摘要: 配电变压器具备安全、可靠和经济性能,它的应用已经普及到了农村, 自适应负荷型配电变压器在功能方面具有很多方面的优势,本文主要对自适应负荷型配电变压器的设计进行了分析.
关键词: 自适应负荷；配电变压器；原理；设计
对于自适应负荷型变压器的功能结构而言,主要包括了具体的主体单元以及有载调容调压的一体化单元、相关配套设备和综合控制单元等几部分;其中本体单元部分主要涵盖了高、低压绕组线圈、电压接头切换的结构支撑以及变压器容量大小的转化等;有载调压、调容一体化单元则主要包括了相应的有载调压开关、调容开关和驱动单机等几部分。一体化单元同配电变压器的主体单元对应连接,在自适应变压器在负载运行过程中的容量大小进行转换时,其高压绕组形式由三角形转换为星形连接,同时低压绕组也同时由最初的星形接线形式转变为为三角接线形式;另外,伴随着其高、低压绕组形式的转变连接形式也由串联转换为并联;这一变换过程也成功的实现了在进行电压调整工作时的带负载转换。自适应负荷型配电变压器，是一种新型的配电变压器技术，能够有效解决以往变压器中所存在的三相负荷不平衡等问题。
1.自适应负荷型配电变压器结构设计分析
1.1自适应负荷型配电变压器包括的结构
在自适应负荷型配电变压器的结构设计上，主要包括配电变压器本体单元、有载调容调压一体化单元、配套设备单元以及综合控制单元四个方面。自适应负荷型配电变压器结构图如图1.
图1 自适应负荷型配电变压器结构
1.2本体单元的分析
本体单元是通过高、低压绕组线圈，作为电压分接头切换的基础与结构支撑，并实现自适应负荷型配电变压器容量方式的转化。
1.3有载调容调压一体化单元的分析
有载调容调压一体化单元，以自适应负荷型配电变压器的带载为前提，通过驱动电机、有载调容调压开关与本体单元相连接，使复合型配电变压器完成容量从大到小的转化，并且用星形接线将高压烧组连接起来，同时改变低压烧组的并联方式。其中，在电压调整的过程中，上下分接头间的带载转换也能在同时得以实现。
1.4配套设备单元的分析
在配套设备单元中，由在线负荷换相、分相无功补偿两种设备组成。在线负荷换相设备是通过实现对配电变压器低压侧出线三项负荷平衡分配，从而有效改善三相负荷不平衡所造成的线路损耗情况，提高配电变压器所提供的电压质量。分相无功补偿设备则是通过实现配电变压器的低压侧无功就地平衡，以降低配电器在供电过程中其本身以及上级线路的运行造成的电量损耗情况的形式，提高供电质量。
1.5自适应负荷型配电变压器功能的核心
综合控制单元是自适应负荷型配电变压器功能的核心部分, 主要职能是对自适应负荷型配电变压器中各单元的运行数据、开关状态、操作反馈信息进行收集，并完成分析、判断以及最后的布控指令的形成和实施，促使自适应负荷型配电变压器中各项设备功能的实现。
2. 自适应负荷型配电变压器的原理分析
2.1在线负荷换相控制原理
通过对在以往的配电变压器所存在的低压侧总回路三相负荷不平衡的具体情况以及持续时间进行分析，在原有基础上对自适应负荷型配电变压器进行改善, 保持配电变压器的持续供电，通过在线负荷换相装置，完成重载相线上的部分负荷到轻载相线的转移调整，将自适应负荷型配电变压器自身所持有的局部负荷进行三相的重新分配，实现三相负荷的均衡控制。在线负荷换相中，由低损耗的机械式开关，以及能够实现换相的无冲击快速切换的电力电子开关所组成的复合式开关完成,调整后的三相电流接近平均分配,三相不平衡度大幅降低.
2.2有载调容控制原理
在对所收集的低压侧总回路的三相电流数据进行平均电流的计算和分析之后，根据计算出的平均电流和低压侧总回路三相电流的持续时间，对额定容量运行方式进行调整控制，当平均电流值高于容量运行方式切换电流整定值，并且三相电流的持续时间与高于运行方式的容量由小到大切换调容时间整定值时，通过操作有载调容开关，完成运行方式由小容量到大容量的其切换；在平均电流低于整定值、而持续时间高于运行方式的容量由大到小切换时的调容时间整定值时，同样通过有载调容开关的调整，完成运行方式容量的切换。
2.3分相无功补偿控制原理
对自适应负荷型配电变压器低压侧总回路三相功率因数进行分析，以分相无功补偿控制命令为准则则，对无功补偿分组开关设备进行操控，从而实现分相无功补偿的控制。在分相无功补偿控制中，包括固定以及动态两种形式的补偿：固定补偿部分针对的是对配电变压器其自身无功消耗和基荷的补偿；而动态补偿则是针对无功负荷波动所进行的补偿。无功补偿原理如下:
式中,P和Q分别为有功功率和无功功率,cos 为无功补偿前的功率因数，△U是无功补偿前的电压降落，R和X分别为电阻和电抗， 为系统额定电压。无功补偿对电压降落的影响为（ 为无功补偿后的电压降）：
2.4有载调压控制原理
对低压侧总回路三相电压所收集的数据进行平均电压的计算，在
有载调压开关的控制动作输出的过程中，实现电压上下相邻的分接档位的切换调整。在自适应负荷型配电变压器中，高、低压侧电压分别与其对应的绕组匝数成正比，彼此之间成反比。高压侧分接头档位调整后的自适应负荷型配电变压器高、低压烧组变化，可以通过改变高、低压绕组匝数来实现。通过输出控制有载调压开关动作，进行电压分接头上下相邻档位间的切换，实现电压分接档位的调整，变压器有载调压原理公式如下：
式中U1和U2分别为自适应负荷型配电变压器高、低压侧电压，W1和W2分别为自适应负荷型配电变压器高、低压绕组匝数，K为自适应负荷型配电高低压绕组变化。
3.实验验证
仿真数据以典型的农村配电台区为例，具体如图4所示，该配电台区配置有自适应负荷型配电变压器1台，具体性能参数为：型号为
S11-M.ZT-315（100）/10，额定容量为315KVA（100KVA），高压为10KV，低压为0.4KV，短路阻抗为4%，空载损耗为0.48KW（0.20KW）,负载损耗为3.65KW（1.50KW）.0.4KV低压线路出线两回，每回低压线路为三分段辐射状，共为五段线路，每回低压线路末端（负荷点）均带有负荷，共分为3个负荷点，整个配电合区共有10段低压线路和6个负荷点，详图如下
4.结论
通过对自适应负荷型配电变压器的设计结构与原理分析，于以往的配电变压器相比，自适应负荷型配电变压器在空载损耗占比、用户端电压合格率等功能方面，都具有较为明显的优势，但是，自适应负荷型配电变压器目前仍然处于试制阶段，还需要在设计方案上进行不断的改进和完善，从而使配电变压器在运行中的损耗情况和低压网络线损情况得到有效的改善，为用户提供高品质的用电保障。
参考文献
[1]赵峰;李志;姚为方.配电变压器停运风险的预警分析及研究[J].安徽电力.2017(03)
[2]康久兴;王克强;刘刚;张灿煜.10kV配电变压器的防盗措施分析[J].数字通信世界.2017(09)
[3]范云鹏;韩蓬;李森.基于经济成本约束的配电变压器运行状态控制[J].自动化与仪器仪表.2017(09)
[4]寇凌峰;王金丽;冮春惠;刘至锋.高过载配电变压器的设计与试验方法[J].农村电气化.2016(04)
论文作者:范毅
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/14
标签：变压器论文; 负荷论文; 自适应论文; 低压论文; 单元论文; 电压论文; 绕组论文; 《电力设备》2017年第34期论文;