调容变压器技术介绍 201204

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1、调容配电变压器的技术特性1引言我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

2、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

3、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

4、的技术标准将参照中国机械部行业标准JB/T10778-2007《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(1)式中ez─每匝电势,V/匝AC─铁心有效截面,cm2BC─铁心磁通密度,T对已定的铁心,AC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BC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:P0=KP0·PC·GFe(2)式中P0─空载损耗,WKP0─空载损耗工艺系数PC─硅钢

5、片单位损耗,W/KgGFe─铁心的总重量,Kg对于KP0及GFe,在大小容量时是不变的,而PC∝BC2(3)所以,PC大幅度降低,式(2)知,空载损耗P0降低。类似地,可以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PR

6、=7.2·J2·GCu(4)式中PR─绕组电阻损耗,WJ─导线的电流密度,A/mm2GCu─导线的重量,KgGCu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还可以看出,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:(5)式中Cy——变压器运行中一年耗电费用,元P

7、o——空载损耗,kWPk——负载损耗,kWSN——额定容量,kVAUk%——短路阻抗百分数,%Io%——空载电流百分数,%8600、2200——变压器全年空载、等效满载小时数,h0.5——电价,元/kW·h根据式(5)及表1的性能指标分别对新型S9与S9-T调容型产品的年运行成本进行了计算(其中调容变压器每年按三个月使用大容量,九个月使用小容量),计算结果列于表2。表2新型S9与S9-T调容型产品的年运行成本比较表年运行成本/元下降百分数/%新型S9配电变压器S9-T型调容变压器下降数16919037

8、8846.6从表2可以看出,S9-T调容型与新型S9产品相比,年运行成本降低了46.6%。按照年使用量200万kVA考虑,则每年节约的费用至少为3100万元。相应其节约的电能相当于一台30万kW火电机组200多个小时的发电量,为国家节约大量的发电燃料,避免了核废料,同时也因而避免了发电过程中,向大气中排放CO2、SO2、氮氧化合物等有害气体,减少了对大气的污染,保护了环境。因而调容变压器具有较好的经济效益和社会效益。4调容变压器适应农网的要求4.1我国农

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