Design og Implementering af Special Transformer med Automatisk Kapacitetsregulering

1. Introduktion

Energi er afgørende for samfundets drift og udvikling. For at opfylde nationale energibesparelses- og emissioneredukeringspolitikker er det nødvendigt at forbedre ressourceudnyttelsen, som er kritisk for energiforetagender. Flere trin af landsbynetopgraderinger driver udviklingen af distributions-transformatorer. Selvom effektiviteten er høj, har de udbredte transformatorer stadig betydelige samlede tab pga. kapacitets- og anvendelsesproblemer; 70% af tabene i mellem- og lavspændingsnettet kommer fra distributions-transformatorer. Landsbynet har koncentrerede, sæsonpåvirkede belastninger med store top-dal forskelle, der nedsætter gennemsnitsbelastningsprocenten for transformatorerne. Brug af kapacitetsregulerende transformatorer i disse områder hjælper med at tilpasse kapacitet til belastning, hvilket sikrer økonomisk og sikkert drift, reducerer overbelastning og energispild. Design af en automatisk kapacitetsregulerende specialtransformator byder på tekniske gennembrud og praktisk/teoretisk værdi.

2. Transformatorers tabgenerering mekanisme

Transformatorer, som er centrale i distributionsnet for energidistribution og justering af spænding/strom, oplever store stratab under normal drift - bestående af kortslutning (belastning) og ubelasted tab.

Kortslutningstab (belastningstab) opstår, når den nominale strøm løber igennem vindingerne under belastning. Det registreres via kortslutningstests (ved at anvende lav spænding på primærside, måle den nominale strøm på sekundærside, ignorere kernejtab), og det approximerer kobberjtab. Dette tab skaleres med belastningen, begrænset af belastningskoefficienter og den nominale kortslutningstab.

3. Design & Implementering af automatisk kapacitetsregulerende specialtransformator
3.1 Kapacitetsregulerende transformatorstruktur

Den anvendte D-Y tap-changing distributions-transformator bruger forskellige vindingsmodeller for stor- og lillekapacitetsdrift: delta (D) for stor kapacitet, stjerne (Y) for lille kapacitet (kaldet stjerne-delta konvertering). Dens lavspændingsvindinger kombinerer 27%-turn og 73%-turn ledninger, hvor sidstnævntes tværsnit er ca. 1/2 af det første.

3.2 Realisering af automatisk kapacitetsregulering

På-ladning automatisk kapacitetsregulerende transformatorer er baseret på automatiske kontrolmoduler: dataindsamling, lagring, transformatorer, menneske-maskine interaktion, strømforsyning og I/O løkker. Spændings-/stromtransformatorer indsamler signaler; analoge kredsløb med mikroprocessorer behandler dem. Behandlede data lagres i hukommelse til eksterne grænseflader eller fremtidige udvekslinger. Figur 1 viser sammensætningen af det automatiske kontrolesystem.

3.3 Kontrolprocessen i det automatiske kontrolesystem

Den analoge strøm af kapacitetsregulerende transformator og sekundær side spænding indsamles af på-ladnings kapacitetsregulerende styreenhed. Sammen med kapacitetsregulerende skaltillstandsmængden kan numerisk vurdering implementeres i henhold til driftsforholdskarakteristika og driftsparametre for det kontrollerede objekt. Herefter fastslås, om betingelserne for at udføre opgaven er opfyldt baseret på de faktiske kontrolforhold.

Hvis betingelserne er opfyldt og kapaciteten af distributions-transformator skal justeres, vil programmet skifte til opgavemodulen for transformator-kapacitetsjustering. Efter at have fuldført kapacitetsjusteringsopgaven, går det ind i andre hjælpefunktionsmoduler. Hvis betingelserne for opgaveudførelse ikke er opfyldt, eller hvis der ikke er umiddelbart behov for at justere transformator-kapaciteten, går programmet direkte ind i andre hjælpefunktionsmoduler. Figur 2 viser flowchartet for det automatiske kontrolesystem.

3.4 Hardwarestruktur af på-ladnings kapacitetsregulerende automatiske kontrolesystem

Hardwarestrukturen af på-ladnings kapacitetsregulerende automatiske kontrolesystem består hovedsageligt af en signalsamlingseenhed, en datakommunikationseenhed, en input-enhed, en output-enhed, et kontrolpanel-system, en strømkristalosillerator og et urkredsløb.

På-ladnings automatisk kapacitetsregulerende system har høj anti-støjevne og hardware-reliabilitet, fordi industriklassens chips er valgt for alle dets komponenter. Desuden tages elektromagnetisk kompatibilitet af komponenter og kredsløb i betragtning under kredsløbsdesign. Dette sikrer, at det på-ladningsautomatiske kapacitetsregulerende system har et højt niveau af driftsreliabilitet og elektrisk sikkerhed, og kan opfylde brugsanforderinger selv i hårde elektriske miljøer.

4. Konklusion

I distributionsnet, hvor et stort antal distributions-transformatorer anvendes bredt, betyder det, at de nuværende tab i disse transformatorer udgør en relativt høj andel af det samlede tab i distributionsnettet. Landlige elektricitetsbelastninger er begrænset af ugunstige forhold som sæsonvariationer, korte årlige udnyttelsesperioder og hyppige forekomster af ubelasted eller let-belasted tilstande. Derfor er situationen, hvor belastningsprocenten for transformatorerne befinder sig inden for en rimelig driftsområde, relativt sjælden.

Kapacitetsregulerende transformatorer kan justere ifølge belastningsfluktuationer og kapacitetsregulerende skaltillstand. Ved at ændre forbindelsesmåden for transformatorvindinger giver de transformatorer egenskaben af justerbart kapacitets. Derfor har det en relativt tydelig effekt på kredsløbsenergibesparelse og tabkontrol at installere kapacitetsregulerende transformatorer på en fornuftig måde i landlige strømnetsområder med store belastninger og hyppige spændingsfluktuationer.

Med den fortsatte udvikling og fremskridt i brug af elektricitetsteknologi bliver funktionalitetsforbedringer af på-ladnings automatiske kapacitetsregulerende transformatorer også mere og mere perfekte. Det er trods alt sandsynligt, at automatiske kapacitetsregulerende specialtransformatorer vil opnå nye gennembrud i retningen af energibesparelse og tabreduktion i fremtidige distributionsnet.