论文部分内容阅读
1. 摘要
电能有很大一部分都浪费在了配电台区变压器的自身损耗，这种消耗，浪费了国家的资源，与我们国家提出的节能型社会不相适宜！
农村供电同城市供电相比具有区域广、供电半径大、用电情况复杂、运行管理经济效益差的特点。其中由于季节性和务工人员的流动性导致农村电网负荷波动较大尤为突出，所以配变长期处在“大马拉小车”的状态造成供电损耗大、运行经济效益差的问题。
2. 关键词
有载调容调压变压器、低压永磁转换开关、节能、效益。
3. 调容调压变的应用情况
3.1 调压技术
10kV变压器的自动调压方面无论是沿用前苏联变压器技术还是以美国、日本、德国、瑞士等变压器传统的技术强国，高速电阻分接开关式调压开关仍然是调压变压器的主要技术手动，通常由电机进行驱动，长期使用极有可能造成触点接触不良，冷却油杂质增加，绝缘下降，动作5000次需单独滤油。
美国自上世纪七八十年代就有采用真空开关作为分接开关的调压变压器，但其仍需与电阻式结构相配合，且仍需要采用高速电阻分接开关式调压开关机构的选择开关，经济性较差。目前国内外也有尝试用可控硅实现调压的，但多用作切换开关，选择开关仍采用上述结构，且会引起一些电源的畸变，纯可控硅直接控制的无畸变的有载调压开关各国都还在研制中。而且上述型式的调压开关，多用于35kV及以上电压等级，10kV配电台区，因为价格原因极少应用。
而无励磁调压则有几个弊端：一是需要一定的停电时间来进行调整，干扰了正常生产，少供了电量；二是调整次数受限制，仅能作阶段性或季节性调整，不能针对每天电量峰谷变化所引起的电压波动经常进行调整；三是经常操作无励磁分接开关，密封件易受损造成漏油；四是农用配电变压器分接开关自行调整的情况是常有的，极易在主变压器改变分接档位后造成低压用户电压过高或损坏电器设备的事件。传统的调压开关一般固定在变压器顶盖上，经常会出现密封不严或密封圈老化而造成渗漏油现象。
3.2 调容技术
国内配电台区变压器的无载调容方面也存在一些问题：一是手动调节容量，影响用户的供电可靠率；二是调容多以配电变压器的上个月的月售电量作为下个月的调容依据，缺乏及时性和科学性，容易给调容变压器造成损害，也不能充分发挥调容变压器的作用。同时，传统的调容开关由于体积等原因限制，一般固定在变压器顶盖上，经常会出现密封不严或密封圈老化而造成渗漏油现象。而现行的调容组合开关多采用电机驱动，通过电机旋转带动分接开关实现变压器高壓绕组“Y-△”转换和低压绕组“串并联”转换，从而实现调容目的。但由于电机转动较慢，换容时间一般均需几百毫秒，由于换容速度慢，为避免高低压线圈转换不同步造成的电压突变，则必须在主副动触头之间用过渡电阻R连接，该电阻很容易烧坏。有载调容换容时易产生电弧，长期使用造成触点接触不良，冷却油杂质增加，绝缘下降；为减少这种情况，还需附加相应的保护装置，以致调容变压器体积较大，成本较高。
4. 新型自动调容调压技术原理
4.1 技术概述
新型自动调容调压技术是将先进的自动监测和控制技术、低压永磁驱动开关及盘型转换开关相结合，并成功应用到配电变压器技术领域使单台配电变压器同时具有自动调容和调压功能。
自动调容调压组合式变压器由S11等级的变压器器身（1台）、调容调压组合开关（1套调容组合开关、1套调压组合开关）、低压负荷控制开关（1台）及配变管理终端构成。
4.2调容原理
新型自动调容开关是通过低压负荷控制开关及调容组合开关配合控制切换绕组接点实现快速调容。上述低压负荷控制开关作用：可通过配电管理终端控制实施变压器低压侧总负荷的快速切断与导通，一个周期动作小于20ms；调容组合开关作用：此开关包含1台低压永磁驱动开关、1套盘型转换开关。作用是当低压负荷控制开关断开时低压永磁驱动开关驱动盘型转换开关动作改变高低压绕组的接线方式，实施调容，动作时间小于低压负荷控制开关动作时间。
自动调容变压器两种容量的转换主要依靠改变高、低压绕组的接线方式来实现。在大容量方式时，高压绕组为三角形（D）接线，低压绕组为并联结构，接线组别为Dynl1；在小容量方式时，高压绕组接成星形（Y）接线，低压绕组为串联结构，接线组别为Yyn0。高压绕组与调容组合开关连接如下图所示，大容量方式时，S1、S3、S5处于开断状态，S2、S4、S6处于闭合状态；小容量方式时S2、S4、S6处于开断状态，S1、S3、S5处于闭合状态。因此，高压绕组需要抽出9个接点与调容开关进行连接，以实现D-Y转换。
设大容量方式时，U2=N2/N1，式中，N1、N2分别为此方式下高压、低压绕组线匝数。当调容变压器由大容量方式调为小容量方式时，高压绕组连接方式由三角形接线改为星形接线，相电压相应地减小为大容量时的1/√3；低压绕组中并联的Ⅱ、Ⅲ段部分转为串联（线匝数增至146%），再与I段的线匝串联起来，线匝数增至原来的173%（约√3）。由于高压绕组电压降低和低压绕组线匝增加的倍数相同，从而保持输出电压稳定不变。但此时由于线圈匝数增加了1.73倍，铁芯磁通密度大幅度降低，硅钢片单位损耗变小，空载损耗和空载电流也大幅下降，从而大大降低了变压器的空载无功损耗（小容量方式时的空载无功损耗小于大容量方式时损耗的1/10）和有功损耗（小容量方式时的空载有功损耗小于大容量方式时损耗的1/3），达到节能降耗的目的。
4.3调压原理
新型自动调压开关是通过低压负荷控制开关及调压组合开关配合控制切换绕组接点实现快速调压。上述低压负荷控制开关作用：可通过配电管理终端控制实施变压器低压侧总负荷的快速切断与导通，一个周期动作小于20ms；调压组合开关作用：此开关包含1台低压永磁驱动开关、1套盘型转换开关。作用是当低压负荷控制开关断开时低压永磁驱动开关驱动盘型转换开关动作改变高压绕组扎数的接点，实施调压，动作时间小于低压负荷控制开关一个周期动作时间。 变压器的高压绕组（以A相为例）分为N1、N2、N3三段，K1、K2为调压开关，K1、K2均由永磁操动机构和盘形开关组成，K1与K2的一个触点串接起来，当综合监测控制器根据监测结果判断需调压时，发出调压指令给K1和（或）K2的永磁机构，永磁机构动作推动盘形开关动作进行触点转换，将高压绕组各段以不同方式串入带电回路，从而实现高中低三档调压。当K1-1接通、K2-1接通时，高压绕组仅N1段进入带电回路，则Ua=UA*N0/N1，此时Ua为最大值；当K1-2接通、K2-1接通时，高压绕组N1段、N2段串联进入带电回路，则Ua=UA*N0/（N1+N2），此时Ua变小；当K2-2接通时，高压绕组N1段、N2段、N3段均串联进入带电回路，则Ua=UA*N0/（N1+N2+N3），此时Ua为最小值。
4.4自动调容调压控制原理
无论调容还是调压均依靠低压负控开关的配合，调容和调压过程前负控分闸，转换完成后负控合闸，整个过程在20ms内完成。
5. 新型自动调容调压技术优势
5.1设计成本及使用
用低廉，体积较小的调容调压组合开关（永磁驱动开关+盘型开关）代替成本较高、体积较大传统的调压、调容开关；而且开关无需动作一定数量后滤油；适合经济落后、管理水平较低的农村电网。
5.2对负荷的影响
由于变压器整体的调容、调压在負荷断开时进行，而且主线路开断时间很短（小于20ms），故对用户使用的影响极小。
5.3经济效益
调容效益：
电压过高会导致大部分的用电设备寿命大幅缩短，并造成损耗增加。如电压升高10%，白炽灯的使用寿命寿命减少约70%。
6. 结语
据资料统计，我国变压器的总损耗约占系统发电量的10%；而在占电网总损耗60～65%的中、低压网损中，约有70%损耗在配电变压器上。如果变压器损耗能降低1%，每年就可节约上百亿度电。
中压配电网的配电台区是最接近用电负荷的配电中心。对用电负荷来说，配电台区是调节电压波动、减少线路损耗的最有效地点，因此围绕这一地点，提高台区变压器的经济运行水平具有最显著的效果。
7. 发表人：平高集团智能电气有限公司 工程师 王元东 王东亚
联系电话：0375-3804933 15903755448
电能有很大一部分都浪费在了配电台区变压器的自身损耗，这种消耗，浪费了国家的资源，与我们国家提出的节能型社会不相适宜！
农村供电同城市供电相比具有区域广、供电半径大、用电情况复杂、运行管理经济效益差的特点。其中由于季节性和务工人员的流动性导致农村电网负荷波动较大尤为突出，所以配变长期处在“大马拉小车”的状态造成供电损耗大、运行经济效益差的问题。
2. 关键词
有载调容调压变压器、低压永磁转换开关、节能、效益。
3. 调容调压变的应用情况
3.1 调压技术
10kV变压器的自动调压方面无论是沿用前苏联变压器技术还是以美国、日本、德国、瑞士等变压器传统的技术强国，高速电阻分接开关式调压开关仍然是调压变压器的主要技术手动，通常由电机进行驱动，长期使用极有可能造成触点接触不良，冷却油杂质增加，绝缘下降，动作5000次需单独滤油。
美国自上世纪七八十年代就有采用真空开关作为分接开关的调压变压器，但其仍需与电阻式结构相配合，且仍需要采用高速电阻分接开关式调压开关机构的选择开关，经济性较差。目前国内外也有尝试用可控硅实现调压的，但多用作切换开关，选择开关仍采用上述结构，且会引起一些电源的畸变，纯可控硅直接控制的无畸变的有载调压开关各国都还在研制中。而且上述型式的调压开关，多用于35kV及以上电压等级，10kV配电台区，因为价格原因极少应用。
而无励磁调压则有几个弊端：一是需要一定的停电时间来进行调整，干扰了正常生产，少供了电量；二是调整次数受限制，仅能作阶段性或季节性调整，不能针对每天电量峰谷变化所引起的电压波动经常进行调整；三是经常操作无励磁分接开关，密封件易受损造成漏油；四是农用配电变压器分接开关自行调整的情况是常有的，极易在主变压器改变分接档位后造成低压用户电压过高或损坏电器设备的事件。传统的调压开关一般固定在变压器顶盖上，经常会出现密封不严或密封圈老化而造成渗漏油现象。
3.2 调容技术
国内配电台区变压器的无载调容方面也存在一些问题：一是手动调节容量，影响用户的供电可靠率；二是调容多以配电变压器的上个月的月售电量作为下个月的调容依据，缺乏及时性和科学性，容易给调容变压器造成损害，也不能充分发挥调容变压器的作用。同时，传统的调容开关由于体积等原因限制，一般固定在变压器顶盖上，经常会出现密封不严或密封圈老化而造成渗漏油现象。而现行的调容组合开关多采用电机驱动，通过电机旋转带动分接开关实现变压器高壓绕组“Y-△”转换和低压绕组“串并联”转换，从而实现调容目的。但由于电机转动较慢，换容时间一般均需几百毫秒，由于换容速度慢，为避免高低压线圈转换不同步造成的电压突变，则必须在主副动触头之间用过渡电阻R连接，该电阻很容易烧坏。有载调容换容时易产生电弧，长期使用造成触点接触不良，冷却油杂质增加，绝缘下降；为减少这种情况，还需附加相应的保护装置，以致调容变压器体积较大，成本较高。
4. 新型自动调容调压技术原理
4.1 技术概述
新型自动调容调压技术是将先进的自动监测和控制技术、低压永磁驱动开关及盘型转换开关相结合，并成功应用到配电变压器技术领域使单台配电变压器同时具有自动调容和调压功能。
自动调容调压组合式变压器由S11等级的变压器器身（1台）、调容调压组合开关（1套调容组合开关、1套调压组合开关）、低压负荷控制开关（1台）及配变管理终端构成。
4.2调容原理
新型自动调容开关是通过低压负荷控制开关及调容组合开关配合控制切换绕组接点实现快速调容。上述低压负荷控制开关作用：可通过配电管理终端控制实施变压器低压侧总负荷的快速切断与导通，一个周期动作小于20ms；调容组合开关作用：此开关包含1台低压永磁驱动开关、1套盘型转换开关。作用是当低压负荷控制开关断开时低压永磁驱动开关驱动盘型转换开关动作改变高低压绕组的接线方式，实施调容，动作时间小于低压负荷控制开关动作时间。
自动调容变压器两种容量的转换主要依靠改变高、低压绕组的接线方式来实现。在大容量方式时，高压绕组为三角形（D）接线，低压绕组为并联结构，接线组别为Dynl1；在小容量方式时，高压绕组接成星形（Y）接线，低压绕组为串联结构，接线组别为Yyn0。高压绕组与调容组合开关连接如下图所示，大容量方式时，S1、S3、S5处于开断状态，S2、S4、S6处于闭合状态；小容量方式时S2、S4、S6处于开断状态，S1、S3、S5处于闭合状态。因此，高压绕组需要抽出9个接点与调容开关进行连接，以实现D-Y转换。
设大容量方式时，U2=N2/N1，式中，N1、N2分别为此方式下高压、低压绕组线匝数。当调容变压器由大容量方式调为小容量方式时，高压绕组连接方式由三角形接线改为星形接线，相电压相应地减小为大容量时的1/√3；低压绕组中并联的Ⅱ、Ⅲ段部分转为串联（线匝数增至146%），再与I段的线匝串联起来，线匝数增至原来的173%（约√3）。由于高压绕组电压降低和低压绕组线匝增加的倍数相同，从而保持输出电压稳定不变。但此时由于线圈匝数增加了1.73倍，铁芯磁通密度大幅度降低，硅钢片单位损耗变小，空载损耗和空载电流也大幅下降，从而大大降低了变压器的空载无功损耗（小容量方式时的空载无功损耗小于大容量方式时损耗的1/10）和有功损耗（小容量方式时的空载有功损耗小于大容量方式时损耗的1/3），达到节能降耗的目的。
4.3调压原理
新型自动调压开关是通过低压负荷控制开关及调压组合开关配合控制切换绕组接点实现快速调压。上述低压负荷控制开关作用：可通过配电管理终端控制实施变压器低压侧总负荷的快速切断与导通，一个周期动作小于20ms；调压组合开关作用：此开关包含1台低压永磁驱动开关、1套盘型转换开关。作用是当低压负荷控制开关断开时低压永磁驱动开关驱动盘型转换开关动作改变高压绕组扎数的接点，实施调压，动作时间小于低压负荷控制开关一个周期动作时间。 变压器的高压绕组（以A相为例）分为N1、N2、N3三段，K1、K2为调压开关，K1、K2均由永磁操动机构和盘形开关组成，K1与K2的一个触点串接起来，当综合监测控制器根据监测结果判断需调压时，发出调压指令给K1和（或）K2的永磁机构，永磁机构动作推动盘形开关动作进行触点转换，将高压绕组各段以不同方式串入带电回路，从而实现高中低三档调压。当K1-1接通、K2-1接通时，高压绕组仅N1段进入带电回路，则Ua=UA*N0/N1，此时Ua为最大值；当K1-2接通、K2-1接通时，高压绕组N1段、N2段串联进入带电回路，则Ua=UA*N0/（N1+N2），此时Ua变小；当K2-2接通时，高压绕组N1段、N2段、N3段均串联进入带电回路，则Ua=UA*N0/（N1+N2+N3），此时Ua为最小值。
4.4自动调容调压控制原理
无论调容还是调压均依靠低压负控开关的配合，调容和调压过程前负控分闸，转换完成后负控合闸，整个过程在20ms内完成。
5. 新型自动调容调压技术优势
5.1设计成本及使用
用低廉，体积较小的调容调压组合开关（永磁驱动开关+盘型开关）代替成本较高、体积较大传统的调压、调容开关；而且开关无需动作一定数量后滤油；适合经济落后、管理水平较低的农村电网。
5.2对负荷的影响
由于变压器整体的调容、调压在負荷断开时进行，而且主线路开断时间很短（小于20ms），故对用户使用的影响极小。
5.3经济效益
调容效益：
电压过高会导致大部分的用电设备寿命大幅缩短，并造成损耗增加。如电压升高10%，白炽灯的使用寿命寿命减少约70%。
6. 结语
据资料统计，我国变压器的总损耗约占系统发电量的10%；而在占电网总损耗60～65%的中、低压网损中，约有70%损耗在配电变压器上。如果变压器损耗能降低1%，每年就可节约上百亿度电。
中压配电网的配电台区是最接近用电负荷的配电中心。对用电负荷来说，配电台区是调节电压波动、减少线路损耗的最有效地点，因此围绕这一地点，提高台区变压器的经济运行水平具有最显著的效果。
7. 发表人：平高集团智能电气有限公司 工程师 王元东 王东亚
联系电话：0375-3804933 15903755448