配电变压器无弧有载自动调容研究

论文摘要

电力系统的降损节能是我国全面建设小康社会的重要组成部分之一,特别是农村配电网,量大面广,其节能降损问题既关系到向广大农村千家万户提供优质电能,又是直接影响电力企业经济效益。众所周知,变压器的损耗占配电网损耗的大部分,且其空载损耗与负载损耗随变压器的容量增加而增加。而在我国农村配电网中,负荷随季节波动较大,具有季节性强、用电集中的特点。在农忙用电较集中的季节,配电变压器经常出现严重的过负荷运行：而在用电淡季,变压器负荷率较低,部分变压器又接近空载运行,因此导致了配电变压器长期处于“大马拉小车”状态,使得变压器空载损耗相对增加,造成了大量不必要的电力资源浪费。而选择“母子变压器”又会大大增加投资。虽然我国很多地区使用了无载调容配电变压器,但是由于大多数电工不能掌握正确的使用方法,配电变压器的调容功能在使用中并没有得到充分利用。负荷增大时未能及时调节到大容量运行方式,经常发生调容变压器烧毁事故。无载调容变压器因容量调节时需停电操作,影响了供电可靠性、对运行管理要求也较高,并未得到大范围推广使用。因此,近年来有载调容配电变压器在配电系统中逐步获得普及应用。而现有的有载调容配电变压器其调容开关采用机械电动部件,结构复杂,切换时容易产生电弧且故障率高,调节速度缓慢,极大地影响了调容变压器调容功能的发挥。随着电力电子技术的发展,其可靠性逐渐提高,成本也在大幅下降。使采用先进微型处理器直接控制电力电子开关实现调容变压器调容开关分接头的变换成为可能。快速无弧化的电力电子调容技术取代传统的机械式调容技术,是该领域的发展趋势。该研究在分析调容变压器降损节能原理的基础上,根据实测的典型动态日、月负荷数据,对有载自动调容配电变压器在峰谷差异明显,峰谷轮换频繁,谷负荷时间长的场合使用的经济效益进行了计算分析,提出了配电变压器无弧有载自动调容技术新方案：理论上论证了无弧有载自动调容的可行性、给出了无弧有载自动调容的开关布置方案；在此基础上分析了无弧有载自动调容的关键技术,并解决了无弧有载自动调容的开关设计：最后利用专业的电力系统仿真软件工具PSCAD/EMTDC建立了无弧有载自动调容方案的仿真模型,对电力电子开关间的切换配合和过渡过程的衔接情况进行了仿真分析研究,初步验证了无弧有载自动调容技术新方案的可行性和可靠性。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及目的、意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文完成的主要工作
• 1.3.1 本文的主要研究内容
• 1.3.2 工作进度安排
• 第二章 有载自动调容配电变压器及其降损节能效益分析
• 2.1 调容方式及其调容原理
• 2.2 调容变压器的降损节能原理
• 2.2.1 变压器的损耗
• 2.2.2 调容变压器的节能原理
• 2.2.3 两种调容方式的比较
• 2.2.4 调容变压器的容量比
• 2.2.5 技术经济分析
• 2.3 有载自动调容变压器的基本构成
• 2.4 有载自动调容配电变压器的动态损耗分析
• 2.4.1 典型动态负荷曲线
• 2.4.2 变压器的主要损耗及"大马拉小车"的判定
• 2.4.3 有载自动调容变压器的动态损耗及经济性分析
• 2.4.4 计算分析
• 2.5 小结
• 第三章 无弧有载自动调容的可行性分析与设计
• 3.1 无载调容变压器的结构特点
• 3.2 现有调容变压器的缺陷
• 3.3 无弧有载自动调容的可行性分析
• 3.4 无弧有载自动调容开关的布置方案
• 3.4.1 有触点有载调容开关布置方案
• 3.4.2 无触点有载调容开关布置方案
• 3.4.3 无弧有载自动调容变压器的整体方案
• 3.4.4 自动控制系统
• 3.5 小结
• 第四章 无弧有载自动调容的关键技术
• 4.1 无弧有载自动调容开关的技术条件
• 4.2 晶闸管的工作特性
• 4.2.1 晶闸管的结构与工作原理
• 4.2.2 晶闸管的基本特性
• 4.2.3 晶闸管的主要参数
• 4.3 晶闸管的选取
• 4.3.1 提高电压等级的方法
• 4.3.2 串联晶闸管的均压
• 4.3.3 晶闸管阀组的原理结构
• 4.3.4 晶闸管阀组的选择计算
• 4.4 晶闸管的触发和保护
• 4.4.1 晶闸管的触发及隔离
• 4.4.2 晶闸管的过电压、过电流保护
• 4.5 小结
• 第五章 仿真实验及分析
• 5.1 PSCAD/EMTDC介绍
• 5.2 理想机械式调容开关的仿真分析
• 5.2.1 有载自动调容方案的仿真分析
• 5.2.2 无载调容方案的仿真分析
• 5.3 无弧有载自动调容方案的仿真分析
• 5.3.1 仿真模型的建立
• 5.3.2 仿真分析
• 5.4 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况