有载自动调容变压器是一种具有大小两种额定容量,且两种额定容量运行方式可以自动转换 的配电变压器。该变压器利用自带的智能调容控制器自动检测及判断用户负荷大小,并通过特制 的一体化有载调容开关,可在变压器不断电的状态下,对上述两种容量进行自动切换,从而实现 运行过程中变压器容量大小的自动调节。
有载自动调容配电变压器适用于用电季节性强、负荷波动大、用电集中、年平均负载率低的 场所。因此,在低压配电网中,该变压器应用空间广阔。
有载调容变压器原理 调容变压器的基本设计原理是:变压器三相高压绕组联结方式在大容量负荷时接成三角形(D),小容量负荷时接成星形(Y)。每相低压绕组由三部分组成:少数线匝部分(Ⅰ段),由多数线 匝采用两组导线并绕方式形成的另外两部分(Ⅱ、Ⅲ段)。大容量时,Ⅱ、Ⅲ段先并联,再与Ⅰ段 串联;小容量时,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段全部串联。由大容量调为小容量时,低压绕组匝数增加,同时高 压绕组的 D 接法变为 Y 接法。上述调整使相电压降低,且匝数与电压成反比,最终保证输出电 压不变。
高压绕组联结方式(D-Y)的改变以及低压绕组并、串联的转换,均由采用模糊控制算法 的智能控制系统,通过控制有载调容开关自动完成。当变压器由大容量转换为小容量时,由于线 圈匝数增加到 1.7 倍,铁心磁通密度大幅降低,硅钢片单位损耗变小,空载损耗和空载电流也大 幅下降,因此变压器的空载无功损耗和有功损耗大大降低。小容量的空载无功损耗小于大容量时 损耗的 1/10,有功损耗小于大容量时损耗的 1/3。节能降耗效果明显。
技术特点 大容量有载自动调容变压器在铁芯、绕组、器身、有载调容开关及智能控制器等方面的技术特点较为突出。 铁心。铁心结构为叠片式结构,采用优质冷轧取向硅钢片,阶梯形三级全斜接缝,改善了磁路结构,增大了接缝面积,减少了接缝处的磁通阻力。与两级接缝相比,上述结构的空载损耗可 降低 5%,空载电流可降低 20%~30%。
绕组。绕组采用圆筒式结构,冲击电压分布好,油道散热效率高;高压绕组采用 QQ-2 缩醛 漆包铜线,以提高与变压器油的相容性;加强了高压绕组首末层及瓦楞油道外面一层的层间绝缘, 层间绝缘材料采用菱格上胶绝缘方式,以提高绕组的耐冲击水平;绕组端部用紧缩带拉紧,高压 绕组外包紧缩带半叠一层,进一步提高了绕组的机械强度;高、低压绕组的所有抽头均与有载调 容开关紧固在一起。
器身。器身进行了真空干燥处理,严格控制器身清洁度,保证无粉尘等异物侵入;沿线圈端 部的轴向支撑,均采用层压纸板和电工层压木,保证线圈受热后支撑不收缩;器身上所有的引线 夹件均采用电工层压木,并去掉了尖角毛刺。
有载调容开关。有载调容开关为立式圆筒结构,保证开关动作准确灵活;开关动、静触头结 构紧固在绝缘筒上,切换过程中无卡死现象,接触电阻小;在开关顶部有玻璃观察口,能清楚观 察到开关的动作位置;开关与箱盖处采用耐油密封圈,保证了开关与变压器连接处不渗油,确保 了操作机构的安全,并延长了使用寿命;开关内采用高燃点β油,保证开关使用寿命,通常每动 作 2000 次或使用 2 年换油一次;具有手动和自动两种功能,通常设在自动状态。
智能控制器。控制器采用嵌入式 ARM 设计,汉字显示操作,具有体积小、重量轻、内存容 量大的特点,可自动连续记录 2 年以上的变压器负荷变化情况及开关动作次数等数据,停电时数 据不丢失;自动检测变压器负荷大小,判断调节输出容量,向有载调容开关发出升容或降容的指 令,在变压器不断电状态下,完成容量的自动切换;进行电压相序检测,对变压器本体和调容开 关及电机起到保护作用;可根据用户负载情况的不同,设置容量自动切换的额定峰值及自动切换 的延时时间;支持 RS485、USB 等接口,可实现数据传输和远程监控;具有严格的时序性,可在 工作环境恶劣、电磁环境复杂的环境中,长期安全、可靠、稳定地运行。
技术经济指标分析
以 SZ9-M-T-315(100)/10 和 SZ11-M-T-315(100)/10 全密封调容配电变压器为例,技术指标对 比表列出了调容变压器与 S9-315/10、S9-100/10、S11-315/10、11-100/10 普通配电变压器的 主要技术指标对比的一组数据。
通过对比,我们可以看出调容配电变压器的技术经济指标具有较高优越性:
1.调容变压器的小容量性能指标优于普通同类型、同容量产品性能,空载损耗低,空载电流 小,适应农网低负载率的状况,节能效果明显。
2. 大小两种容量的短路阻抗基本上接近于同类型变压器标准值。因此,在选择调容变压器容 量组合时,小容量应选为大容量的 1/3 左右,以适应小容量在小负荷下的运行环境。
3.根据实际运行负荷情况,采用智能化三段式模糊非线性控制技术自动调节变压器大小容量, 既可有效解决“大马拉小车”的问题,也可以对变压器小容量状态运行时采取过载保护控制功能。
我国农村用电主要集中在夏、秋两季。在农忙季节,变压器过载运行现象严重,而在用电淡季,负载率低,又出现了“大马拉小车”的现象。所以有载调容配电变压器特别适用于农网改造 中。此外,该型变压器也适用于白天和晚上用电负荷差异较大的住宅小区和企事业单位。