特殊変圧器の設計と自動容量制御の実装
1. 序章
エネルギーは社会の運営と発展に不可欠です。国家のエネルギーコンサバションと排出削減政策に対応し、資源利用の改善—電力企業にとって重要な課題—が必要です。多段階の農村電力網のアップグレードは配電変圧器の発展を促進します。効率が高いにもかかわらず、広く使用されている変圧器は容量や使用状況の問題により全体的な損失が大きく、中低圧電力網の損失の70%は配電変圧器から来ています。農村の電力網は負荷が季節によって集中し、ピークと谷の差が大きいため、変圧器の平均負荷率が低下します。このような地域で容量調整可能な変圧器を使用することで、容量と負荷を一致させ、経済的かつ安全な運転が可能になり、過負荷とエネルギーの浪費を減らすことができます。自動容量調整特殊変圧器の設計は技術的な突破と実用的/理論的な価値があります。
2. 変圧器の損失発生メカニズム
変圧器は、エネルギー分配と電圧/電流調整において配電ネットワークの重要な要素であり、通常の運転中に大きな電力損失を引き起こします—短絡（負荷）損失と無負荷損失から成ります。
短絡損失（負荷損失）は、負荷下で定格電流が巻線を通過するときに発生します。短絡試験（一次側に低電圧を適用し、二次側で定格電流を測定し、コア損失を無視する）により検出され、これは銅損失に近似されます。この損失は負荷に比例し、負荷係数と定格短絡損失によって制限されます。
3. 自動容量調整特殊変圧器の設計と実装
3.1 容量調整変圧器の構造
採用されたD-Yタップチェンジング配電変圧器は、大容量と小容量の運転に異なる巻線モードを使用します：大容量時はデルタ（D）、小容量時はスター（Y）（これをスターデルタ変換と呼びます）。低圧巻線は27%ターンと73%ターンのワイヤーを組み合わせており、後者の断面積は前者のおよそ1/2です。
3.2 自動容量調整の実現
負荷下での自動容量調整変圧器は、データ収集、記憶、変圧器、人機間インターフェース、電源、およびI/Oループを含む自動制御モジュールに依存します。電圧/電流変圧器が信号を収集し、マイクロプロセッサを備えたアナログ回路がそれらを処理します。処理されたデータはメモリに保存され、外部インターフェースまたは将来の交換のために使用されます。図1は自動制御システムの構成を示しています。
3.3 自動制御システムの制御過程
容量調整変圧器のアナログ電流と二次側電圧は、負荷下での容量調整コントローラによって収集されます。容量調整スイッチのスイッチ状態量と組み合わせて、制御対象の運転特性と運転パラメータに基づいて数値判断を実施できます。その後、実際の制御条件に基づいてタスク実行の条件が満たされているかどうかを決定します。
条件が満たされ、配電変圧器の容量を調整する必要がある場合、プログラムは変圧器容量調整のためのタスクモジュールに切り替わります。容量調整タスクを完了したら、他の補助機能モジュールに入ります。タスク実行の条件が満たされない、または即時に変圧器容量を調整する必要がない場合、プログラムは直接他の補助機能モジュールに入ります。図2は自動制御システムのフローチャートを示しています。
3.4 負荷下での容量調整自動制御システムのハードウェア構造
負荷下での容量調整自動制御システムのハードウェア構造は、主に信号収集ユニット、データ通信ユニット、入力ユニット、出力ユニット、制御パネルシステム、電源水晶発振器、およびクロック回路から構成されています。
負荷下での自動容量調整システムは、すべての部品に産業グレードのチップを選択しているため、高いノイズ耐性とハードウェア信頼性を持っています。また、回路設計時には部品と回路の電磁適合性も考慮されています。これにより、負荷下での自動容量調整システムは高い動作信頼性と電気的安全性を持ち、厳しい電気環境でも使用要件を満たすことができます。
4. 結論
配電ネットワークでは、多くの配電変圧器が広く使用されており、これらの変圧器の現在の損失は配電ネットワークの総損失の比較的高い割合を占めています。農村の電力負荷は、季節による変化、年間利用期間の短さ、頻繁な無負荷または軽負荷状態などの不利な条件に制約されています。そのため、変圧器の負荷率が適切な運転範囲内に留まる状況は比較的少ないです。
容量調整変圧器は、負荷の変動や容量調整スイッチの状態に応じて調整することができます。変圧器巻線の接続方式を変更することで、変圧器に可変容量の特性を与えることができます。したがって、負荷が大きく電圧変動が頻繁な農村電力網エリアに容量調整変圧器を適切に設置すると、回路のエネルギー節約と損失制御に比較的明確な効果があります。
電力使用技術の継続的な発展と進歩とともに、負荷下での自動容量調整変圧器の機能改善もますます完璧になっています。今後の配電ネットワークにおけるエネルギー節約と損失削減の方向性において、自動容量調整特殊変圧器が新たな突破を達成すると信じています。
