史栋栋

（国家能源聊城发电有限公司，山东 聊城 252000）

1 绪 论

能源对于社会的运行和发展是不可或缺的，为响应国家节能减排的相关政策，增大资源的利用率是十分必要的，这一点对于电力企业来说也是如此。多期农网改造的逐步进行推进了配电变压器的发展进程，变压器虽具有用电效率高的特性，但广泛应用的变压器由于容量和用量的问题，依然存在很大的总体损耗[1]。中低压电网耗损的70%是通过配电变压器所产生的，农村电网用电负荷集中，季节对电负荷的影响也不可忽视，较大的用电峰谷差值导致配电变压器年平均负载率处于相对较低的水平。故在受季节性影响较大的农村电网区域使用调容变压器有利于变压器容量与电负荷的自适应，让变压器处于经济运行工况下，保障用电高峰期变压器的安全运行，减少变压器过载现象发生，有效缩减电能损耗，达成电力系统节能工作的重要目标。故设计一款可自动调容式特种变压器，不仅是一项技术层面的突破，也有很强的理论意义和现实意义。

2 变压器损耗的产生原理

变压器作为配电网中的控制设备之一，其作用是分配电能，改变通过变压器的电流和电压。在正常电路运行过程当中，电流流经变压器产生的功率损耗是巨大的，这种损耗由两部分构成，一部分是短路损耗，另一部分是空载损耗[2]。

短路损耗又名负载损耗，当变压器在负荷状态下运行时额定电流通过变压器的绕组，会产生电流损耗。短路损耗可以通过短路试验来进行检测，初次试验在一次侧的两端负载小电压，在二次侧测量获取额定电流数据（此时可以忽略变压器铁芯损耗）后，此时可以把变压器额定状态下的短路损耗近似地等效为变压器的铜损耗[3]。变压器负荷同短路损耗呈正比增大或减小，负载系数与额定短路损耗两个限制因素对变压器负载损耗产生制约作用。

3 可自动调容式特种变压器的设计与实现

3.1 调容变压器的结构搭建

本文中采用的调容变压器选型为D-Y 型换接配电变压器，该配电变压器在大容量和小容量方式下运行的绕组方式有所区别，在大容量方式下高压绕组以可用D 符号表示的三角形状态相连，小容量运行方式下以呈现星形的方式相连，可用符号Y 进行表示。根据如上的特性D-Y 转换又被称为星-三角转换[4]。27%匝数的导线与另外部分73%匝数的导线构成了配电变压器低压侧相绕组，后者导线截面积约为前者的1/2。

3.2 自动调容功能的实现

数据采集模块、数据存储模块、互感器、人机交互系统、电源、状态输入与控制输出回路等模块构成了有载自动调容变压器的自动控制模块。电压、电流互感器作为电路起到信号处理的作用，可从电路中获得包含交流采样数据的模拟信号[5]。模拟信号可通过微处理器的处理在计算和分析后得出最终结果，输入数据数据存储器储存，以提供信息给外部接口或进行后期数据互换。图1 为有载自动调容的自动控制系统组成图。

图1 有载自动调容控制系统设计框图

3.3 自动控制系统的控制流程

调容变压器电流模拟量和二次侧电压通过有载调容控制器进行数据采集，结合调容开关的开关状态量后可根据控制对象运行工况特点与运行参数实施数值型判断，结合实际控制条件判定是否满足执行任务的条件。如果满足条件且需要对配电变压器容量进行调整，程序则会转接入变压器容量调节的任务模块，在完成容量调节的任务后再进入其他辅助功能模块；如果不满足任务运行的条件，或暂时不需要对变压器容量进行调节，程序则选择直接进入其他功能辅助模块。图2 为自动控制系统的流程图。

3.4 有载调容自动控制系统的硬件结构

信号采集单元、数据通信单元、输入单元与输出单元、控制面板系统、电源晶振和时钟电路构成了有载调容自动控制系统的硬件结构的主要构成部分。有载自动调容系统具有高度抗干扰能力和硬件可靠性的主要原因是其整体零部件选用为工业级芯片，设计电路时也考虑到了零部件和电路的电磁兼容性。这样确保了有载自动调容系统具有高度的运行可靠性和用电安全性，在恶劣的用电环境下也能满足使用需求。

图2 自动控制系统的控制流程图

4 结论

在配电网中由于较大数量配电变压器的广泛使用，造成流经配电变压器的电流损耗在配电网中的总损耗占有较高的比重。农村用电负荷受到季节变化、年利用时期短、空载轻载时有发生等不利状况的制约，变压器负载率处于合理工作区间内的状况比较少。调容变压器可以通过调容开关和电负载的波动状况，更换变压器绕组链接的不同方式，让变压器具有可调容的特性，故在负荷大且电压波动频繁的农村电网地区合理设置调容式变压器，对电路的节能作用和损耗控制作用是较为明显的。随着用电技术的日益发展和进步，有载自动调容变压器的功能改进也日益完善，相信可自动调容式特种变压器在今后的配电网节能降损方向会有新的突破。