能精准地进行判断，也会让环流进一步干扰电网。对此，可以更换绝缘油加以辅助10。电力电子有载分接开关有比较多的优点，如能够较快速地调压、能够精准地进行调控。但电力电子有载分接开关也有缺点，如存在复杂的电力电子器件拓扑，会导致设备损耗率较高，也会进一步降低系统的可靠性。可以采用混合式开关，在高压侧辅以电力电子技术，在低压侧利用电力电子有载分接开关增加运行的速度，如图 4 所示。6调压电路选择电路切换电路图 4有载调容调压开关3.2 通信解决方案有载调容调压配电变压器的通信主要由有载电容控制器进行。利用数据采集芯片转换和存储数据，把状态输入电路，可以对输出电路实现合理控制，实现对数据的远程通信等。微处理器能够计算并分析采样模拟信号，包括 CT 信号和其他信号处理电路的信号，并最终将得到的结果存储到数据存储器，以便将相关信息数据提供给外部接口。有载调容调压配电变压器一般会配有相应 USB 接口，还会设置微功率无线收发器，该收发器能够满足无线下载方面的需求，实现数据传送与查询功能，同时可以将数据信息传送到远程监控中心，监控中心主站系统可以根据变压器的相关数据信息进行远程控制，从而提升供电企业的配电管理水平。4结束语总之，在电力系统中，有载调容调压配电变压器有非常突出的优势，可以发挥稳定负荷中心电压的作用，也可以保证电网调度的灵活性。相对于普通变压器，有载调容调压配电变压器的节能效果十分明显，可以降低配电站的压力，大大提高了管理层的配电效率，为负荷转移技术的推广和应用积累宝贵的经验。然而，变压器有载调容调压开关的运行维护较烦琐。为了从根本上确保有载调容调压配电变压器的正常运行，必须全面加强对变压器分接开关故障的诊断分析和运行维护。参考文献1 陆尧.配电变压器三相负荷不平衡的危害及优化对策研究J.光源与照明,2022(1):180-182.2 王蕾.配电变压器有载调压开关研究J.汽车博览,2021(3):51-52.3 程振国.基于奇异值分解的有载调压变压器故障智能检测算法J.制造业自动化,2021,43(11):132-136.4 上海宾瑞自动化科技有限公司.一种智能型10 kV有载调容调压装置及其控制系统:CN201921024918.4P.2020-01-31.5 江西森田电力设备有限公司.有载调容调压组合杆式变压器:CN201820349144.1P.2018-09-14.6 苏宇.电能替代下有载调容调压配电变压器优化配置与运行研究D.重庆:重庆大学,2019.7 陈博.供电线路及配电变压器的经济运行方法研究J.光源与照明,2022(4):159-161.8 张天野.有载调容配电变压器在配电网中的应用研究D.徐州:中国矿业大学,2021.9 马勇,王同磊,吴鹏,等.换流变压器真空有载分接开关动力学模拟及工作一致性研究J.高压电器,2022,58(7):199-206.10 王绍武,李鹏,李金忠,等.变压器真空有载分接开关研究综述J.中国电机工程学报,2022,42(18):6893-6908.