配电变压器有载自动调容技术的研究

摘要

农村电网及一些单班制的工厂负荷波动大，日负荷峰谷差大、年利用小时数低，变压器的负载率不能在合理的范围内。众所周知，变压器损耗和它的负载率有关。当变压器长期处于空载状态下时，其空载损耗是非常大的。因此，为了降低变压器在运行时产生的损耗，根据负载的变化自动的改变它的容量具有重要意义。而调容变压器依靠使绕组联结方式变化的方法具有大和小两个容量。当负载大时，利用大容量的方式运行;当负载小时，利用小容量的方式运行。较“母子变压器”的方法需要两台变压器来说更为经济，所以调容变压器对减少荷波动大并且频繁的电网的耗损来说有着非常重要的实际意义。
　　本文先从介绍分析调容变压器的调容原理及特点入手，介绍了串并联型调容变压器和星—角(D-Y)变换型调容变压器各自的调容原理及优缺点，确定星—角(D-Y)变换型调容变压器为本文的主要研究对象。接着分析了调容变压器的节能降损原理，并进一步分析了其综合经济性，证明与普通变压器相比，调容变压器在节能降损这一方面具有很大的优势。文章还探讨了调容变压器经济运行方式的优化选择，利用使调容与不调容损耗差值为零的方法得出了临界调容点的计算公式，通过反复计算分析得出实际运行时，当负载容量在调容变压器小容量的55％及以下时，令调容变压器运行在小容量运行方式下最为经济的结论。
　　调容开关是调容变压器最为重要的组成部分之一，本文介绍分析了现有的调容开关的特点以及它们各自的优缺性，提出利用复合开关作为调容开关的配电变压器有载自动调容方案，该复合开关是以电力电子开关与机械式有触点开关并联组成的，它可以充分的发挥机械式开关与电力电子式开关各自的优势，并且有效的避免了它们各自的缺陷。接着通过计算分析调容开关两端所要承受的最大电压以及可能流过它们的最大电流，验证了复合式有载自动调容开关技术方案的可行性，并设计出复合式有载自动调容开关与调容变压器一、二次侧绕组的连接示意图，提出复合式有载自动调容变压器的整体结构方案。
　　为了使调容变压器在调容时不断电，能够带载自动调容，有载自动调容控制器必不可少。本文提出了有载自动调容控制系统的设计方案，并从经济运行与安全运行这两个方面探讨了有载自动调容变压器的相关控制策略。为了消除负载波动造成的影响，延长有载自动调容开关的寿命，对该控制策略做出了相应的改进与完善，使调容变压器可以根据负载变化，在确保供电需求的前提下自动调节自身的容量，始终处在较为经济的运行方式之下。
　　最后针对调容变压器容量调节过程中出现的过电压和过电流以及其限制问题，利用MATLAB/Simulink仿真软件对有载自动调容过程做出仿真研究，仿真结果表明调容开关调容时会产生过电压与过电流，通过在调容开关两端并联合适大小的缓冲电阻，能够有效的抑制调容开关动作时产生的过电压与过电流。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究的目的与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文完成的主要任务与研究方案

1．3．1 本文完成的主要任务

1．3．2 研究的实施方案

2 调容变压器基本理论的研究

2．1 调容变压器的调容原理和特点

2．1．1 串并联型调容

2．1．2 Y-D型调容

2．1．3 两种调容方式优缺点的比较

2．2 调容变压器的节能降损原理的分析研究

2．2．1 调容变压器的空载损耗

2．2．2 调容变压器的负载损耗

2．2．3 调容变压器的效率

2．3 调容变压器经济运行位置的优化选择

2．3．1 调容变压器调容点的计算分析

2．3．2 实际调容点的研究分析

2．4 调容变压器综合经济性的研究分析

2．5 本章小结

3 复合式有载自动调容开关的研究

3．1 现有调容开关的结构特点与优缺点

3．1．1 现有的无载调容开关的结构特点与优缺点

3．1．2 现有的有载自动调容开关的结构特点与优缺点

3．2 无弧有载自动调容技术的研究分析

3．3 复合式有载自动调容开关的研究

3．3．1 复合开关的基本结构与工作原理

3．3．2 复合式有载自动调容开关的可行性分析

3．3．3 复合式有载自动调容开关的布置方案

3．4 复合式有载自动调容变压器的整体结构方案

3．5 本章小结

4 有载自动调容控制器的方案设计

4．1 有载自动调容的自动控制系统

4．1．1 自动控制系统的组成

4．1．2 有载自动调容控制器的硬件结构

4．1．3 有载自动调容控制系统的功能模块

4．1．4 监控系统的设计

4．2 有载自动调容的自动控制策略

4．2．1 有载自动调容的经济运行控制策略

4．2．2 改进后的有载自动调容的经济运行控制策略

4．2．3 有载自动调容的安全运行控制策略

4．3 本章小结

5 仿真实验及分析

5．1 MATLAB／Simulink的介绍

5．1．1 MATLAB的介绍

5．1．2 Simulink的介绍

5．2 仿真模型的搭建

5．3 仿真实验与结果分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文