Design och implementering av speciell transformator med automatisk kapacitetsreglering

1. Introduktion

Energi är avgörande för samhällets drift och utveckling. För att uppfylla nationella energibesparings- och utsläppsminskningspolicyer, är det nödvändigt att förbättra resursanvändningen - något som är kritiskt för energiföretag. Flerstegsmoderniseringar av landsbygdsnät främjar utvecklingen av distributionstransformatorer. Trots hög effektivitet, leder de vidt spridda transformatorerna fortfarande till betydande totalförluster på grund av kapacitets- och användningsproblem; 70% av förlusterna i medel- och lågspänningsnät kommer från distributionstransformatorer. Landsbygdsnät har koncentrerade, säsongsbaserade belastningar, med stora topp-dal-skillnader som sänker transformatorernas genomsnittliga belastningsgrad. Användning av kapacitetsreglerande transformatorer i dessa områden hjälper till att anpassa kapaciteten till belastningen, vilket garanterar ekonomisk och säker drift, minskar överbelastning och energiförbrukning. Designen av en automatisk kapacitetsreglerande specialtransformator erbjuder tekniska genombrott samt praktiskt/teoretiskt värde.

2. Mekanism för transformatorförlusters uppståndelse

Transformatorer, som är centrala i distributionsnät för energifördelning och justering av spänning/strom, lider av stora effektförluster under normal drift - bestående av kortslutnings- (belastnings-) och tomgångsförluster.

Kortslutningsförlust (belastningsförlust) uppstår när den angivna strömmen passerar genom vindningar under belastning. Detta mäts via kortslutningstester (genom att applicera låg spänning på primären, mäta den angivna strömmen på sekundären, ignorera kärnförlust), vilket approximerar kopparförlust. Denna förlust skalar med belastningen, begränsad av belastningskoefficienter och den angivna kortslutningsförlusten.

3. Design & Implementering av Automatisk Kapacitetsreglerande Specialtransformator
3.1 Struktur för kapacitetsreglerande transformator

Den valda D-Y tap-changer distributionstransformator använder olika virningslägen för stor- och litenkapacitetsdrift: delta (D) för stor kapacitet, stjärna (Y) för liten kapacitet (kallas stjärna-delta-konvertering). Dess lågspänningsvindningar kombinerar 27%-varv och 73%-varv ledningar, där den senares tvärsnitt är ~1/2 av den förras.

3.2 Realisering av automatisk kapacitetsreglering

Pålastade automatiska kapacitetsreglerande transformatorer litar på automatiserade kontrollmoduler: datainsamling, lagring, transformatorer, människo-maskininteraktion, ström, och I/O-loopar. Spännings-/stromtransformatorer samlar in signaler; analoga kretsar med mikroprocessorer bearbetar dem. Bearbetade data lagras i minnet för externa gränssnitt eller framtida utbyten. Figur 1 visar sammansättningen av det autokontrollsystemet.

3.3 Kontrollprocess för det automatiserade kontrollsystemet

Analog ström från kapacitetsreglerande transformator och sekundära sidans spänning samlas in av pålastade kapacitetsreglerande kontroller. Sammanlagt med kapacitetsreglerande switchens tillståndsstorhet, kan numeriska bedömningar utföras baserat på driftsituationskarakteristika och driftsparametrar för det kontrollerade objektet. Sedan fastställs om villkoren för att utföra uppgiften är uppfyllda baserat på faktiska kontrollvillkor.

Om villkoren är uppfyllda och kapaciteten hos distributionstransformatorn behöver justeras, kommer programmet att växla till uppgiftsmodulen för transformatorkapacitetsjustering. Efter att ha slutfört kapacitetsjusteringsuppgiften, kommer det att gå in i andra hjälpfunktionsmoduler. Om villkoren för uppgiftsutförande inte är uppfyllda, eller det inte finns omedelbar behov av att justera transformatorns kapacitet, kommer programmet direkt att gå in i andra hjälpfunktionsmoduler. Figur 2 visar flödesschemat för det automatiserade kontrollsystemet.

3.4 Hårdvarustruktur för det pålastade automatiska kapacitetsreglerande systemet

Hårdvarustrukturen för det pålastade automatiska kapacitetsreglerande systemet består huvudsakligen av en signalinsamlingsenhet, en datakommunikationseenhet, en inmatningsenhet, en utmatningsenhet, ett kontrollpanelsystem, en strömkristall, och en tidskrets.

Det pålastade automatiska kapacitetsreglerande systemet har hög interferensmotstånd och hårdvarureliabilitet, huvudsakligen eftersom industriellklassade chip väljs för alla dess komponenter. Dessutom beaktas komponenternas och kretsarnas elektromagnetiska kompatibilitet under kretsdesign. Detta garanterar att det pålastade automatiska kapacitetsreglerande systemet har ett högt nivå av driftsäkerhet och elektrisk säkerhet, och kan möta användningskrav även i hårda elektriska miljöer.

4. slutsats

I distributionsnät, innebär den omfattande användningen av ett stort antal distributionstransformatorer att de nuvarande förlusterna i dessa transformatorer utgör en relativt hög andel av de totala förlusterna i distributionsnätet. Landsbygdselektricitetsbelastningar begränsas av ogunstiga förhållanden som säsongsförändringar, kort årlig användningstid, och frekventa tillstånd av tomgång eller lättbelastning. Som ett resultat är situationen där belastningsgraden för transformatorer hålls inom ett rimligt driftsområde relativt sällsynt.

Kapacitetsreglerande transformatorer kan justera sig efter belastningsfluktuationer och tillståndet för kapacitetsreglerande switch. Genom att ändra anslutningsläget för transformatorvindningar ger de transformatorerna egenskapen att vara kapacitetsjusterbara. Därför har en riktig installation av kapacitetsreglerande transformatorer i landsbygdsnätområden med stora belastningar och frekventa spänningsfluktuationer en relativt tydlig effekt på kretsens energibesparing och förlustkontroll.

Med den kontinuerliga utvecklingen och framstegen inom elanvändningstekniker, blir funktionsförbättringarna av pålastade automatiska kapacitetsreglerande transformatorer också alltmer perfekta. Man tror att automatiska kapacitetsreglerande specialtransformatorer kommer att uppnå nya genombrott i riktningen mot energibesparing och förlustreducering i framtida distributionsnät.