Ontwerp en implementatie van speciale transformator met automatische capaciteitsregeling

1. Inleiding

Energie is essentieel voor de werking en ontwikkeling van de samenleving. Om te voldoen aan nationale energiebesparings- en emissiereductiebeleid, is het nodig om de gebruiksefficiëntie van hulpbronnen te verbeteren, wat cruciaal is voor elektriciteitsbedrijven. Meerverstrijkende upgrades van plattelandsnetwerken drijven de ontwikkeling van distributietransformatoren voort. Ondanks hun hoge efficiëntie, hebben wijdverspreide transformatoren nog steeds aanzienlijke totale verliezen door capaciteits- en gebruiksvraagstukken; 70% van de verliezen in middel- en laagspanningsnetwerken komen van distributietransformatoren. Plattelandsnetwerken hebben geconcentreerde, seizoensafhankelijke belastingen, met grote piek-dalverschillen die het gemiddelde belastingspercentage van transformatoren verlagen. Het gebruik van capaciteitsregulerende transformatoren in deze gebieden helpt bij het afstemmen van capaciteit op belasting, waardoor economische en veilige werking wordt gegarandeerd, overbelasting en energieverlies worden verminderd. Het ontwerpen van een automatisch capaciteitsregulerende speciale transformatoren biedt technologische doorbraken en praktische/theoretische waarde.

2. Mechanisme van Transformatieverliezen

Transformatoren, die essentieel zijn in distributienetwerken voor energiedistributie en spanning/stroomaanpassing, ervaren grote vermogensverliezen tijdens normale werking, bestaande uit kortsluit- (belastings-) en lege-lusverliezen.

Kortsluitverlies (belastingsverlies) treedt op wanneer de nominale stroom door de windingen loopt onder belasting. Dit wordt gedetecteerd via kortsluitproeven (het toepassen van een lage spanning op de primaire kant, het meten van de nominale stroom op de secundaire kant, negerend de kernverliezen), wat overeenkomt met koperverliezen. Deze verliezen schalen met de belasting, beperkt door belastingscoëfficiënten en de nominale kortsluitverliezen.

3. Ontwerp & Implementatie van Automatische Capaciteitsregulerende Speciale Transformatoren
3.1 Structuur van Capaciteitsregulerende Transformatoren

De ingezette D-Y tappassende distributietransformator gebruikt verschillende windingmodi voor grote- en kleine-capaciteitsbewerkingen: delta (D) voor grote capaciteit, ster (Y) voor kleine capaciteit (genoemd als ster-delta conversie). De laagspanningswindingen combineren 27%-draad en 73%-draad, waarbij het doorsnijdingsoppervlak van de laatste ongeveer 1/2 is van de eerste.

3.2 Realisatie van Automatische Capaciteitsregulering

Onderbelaste automatische capaciteitsregulerende transformatoren vertrouwen op automatische controlemodules: gegevensverzameling, opslag, transformatoren, mens-machine interactie, voeding, en I/O lussen. Spanning/stroomtransformatoren verzamelen signalen; analoge circuits met microprocessors verwerken ze. Verwerkte gegevens worden in het geheugen opgeslagen voor externe interfaces of toekomstige uitwisselingen. Figuur 1 toont de samenstelling van het automatische controlesysteem.

3.3 Controleproces van het Automatische Controlesysteem

De analoogstroom van de capaciteitsregulerende transformatoren en de secundaire zijdespanning worden verzameld door de op-belasting capaciteitsregulerende controller. In combinatie met de schakeltoestand van de capaciteitsregulerende schakelaar kan numerieke beoordeling worden uitgevoerd volgens de werkingscondities en werkingparameters van het gereguleerde object. Vervolgens wordt bepaald of de voorwaarden voor het uitvoeren van de taak zijn vervuld op basis van de daadwerkelijke regelomstandigheden.

Als de voorwaarden vervuld zijn en de capaciteit van de distributietransformatoren moet worden aangepast, zal het programma overschakelen naar de taakmodule voor transformatorenkapaciteitsaanpassing. Na het voltooien van de capaciteitsaanpassingstaak, gaat het over naar andere hulpfunctiemodules. Als de voorwaarden voor taakuitvoering niet vervuld zijn, of er geen onmiddellijk behoefte is aan capaciteitsaanpassing van de transformatoren, gaat het programma direct over naar andere hulpfunctiemodules. Figuur 2 toont de stroomdiagram van het automatische controlesysteem.

3.4 Hardwarestructuur van het Op-Belasting Capaciteitsregulerende Automatische Controlesysteem

De hardwarestructuur van het op-belasting capaciteitsregulerende automatische controlesysteem bestaat voornamelijk uit een signaalverzameleenhede, een gegevenscommunicatie-eenheid, een invoereenheid, een uitvoereenheid, een controlepaneelsysteem, een voedingkristaloscillator, en een klok-circuit.

Het op-belasting automatische capaciteitsregulerende systeem heeft een hoge anti-interferentiecapaciteit en hardeuropbetrouwbaarheid, voornamelijk omdat industriële chips voor alle componenten worden gekozen. Bovendien wordt de elektromagnetische compatibiliteit van componenten en circuits meegenomen in het circuitontwerp. Dit zorgt ervoor dat het op-belasting automatische capaciteitsregulerende systeem een hoog niveau van operationele betrouwbaarheid en elektrische veiligheid heeft, en zelfs in strenge elektrische omgevingen de gebruikseisen kan voldoen.

4. Conclusie

In distributienetwerken betekent de wijdverspreide toepassing van een groot aantal distributietransformatoren dat de huidige verliezen in deze transformatoren een relatief hoog percentage van de totale verliezen in het distributienetwerk vertegenwoordigen. Elektriciteitsbelastingen in plattelandsgebieden worden beperkt door ongunstige omstandigheden zoals seizoenswijzigingen, korte jaarlijkse gebruikstermijnen, en frequente voorkomens van lege- of licht-belastingsstaten. Hierdoor is de situatie waarin het belastingspercentage van transformatoren binnen een redelijke werkbereik blijft, relatief zeldzaam.

Capaciteitsregulerende transformatoren kunnen zich aanpassen aan belastingsfluctuaties en de staat van de capaciteitsregulerende schakelaar. Door de verbindingsschema's van transformatorenwindingen te veranderen, krijgen transformatoren de eigenschap van instelbare capaciteit. Daarom heeft het verstandig installeren van capaciteitsregulerende transformatoren in plattelandsnetwerkgebieden met grote belastingen en frequente spanningsschommelingen een vrij duidelijk effect op energiebesparing en verliescontrole in het circuit.

Met de continue ontwikkeling en vooruitgang van elektriciteitsgebruikstechnologieën worden ook de functionele verbeteringen van op-belasting automatische capaciteitsregulerende transformatoren steeds perfecter. Men gelooft dat automatische capaciteitsregulerende speciale transformatoren in de toekomst nieuwe doorbraken zullen bereiken in de richting van energiebesparing en verliesreductie in distributienetwerken.