调容变压器技术介绍样本

调容配电变压器的技术特性

1 引言

中国农网用电具有季节性强, 用电集中的特点, 农村用电主要集中在夏、秋两季, 主要是电灌、农业生产用电、农副产品加工等, 大约占全年用电量的80%, 其余季节主要是照明用电。在农忙用电集中季节, 变压器过载运行现象严重, 有时甚至出现200%过负载运行现象; 而另一方面在用电淡季, 负载率又低于30%, 出现了”大马拉小车”的现象。针对这种情况, 研制开发了调容配电变压器。

调容配电变压器是一种具有大小两个容量, 并可根据负荷大小, 利用特制的调容开关来变换绕组的联结方式, 进行无励磁调整运行容量的配电变压器。

2 调容配电变压器的基本原理

Y-D变换调容配电变压器在大容量时, 三相高压绕组接成角形( D) , 小容量时三相高压绕组接成星形( Y) 。每相低压绕组由三部分组成: 一是27%匝数的线段( Ⅰ段) , 另外的73%匝数的线段由2( 或其倍数) 根导线并绕而成两组( Ⅱ, Ⅲ段) , 每组导线的截面约为Ⅰ段导线截面的一半。大容量时Ⅱ、Ⅲ段并联后再与Ⅰ段串联, 小

容量时Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三段全部串联。若由大容量调为小容量, 低压绕组匝数增加, 同时高压绕组处于Y接法而每相电压降低, 且其匝数增加与电压降低的倍数相当, 可保证电压比不变。这样, 大容量调为小容量时, 高压侧D→Y联结, 低压侧并→串联, 联结组别则Dyn11 →Yyn0, 示意如图1。

图1 调容配电变压器联结示意图

高压绕组D-Y联结的转换、各分接的调整以及低压绕组并、串联的转换均由调容开关完成。开关上面标有”1、 2、 3、 4、 5、 6”六个档位数字, 分别表示调容变压器的”大容量时+5%分接、额定分接、 -5%分接、小容量时+5%分接、额定分接、 -5%分接”六种运行状态。

在开关体上, 有高压和低压两段, 开关与绕组的接线如图2所示。

图2 调容开关与绕组的接线示意图

3 调容配电变压器的技术标准

调容配电变压器的技术标准将参照中国机械部行业标准

JB/T10778- 《三项油浸式调容配电变压器》

3.1 调容配电变压器的空载损耗

对于电力变压器, 当额定频率为50HZ 时, 有

45B A e C

C z •= (1)

式中 ez ─ 每匝电势, V/匝

A C ─ 铁心有效截面, cm 2

B

C

─铁心磁通密度, T

对已定的铁心, A

C

是定值, 在变压器由大容量调为小容量时, 由于低压匝数的

增加, 使其ez 减小, 由式( 1) 知B

C

随之降低。

工程上, 变压器(铁心柱与铁轭截面相同时)空载损耗的计算式为:

P

0＝K

P0

·P

C

·G

Fe

(2)

式中 P

─空载损耗, W

K

P0

─空载损耗工艺系数

P

C

─硅钢片单位损耗, W/Kg

G

Fe

─铁心的总重量, Kg

对于K

P0及G

Fe

, 在大小容量时是不变的, 而

P

C ∝ B

C

2 ( 3)

因此, P

C 大幅度降低, 式( 2) 知, 空载损耗P

降低。

类似地, 能够分析出空载电流也降低的原因。

3.2 调容配电变压器的负载损耗

对于调容配电变压器这样的小型变压器, 其负载损耗主要是绕组导线的电阻损

耗, 其附加损耗一般只占基本电阻损耗的10%左右, 为分析方便, 这里仅考虑电阻损耗。

产品绕组导线的截面是按大容量运行状态选取的, 在调为小容量后, 由于相电流大为降低, 使导线的电流密度变小。对已定三相铜线绕组, 有

P

R =7.2·J2·G

Cu

(4)

式中 P

R

─绕组电阻损耗, W

J ─导线的电流密度, A/mm2

G

Cu

─导线的重量, Kg

G

Cu

是不变的, 由式( 4) 可知, 电阻损耗大幅度降低, 而使负载损耗降低下来。

3.3 大小容量的组合

从表1还能够看出, 在大小容量时的短路阻抗基本上是接近于标准值的, 从这个角度出发, 在选择大小容量组合时, 小容量应选为大容量的三分之一左右, 这也正适应了小容量用在负载率低的状况下。这是调容配电变压器的一大特点。

3.4 技术经济分析

变压器运行一年的电费按下式计算: