Дизајн и имплементација на специјален трансформатор со автоматско регулирање на капацитет

1. Вовед

Енергијата е суштинска за функционирањето и развојот на друштвото. За да се одговара на националните политики за штедење на енергија и намалување на емисиите, потребно е да се подобри утилизацијата на ресурсите – критичен аспект за електропредпријавите. Многуфазните надградби на селските мрежи го стимулираат развојот на распределбените трансформатори. Иако имаат висока ефикасност, широко распространетите трансформатори все уште се соочуваат со значителни загуби поради проблеми со капацитет и користење; 70% од загубите во средно-нисковолтните мрежи доаѓаат од распределбените трансформатори. Селските мрежи имаат концентрирани, сезонски повлијанети оптеретувања, со големи разлики помеѓу пики и долини, што поништува просечните степени на оптеретување на трансформаторите. Користењето на трансформатори со регулација на капацитет во такви области помага во подесување на капацитетот со оптеретувањето, осигурувајќи економски и безбедно функционирање, намалувајќи претерано оптеретување и трошење на енергија. Дизајнирањето на специјален автоматски регулирлив трансформатор нуди техничка прекинувања и практична/теоретска вредност.

2. Механизам на генерирање на загуби во трансформаторот

Трансформаторите, кои се клучни во распределбените мрежи за распределба на енергија и прилагодување на напон и строј, испишуваат големи енергетски загуби во нормално функционирање – вклучувајќи загуби при кратко спојување (загуби под оптеретување) и загуби без оптеретување.

Загубите при кратко спојување (загуби под оптеретување) се случуваат кога номиналниот ток протекува низ обмотките под оптеретување. Опремени со тестови за кратко спојување (примена на ниски напон на первичната страна, мерење на номиналниот ток на вторичната страна, игнорирање на загубите во јадрото), оние приближно одговараат на загубите од меди. Овие загуби се скалираат со оптеретувањето, ограничени од коефициентите на оптеретување и номиналните загуби при кратко спојување.

3. Дизајн и имплементација на автоматски регулирлив специјален трансформатор
3.1 Структура на трансформатор со регулација на капацитет

Применуваниот D - Y трансформатор со промена на таповите за распределба користи различни начини на обмотување за операции со голем и мали капацитет: делта (D) за голем капацитет, звезда (Y) за мал капацитет (познат како конверзија звезда-делта). Неговите нисконапонски обмотки комбинираат жице со 27% - тап и 73% - тап, при што пресечната површина на последната е ~1/2 од првата.

3.2 Реализација на автоматска регулација на капацитет

Трансформаторите со автоматска регулација на капацитет под оптеретување зависат од автоматски контролни модули: собирање на податоци, складирање, трансформатори, човек-машинско интерфејсирање, захранување и I/O циклузи. Трансформаторите за напон и строј собируват сигнали; аналогните кола со микропроцесори ги процесираат. Процесираниот податок се чува во меморија за екстерни интерфејси или било која будувања. Сликата 1 покажува составот на автоматскиот систем за контрола.

3.3 Контролен процес на автоматскиот контролен систем

Аналогниот строј на трансформаторот со регулација на капацитет и напонот на вторичната страна се собирават од контролерот за регулација на капацитет под оптеретување. Комбиниран со состојбата на преклопувачот за регулација на капацитет, може да се имплементираат бројчени судови според карактеристиките на состојбата на функционирање и оперативните параметри на контролираната цел. Потоа, се одредува дали условите за извршување на задачата се исполнети според реалните услови за контрола.

Ако условите се исполнети и е потребно да се прилагоди капацитетот на распределбените трансформатори, програмата ќе се префрли на модулот за задача за прилагодување на капацитетот на трансформаторот. По завршување на задачата за прилагодување на капацитетот, тоа ќе влезе во други помошни функционални модули. Ако условите за функционирање на задачата не се исполнети, или нема моментална потреба за прилагодување на капацитетот на трансформаторот, програмата ќе директно влезе во други помошни функционални модули. Сликата 2 покажува дијаграм на потокот на автоматскиот контролен систем.

3.4 Хардверска структура на автоматскиот контролен систем за регулација на капацитет под оптеретување

Хардверската структура на автоматскиот контролен систем за регулација на капацитет под оптеретување главно се состои од единица за собирање на сигнали, единица за комуникација на податоци, входна единица, излезната единица, систем за контролна панел, хармоник за захранување и часовникова кола.

Автоматскиот систем за регулација на капацитет под оптеретување има висока способност за противстанување на интерференција и хардверска надежност, главно затоа што за сите компоненти се избираат индустриски чипови. Поради тоа, при дизајнувањето на колата се зема предвид електромагнетната компатибилност на компонентите и колата. Ова гарантира дека автоматскиот систем за регулација на капацитет под оптеретување има високо ниво на надежност во функционирање и електрична безбедност, и може да задоволи барањата за користење дури и во тешки електрични околини.

4. Заклучок

Во распределбените мрежи, широката употреба на голем број распределбени трансформатори значи дека тренутните загуби во овие трансформатори претставуваат релативно висок процент од тоталните загуби во распределбената мрежа. Селските електрични оптеретувања се ограничуваат со неповољни услови како сезонски промени, кратки годишни периоди на користење, и често појавување на состојби без оптеретување или лесно оптеретување. Како резултат, ситуацијата каде степенот на оптеретување на трансформаторите останува во разумен опсег на функционирање е релативно ретка.

Трансформаторите со регулација на капацитет можат да се прилагодат според флатуациите на оптеретувањето и состојбата на преклопувачот за регулација на капацитет. Променувајќи начинот на поврзување на обмотките на трансформаторите, тие им даваат карактеристика на регулирачки капацитет. Затоа, разумно инсталирање на трансформатори со регулација на капацитет во селските електрични мрежи со големи оптеретувања и чести флуктуации на напон има релативно очигледен ефект на зачувување на енергија и контрола на загуби во мрежата.

Со непрекинатиот развој и напредок на технологии за користење на електричество, функционалните подобрувања на автоматски трансформатори со регулација на капацитет под оптеретување стануваат все повеќе перфектни. Веруваме дека автоматски специјални трансформатори со регулација на капацитет ќе постигнат нови прекинувања во насоката на зачувување на енергија и намалување на загуби во идните распределбени мрежи.