智能型有载调容调压变压器的研究

戴蕾+周国平

摘 要：城市中的写字楼和学校由于特殊的工作性质，昼夜及工作日和假期的变化较大，若用普通的变压器则会造成很高的空载损耗。智能型有载调容调压变压器通过对不同使用状况、不同负荷，不同时段的用电情况进行不影响负载使用的自动切换，减少电能损耗，提高质量并节能。

关键词：有载调容调压；自动切换；节能

1 引言

在电能成为现代社会活动基础的时代，电能质量决定了生活生产质量，同时电能带来的损耗成为不可忽视的问题。在城市中，在居民小区、学校、工厂以及写字楼等负荷变化较大的地方在负荷低谷时会产生大量的空载损耗。

智能型有载调容调压变压器是指在不切断负载的情况下，根据实时状况，对变压器输出电压和容量进行自适应式的切换。配以低压配电管理终端，实现自动调容、自动调压、配电监测、无功补偿、电量采集及无线“四遥”功能。从而有效降低空载损耗，此类变压器在城市中应用面广，节能效果显著，使得电网运行更加安全智能。

2 原理和总体设计

2.1调容调压原理

调容变压器的原理是变压器的低压绕组由匝数Ⅰ段、匝数Ⅱ段和匝数Ⅲ段组成。变压器的三相高压绕组在大容量时连接成三角形，反之连接成星形。当大容量变小容量时，低压绕组匝数增加，高压绕组变为Y型接线，如图1所示。

调容时可调容量為两档。变压器在大容量变为小容量时，因为高压绕组将三角形接法改为星型，相电压为原来的1/3，则电流变成了原来的。因此容量也调整为原来的1/3。低压侧串联电阻使匝数增加，电压降低相同的倍数，而保证输出电压恒定，在电压恒定时，通过增加电阻改变电流，从而改变容量的大小。

变压器调压原理如图2所示，根据实际情况需要调整电压时，通过高压绕组的抽头位置的变化，改变电路中的绕组数，实现电压调节的功能。

调压分为三档。（95%UN、UN、105%UN）

2.2 调容调压开关的选择

机械开关结构简单、可靠性高并且损耗低。但缺点是开关在触头分离时易形成电弧；动作不灵敏，响应时间长；调压时间无法准确预测；环流会造成电网受影响；绝缘油更换频繁并且需要辅助以监测装置等。

电力电子有载分接开关有调压速度快、通断可控、调压过程中无电弧的优点。但缺点是电力电子器件拓扑复杂，需要均压和均流；设备损耗高，长期使用冷却系统从而导致可靠性低。

目前的技术和成本来看，高压侧仍宜才用机械式开关为主，辅助以电力电子技术，低压侧可采用电子式开关来提高速度，采用混合式开关。混合式开关用于调容变压器的调容调压开关的研究与应用还鲜见公开报道。

2.3总体设计

智能型有载调容调压变压器实现的具体功能有：自动调压、自动调容、“四遥”、无功补偿等。系统通过对电量的采集以及外界环境判断进行判断，自动调容调压，并将数据传输到监控中心，同时配以手机APP进行控制和调整，总体框图如下。

3 功能介绍

3.1 自动调压

自动调压功能，用户或线路电压波动不稳定时变压器可自动调整电压，改善供电质量，延长设备的使用寿命，解决了谷峰时段配电网电压合格率偏低的问题。

3.2 自动调容

根据负荷大小切换大小容量，低负荷时在小容量档运行，高负荷时在大容量档运行，有效减少了空载轻载损耗。

3.3 “四遥”

通过在线监测系统将变压器实时数据、运行状态远程传送给后台管理系统，从而实现遥信、遥测、遥控和遥调。对配电台区进行运行分析和实时监测、遥控变压器运行状态、查看和修改定值等。

3.4 无功补偿

有载调容调压变压器能在不切断负载的情况下对电压进行较大幅度的调整，但是改变电压的前提是要维持电力系统无功功率的平衡。无功功率缺额大时，电压为保持水平会上升，主网电压因此会下降，导致系统不稳定甚至瘫痪。有载调容调压变压器具有无功补偿功能，并在管理终端可控，有效地提高了电网的安全性和稳定性。

3.5低压配电管理终端

变压器附加一个配电管理终端，此终端可对变压器进行综合调整。

具有无功补偿控制、变压器输出电压调整、变压器容量自动调整、数据采集、远程控制、GSM/GPRS通讯等功能。通过电压、功率因数、无功功率等指标判断无功补偿控制参数。用户可以根据自己的需要修改控制参数，支持短信和GPRS模式修改、操作；具有过压、欠压保护功能，并能故障闭锁，保护补偿装置。为了提高终端的抗干扰能力，终端部分采用了电磁隔离、光电隔离等多种信号隔离措施。

另外还有通讯功能： WIFI通讯、短信通讯、GPRS通讯等进行实时通讯。

4 结论

本文对智能型有载调容调压变压器进行分析研究，对原理进行了剖析，提出了可靠的整体方案和功能介绍。有载调容调压变压器对维护电网稳定，提高电能质量，节省电力资源提供了有利的技术支持。

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