調(diào)容變壓器技術(shù)介紹

1、調(diào)容配電變壓器的技術(shù)特性1 引 言 我國(guó)農(nóng)網(wǎng)用電具有季節(jié)性強(qiáng)，用電集中的特點(diǎn)，農(nóng)村用電主要集中在夏、秋兩季，主要是電灌、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電、農(nóng)副產(chǎn)品加工等，大約占全年用電量的80%，其余季節(jié)主要是照明用電。在農(nóng)忙用電集中季節(jié)，變壓器過(guò)載運(yùn)行現(xiàn)象嚴(yán)重，有時(shí)甚至出現(xiàn)200%過(guò)負(fù)載運(yùn)行現(xiàn)象；而另一方面在用電淡季，負(fù)載率又低于30%，出現(xiàn)了“大馬拉小車”的現(xiàn)象。針對(duì)這種情況，研制開(kāi)發(fā)了調(diào)容配電變壓器。調(diào)容配電變壓器是一種具有大小兩個(gè)容量，并可根據(jù)負(fù)荷大小，利用特制的調(diào)容開(kāi)關(guān)來(lái)變換繞組的聯(lián)結(jié)方式，進(jìn)行無(wú)勵(lì)磁調(diào)整運(yùn)行容量的配電變壓器。2 調(diào)容配電變壓器的基本原理Y-D變換調(diào)容配電變壓器在大容量時(shí)，三相高壓繞組接

2、成角形（D），小容量時(shí)三相高壓繞組接成星形（Y）。每相低壓繞組由三部分組成：一是27%匝數(shù)的線段（段），另外的73%匝數(shù)的線段由2（或其倍數(shù)）根導(dǎo)線并繞而成兩組（，段），每組導(dǎo)線的截面約為段導(dǎo)線截面的一半。大容量時(shí)、段并聯(lián)后再與段串聯(lián)，小容量時(shí)、三段全部串聯(lián)。若由大容量調(diào)為小容量，低壓繞組匝數(shù)增加，同時(shí)高壓繞組處于Y接法而每相電壓降低，且其匝數(shù)增加與電壓降低的倍數(shù)相當(dāng)，可保證電壓比不變。這樣，大容量調(diào)為小容量時(shí)，高壓側(cè)DY聯(lián)結(jié)，低壓側(cè)并串聯(lián)，聯(lián)結(jié)組別則Dyn11 Yyn0，示意如圖1。圖1 調(diào)容配電變壓器聯(lián)結(jié)示意圖高壓繞組D-Y聯(lián)結(jié)的轉(zhuǎn)換、各分接的調(diào)整以及低壓繞組并、串聯(lián)的轉(zhuǎn)換均由調(diào)容開(kāi)關(guān)完成

3、。開(kāi)關(guān)上面標(biāo)有“1、2、3、4、5、6”六個(gè)檔位數(shù)字，分別表示調(diào)容變壓器的“大容量時(shí)+5%分接、額定分接、-5%分接、小容量時(shí)+5%分接、額定分接、-5%分接”六種運(yùn)行狀態(tài)。在開(kāi)關(guān)體上，有高壓和低壓兩段，開(kāi)關(guān)與繞組的接線如圖2所示。圖2 調(diào)容開(kāi)關(guān)與繞組的接線示意圖3 調(diào)容配電變壓器的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)容配電變壓器的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將參照中國(guó)機(jī)械部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T10778-2007 三項(xiàng)油浸式調(diào)容配電變壓器3.1 調(diào)容配電變壓器的空載損耗對(duì)于電力變壓器，當(dāng)額定頻率為50HZ時(shí)，有 (1) 式中 ez 每匝電勢(shì)，V/匝 AC 鐵心有效截面，cm2 BC 鐵心磁通密度，T對(duì)已定的鐵心，AC是定值，在變壓器由大容量

4、調(diào)為小容量時(shí)，由于低壓匝數(shù)的增加，使其ez 減小，由式（1）知BC隨之降低。工程上，變壓器(鐵心柱與鐵軛截面相同時(shí))空載損耗的計(jì)算式為： P0KP0·PC·GFe (2)式中 P0 空載損耗，W KP0 空載損耗工藝系數(shù) PC 硅鋼片單位損耗，W/Kg GFe 鐵心的總重量，Kg對(duì)于KP0及GFe，在大小容量時(shí)是不變的，而 PC BC2 （3）所以，PC大幅度降低，式（2）知，空載損耗P0降低。類似地，可以分析出空載電流也降低的原因。3.2 調(diào)容配電變壓器的負(fù)載損耗對(duì)于調(diào)容配電變壓器這樣的小型變壓器，其負(fù)載損耗主要是繞組導(dǎo)線的電阻損耗，其附加損耗一般只占基本電阻損耗的10%

5、左右，為分析方便，這里僅考慮電阻損耗。產(chǎn)品繞組導(dǎo)線的截面是按大容量運(yùn)行狀態(tài)選取的，在調(diào)為小容量后，由于相電流大為降低，使導(dǎo)線的電流密度變小。對(duì)已定三相銅線繞組，有 PR=7.2·J2·GCu (4)式中 PR 繞組電阻損耗，W J 導(dǎo)線的電流密度，A/mm2 GCu 導(dǎo)線的重量，Kg GCu是不變的，由式（4）可知，電阻損耗大幅度降低，而使負(fù)載損耗降低下來(lái)。3.3 大小容量的組合從表1還可以看出，在大小容量時(shí)的短路阻抗基本上是接近于標(biāo)準(zhǔn)值的，從這個(gè)角度出發(fā)，在選擇大小容量組合時(shí)，小容量應(yīng)選為大容量的三分之一左右，這也正適應(yīng)了小容量用在負(fù)載率低的狀況下。這是調(diào)容配電變壓器的一

6、大特點(diǎn)。3.4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析變壓器運(yùn)行一年的電費(fèi)按下式計(jì)算： （5）式中 Cy變壓器運(yùn)行中一年耗電費(fèi)用，元 Po空載損耗，kW Pk負(fù)載損耗，kW SN額定容量，kVA Uk%短路阻抗百分?jǐn)?shù)，% Io%空載電流百分?jǐn)?shù)，% 8600、2200變壓器全年空載、等效滿載小時(shí)數(shù)，h0.5電價(jià)，元 /kW·h根據(jù)式（5）及表1的性能指標(biāo)分別對(duì)新型S9與S9-T調(diào)容型產(chǎn)品的年運(yùn)行成本進(jìn)行了計(jì)算（其中調(diào)容變壓器每年按三個(gè)月使用大容量，九個(gè)月使用小容量），計(jì)算結(jié)果列于表2。表2 新型S9與S9-T調(diào)容型產(chǎn)品的年運(yùn)行成本比較表年運(yùn)行成本 /元下降百分?jǐn)?shù)/%新型S9配電變壓器S9-T型調(diào)容變壓器下降數(shù)1

7、69190378846.6從表2可以看出， S9-T調(diào)容型與新型S9產(chǎn)品相比，年運(yùn)行成本降低了46.6%。按照年使用量200萬(wàn)kVA考慮，則每年節(jié)約的費(fèi)用至少為3100萬(wàn)元。相應(yīng)其節(jié)約的電能相當(dāng)于一臺(tái)30 萬(wàn)kW火電機(jī)組200多個(gè)小時(shí)的發(fā)電量，為國(guó)家節(jié)約大量的發(fā)電燃料，避免了核廢料，同時(shí)也因而避免了發(fā)電過(guò)程中，向大氣中排放CO2、SO2、氮氧化合物等有害氣體，減少了對(duì)大氣的污染，保護(hù)了環(huán)境。因而調(diào)容變壓器具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。4 調(diào)容變壓器適應(yīng)農(nóng)網(wǎng)的要求4.1 我國(guó)農(nóng)村電網(wǎng)的負(fù)荷性質(zhì) 隨著農(nóng)村電氣化水平的不斷提高，農(nóng)村用電量還將大幅度增加。但是，由于歷史的原因，農(nóng)村電網(wǎng)存在著設(shè)備落后，

8、供電損耗大，經(jīng)濟(jì)效益差的狀況，而農(nóng)網(wǎng)配電變壓器的損耗占配電網(wǎng)損失的60%80%(約23)；可見(jiàn)根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)選用合適容量、節(jié)能性較好的配電變壓器，是實(shí)現(xiàn)降損節(jié)能的重要前提條件。 農(nóng)網(wǎng)的負(fù)荷性質(zhì)，總的來(lái)說(shuō)，就是線長(zhǎng)、面廣、負(fù)荷率低。目前的農(nóng)村用電，主要包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電、農(nóng)副產(chǎn)品加工、鄉(xiāng)村工業(yè)及居民生活服務(wù)用電。 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電的特點(diǎn)：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大多有打場(chǎng)、抗旱、排澇等情況，所以季節(jié)性比較明顯。 生活用電也是與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的季節(jié)相適應(yīng)的，隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，家用電器逐漸增多，居民生活用電逐漸趨于平穩(wěn)。 鄉(xiāng)村工業(yè)用電的類型比較多，但也有一些具有季節(jié)性的，如磚廠等。據(jù)沈陽(yáng)變壓器研究所的一項(xiàng)資料介紹，我國(guó)農(nóng)村電

9、網(wǎng)配變普遍存在負(fù)荷率較低的情況，全國(guó)農(nóng)網(wǎng)配變平均負(fù)荷率不到30%，在負(fù)荷低谷時(shí)接近空載，并且負(fù)荷隨季節(jié)波動(dòng)較大，“電力損失”的現(xiàn)象比較嚴(yán)重。4.2 調(diào)容變壓器對(duì)于農(nóng)網(wǎng)的適用性 為解決農(nóng)網(wǎng)用電損耗大的問(wèn)題，有人選用了“母子變壓器”的運(yùn)行方式，用小容量“子變壓器”去輕載運(yùn)行，所謂的“小馬拉小車”，以達(dá)到降損節(jié)電的目的，這當(dāng)然是合理的。但是，這樣費(fèi)用較高，操作也不方便。如果選用調(diào)容變壓器就可以較為經(jīng)濟(jì)、方便地解決這個(gè)問(wèn)題。 (1) 安裝一臺(tái)調(diào)容變壓器比安裝具有同容量的“母子變壓器”造價(jià)低，并且在安裝時(shí)，可以減少配電盤(pán)一套，計(jì)量箱一個(gè)，跌落式熔斷器一組及橫擔(dān)、避雷器等器材，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。 (2) 調(diào)容變壓器的節(jié)能性較好，并且在小容量運(yùn)行時(shí)的總損耗比相同容量的標(biāo)準(zhǔn)配電變壓器的總損耗低得多。 (3) 調(diào)容變壓器操作比較方便，只需要調(diào)整一下調(diào)容開(kāi)關(guān)即可。在開(kāi)關(guān)上面標(biāo)有六個(gè)數(shù)字，分別表示變壓器的六種運(yùn)行狀態(tài)，其中“1”、“2”、“3”為大容量運(yùn)行狀態(tài)，“4”、“5”、“6”為小容量運(yùn)行狀態(tài)，可以根據(jù)負(fù)荷情況和電網(wǎng)電壓的需要進(jìn)行調(diào)整。5 調(diào)容變壓器前景 調(diào)容配電變壓器節(jié)能效果顯著，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性較好，對(duì)于農(nóng)村等用電負(fù)荷季節(jié)性變化明顯的情況有較好地適用性。選用調(diào)容配電變壓器，要注意根據(jù)負(fù)荷情況，合理選擇大小容量組合；運(yùn)行時(shí)，依據(jù)用電負(fù)荷變化情況適時(shí)