Perancangan dan Implementasi Trafo Khusus dengan Regulasi Kapasitas Otomatis

1. Pendahuluan

Energi sangat penting untuk operasi dan perkembangan masyarakat. Untuk memenuhi kebijakan konservasi energi dan pengurangan emisi nasional, diperlukan peningkatan pemanfaatan sumber daya—hal yang krusial bagi perusahaan listrik. Upaya pembaruan jaringan pedesaan multi tahap mendorong perkembangan transformator distribusi. Meskipun efisiensi tinggi, transformator yang luas masih menghadapi kerugian keseluruhan yang signifikan karena masalah kapasitas dan penggunaan; 70% kerugian jaringan menengah dan rendah berasal dari transformator distribusi. Jaringan pedesaan memiliki beban yang terkonsentrasi dan dipengaruhi musim, dengan perbedaan puncak-lembah yang besar menurunkan rata-rata beban transformator. Penggunaan transformator pengatur kapasitas di area tersebut membantu menyesuaikan kapasitas dengan beban, memastikan operasi ekonomis dan aman, mengurangi kelebihan beban dan pemborosan energi. Desain transformator khusus pengatur kapasitas otomatis menawarkan terobosan teknis dan nilai praktis/teoretis.

2. Mekanisme Pembentukan Kerugian Transformator

Transformator, kunci dalam jaringan distribusi untuk pendistribusian energi dan penyesuaian tegangan/arus, mengalami kerugian daya yang besar selama operasi normal—terdiri dari kerugian arus pendek (kerugian beban) dan kerugian tanpa beban.

Kerugian arus pendek (kerugian beban) terjadi ketika arus nominal mengalir melalui gulungan di bawah beban. Ditetapkan melalui uji arus pendek (menerapkan tegangan rendah pada sisi primer, mengukur arus nominal pada sisi sekunder, mengabaikan kerugian inti), ini mendekati kerugian tembaga. Kerugian ini berbanding lurus dengan beban, dibatasi oleh koefisien beban dan kerugian arus pendek nominal.

3. Desain & Implementasi Transformator Khusus Pengatur Kapasitas Otomatis
3.1 Struktur Transformator Pengatur Kapasitas

Transformator distribusi pengubah tap D-Y yang digunakan menggunakan mode gulungan yang berbeda untuk operasi kapasitas besar dan kecil: delta (D) untuk kapasitas besar, bintang (Y) untuk kapasitas kecil (disebut konversi bintang-delta). Gulungan tegangan rendahnya menggabungkan kawat 27%-putaran dan 73%-putaran, dengan bagian lintang yang terakhir sekitar 1/2 dari yang pertama.

3.2 Realisasi Pengaturan Kapasitas Otomatis

Transformator pengatur kapasitas otomatis saat beban bergantung pada modul kontrol otomatis: pengumpulan data, penyimpanan, transformator, interaksi manusia-mesin, pasokan daya, dan loop I/O. Transfomer tegangan/arus mengumpulkan sinyal; sirkuit analog dengan mikroprosesor memprosesnya. Data yang diproses disimpan dalam memori untuk antarmuka eksternal atau pertukaran masa depan. Gambar 1 menunjukkan komposisi sistem kontrol otomatis.

3.3 Proses Kontrol Sistem Kontrol Otomatis

Arus analog transformator pengatur kapasitas dan tegangan sisi sekunder dikumpulkan oleh pengontrol pengatur kapasitas saat beban. Dikombinasikan dengan kuantitas switch status pengatur kapasitas, penilaian numerik dapat dilakukan sesuai dengan karakteristik kondisi operasi dan parameter operasi objek yang dikendalikan. Kemudian, ditentukan apakah syarat untuk mengeksekusi tugas telah terpenuhi berdasarkan kondisi kontrol aktual.

Jika syarat terpenuhi dan kapasitas transformator distribusi perlu disesuaikan, program akan beralih ke modul tugas untuk penyesuaian kapasitas transformator. Setelah menyelesaikan tugas penyesuaian kapasitas, ia akan memasuki modul fungsi bantu lainnya. Jika syarat untuk operasi tugas tidak terpenuhi, atau tidak ada kebutuhan langsung untuk menyesuaikan kapasitas transformator, program akan langsung memasuki modul fungsi bantu lainnya. Gambar 2 menunjukkan diagram alir sistem kontrol otomatis.

3.4 Struktur Perangkat Keras Sistem Kontrol Otomatis Pengatur Kapasitas Saat Beban

Struktur perangkat keras sistem kontrol otomatis pengatur kapasitas saat beban terutama terdiri dari unit pengambilan sinyal, unit komunikasi data, unit input, unit output, sistem panel kontrol, kristal osilator daya, dan sirkuit jam.

Sistem pengatur kapasitas otomatis saat beban memiliki kemampuan anti-gangguan yang tinggi dan keandalan perangkat keras utamanya karena semua komponennya dipilih dari chip industri. Selain itu, kompatibilitas elektromagnetik komponen dan sirkuit dipertimbangkan selama desain sirkuit. Ini memastikan bahwa sistem pengatur kapasitas otomatis saat beban memiliki tingkat keandalan operasional dan keamanan listrik yang tinggi, dan dapat memenuhi persyaratan penggunaan bahkan dalam lingkungan listrik yang keras.

4. Kesimpulan

Dalam jaringan distribusi, penggunaan luas sejumlah besar transformator distribusi berarti bahwa kerugian arus saat ini dalam transformator-transformator tersebut mencakup proporsi yang cukup tinggi dari total kerugian dalam jaringan distribusi. Beban listrik pedesaan dibatasi oleh kondisi yang kurang menguntungkan seperti perubahan musiman, periode pemanfaatan tahunan yang singkat, dan sering terjadinya keadaan tanpa beban atau beban ringan. Akibatnya, situasi di mana laju beban transformator tetap dalam rentang operasi yang wajar relatif jarang.

Transformator pengatur kapasitas dapat menyesuaikan diri sesuai dengan fluktuasi beban dan keadaan switch pengatur kapasitas. Dengan mengubah mode koneksi gulungan transformator, mereka memberikan transformator karakteristik kapasitas yang dapat disesuaikan. Oleh karena itu, pemasangan transformator pengatur kapasitas yang wajar di area jaringan listrik pedesaan dengan beban besar dan fluktuasi tegangan yang sering memiliki efek yang cukup jelas terhadap konservasi energi sirkuit dan kontrol kerugian.

Dengan perkembangan dan kemajuan teknologi penggunaan listrik yang berkelanjutan, peningkatan fungsional transformator pengatur kapasitas otomatis saat beban juga semakin sempurna. Diharapkan bahwa transformator khusus pengatur kapasitas otomatis akan mencapai terobosan baru dalam arah konservasi energi dan pengurangan kerugian dalam jaringan distribusi masa depan.