Deseño e implementación dun transformador especial con rexulación automática da capacidade

1. Introdución

A enerxía é esencial para o funcionamento e desenvolvemento da sociedade. Para cumprir as políticas nacionais de conservación de enerxía e redución de emisións, é necesario mellorar a utilización dos recursos, que é crítica para as empresas de enerxía eléctrica. As actualizacións en varias etapas das redes rurais impulsan o desenvolvemento dos transformadores de distribución. A pesar da súa alta eficiencia, os transformadores ampliamente utilizados aínda soportan perdas significativas no seu conxunto debido a problemas de capacidade e uso; o 70% das perdas na rede de media e baixa tensión provén dos transformadores de distribución. As cargas nas redes rurais están concentradas e afectadas pola estación, coas grandes diferenzas entre picos e vales reducindo as taxas médias de carga dos transformadores. O uso de transformadores reguladores de capacidade nesas áreas axuda a adaptar a capacidade á carga, asegurando unha operación económica e segura, reducindo as sobrecargas e o despexo de enerxía. O deseño dun transformador especial auto-regulador de capacidade ofrece avances técnicos e valor práctico/teórico.

2. Mecanismo de Xeración de Perdas nos Transformadores

Os transformadores, clave nas redes de distribución para a distribución de enerxía e a axuste de tensión/corrente, sufrin grandes perdas de potencia durante a súa operación normal, que comprenden perdas de curto circuito (perdas de carga) e perdas sen carga.

As perdas de curto circuito (perdas de carga) ocorren cando a corrente nominal flúe a través dos devandos baixo carga. Detectanse mediante ensaios de curto circuito (aplicando baixa tensión ao primario, midindo a corrente nominal no secundario, ignorando a perda do núcleo), aproximándose á perda de cobre. Esta perda escala coa carga, restrinxida por coeficientes de carga e perdas de curto circuito nominais.

3. Deseño e Implementación do Transformador Especial Auto-Regulador de Capacidade
3.1 Estructura do Transformador Regulador de Capacidade

O transformador de distribución con cambio de tomas D-Y adoptado utiliza diferentes modos de enrolamento para operacións de gran e pequena capacidade: delta (D) para gran capacidade, estrela (Y) para pequena capacidade (chamado conversión estrela-delta). Os seus devandos de baixa tensión combinan fios de 27% de voltas e 73% de voltas, sendo a sección transversal deste último ~1/2 do primeiro.

3.2 Realización da Auto-Regulación de Capacidade

Os transformadores reguladores de capacidade sob carga dependen de módulos de control automático: adquisición de datos, almacenamento, transformadores, interacción hombre-máquina, alimentación eléctrica e bucles I/O. Os transformadores de tensión/corrente recollen sinais; os circuitos analóxicos con microprocesadores procesan eses sinais. Os datos procesados almacénanse na memoria para interfaces externas ou futuras intercambios. A figura 1 amosa a composición do sistema de control automático.

3.3 Proceso de Control do Sistema de Control Automático

A corrente analógica do transformador regulador de capacidade e a tensión do lado secundario son recollidas polo controlador de regulación de capacidade sob carga. Combinada coa cantidade de estado do interruptor de regulación de capacidade, pode implementarse un xuízo numérico segundo as características e parámetros de operación do obxecto controlado. Despois, determinase se se cumpren as condicións para executar a tarefa segundo as condicións reais de control.

Se se cumpren as condicións e é necesaria unha axuste da capacidade do transformador de distribución, o programa cambiará ao módulo de tarefas para axustar a capacidade do transformador. Tras completar a tarefa de axuste de capacidade, entrará en outros módulos de funcións auxiliares. Se non se cumpren as condicións para a operación da tarefa, ou non hai necesidade inmediata de axustar a capacidade do transformador, o programa entrará directamente en outros módulos de funcións auxiliares. A figura 2 amosa o diagrama de fluxo do sistema de control automático.

3.4 Estrutura Hardware do Sistema de Control Automático de Regulación de Capacidade Sob Carga

A estrutura hardware do sistema de control automático de regulación de capacidade sob carga consiste principalmente nunha unidade de adquisición de sinais, unidade de comunicación de datos, unidade de entrada, unidade de saída, sistema de panel de control, cristal de potencia e circuito de reloxio.

O sistema de regulación de capacidade automática sob carga ten unha alta capacidade de resistencia ás interferencias e fiabilidade de hardware principalmente porque todos os seus compoñentes usan chips de nivel industrial. Ademais, durante o deseño do circuito considerouse a compatibilidade electromagnética dos compoñentes e circuitos. Isto asegura que o sistema de regulación de capacidade automática sob carga teña un alto nivel de fiabilidade operativa e seguridade eléctrica, e pode cumprir os requisitos de uso incluso en entornos eléctricos adversos.

4. Conclusión

Nas redes de distribución, o uso xeneralizado dun gran número de transformadores de distribución significa que as perdas actuais nestes transformadores supón unha proporción relativamente alta do total das perdas na rede de distribución. As cargas eléctricas rurais están limitadas por condicións desfavorables como cambios sazonais, períodos de utilización anuals cortos e ocurrencia frecuente de estados sen carga ou con carga lixeira. Como resultado, a situación na que a taxa de carga dos transformadores permanece dentro dun rango de operación razonable é relativamente rara.

Os transformadores reguladores de capacidade poden axustarse segundo as fluctuacións de carga e o estado do interruptor de regulación de capacidade. Cambiando o modo de conexión dos devandos do transformador, dan aos transformadores a característica de capacidade axustable. Polo tanto, instalar de maneira razoable transformadores reguladores de capacidade en áreas de rede eléctrica rural con cargas grandes e fluctuacións de tensión frecuentes ten un efecto relativamente evidente na conservación de enerxía e control de perdas do circuito.

Con o continuo desenvolvemento e progreso das tecnoloxías de uso de enerxía, as melloras funcionais dos transformadores de regulación de capacidade automática sob carga tamén están a ser cada vez máis perfectas. Crédese que os transformadores especiais de regulación de capacidade automática lograrán novos avances na dirección da conservación de enerxía e redución de perdas nas futuras redes de distribución.