基于高压侧取压无触点有载自动调压技术的研究

摘要

负荷多样化致使电压波动问题日趋严重。在无功功率充足的情况下，配电变压器采用有载调压技术是稳定电压最有效的方式。无触点有载自动调压技术在未来电网中占举足轻重的地位，其发展与推广具有重要意义。近年来，国内外专家和学者针对无触点有载自动调压技术进行了大量的研究，本研究室在前期针对该项目也做了大量的研究并取得突出成果，并成功研制出变压器样机。然而在运行过程中还存在一些问题，尤其是高低压绝缘问题，严重影响到其运行的可靠性。
　　作为分接开关的反并联晶闸管位于高压侧，而触发电路以及控制系统位于低压侧，这种方式下，当高压侧发生单相接地故障时，位于低压侧的控制系统以及位于高压侧的分接开关都将承受较高的电压，利用电源变压器和光电耦合器来实现高低压绝缘的目的就不能实现，致整个调压装置损坏。为了避免此类现象的发生，本实验室在研究过程中，发现光纤通信技术具有良好的电气隔离效果，于是选择将光纤通信与有载调压结合，利用光纤通信技术高压电气隔离的优势，设计了反并联晶闸管光纤触发电路，以及双向晶闸管光纤启动电路，利用光纤技术成功的解决了无触点有载调压配电变压器高低压绝缘问题，但是由于光纤通信成本较高，不利于今后大面积的推广及应用。
　　为了解决此问题，以便推进无触点有载自动调压配电变压器的工程应用，本文设计出一种新的无触点有载自动调压技术方案，即基于高压侧取压的无触点有载自动调压技术方案。从配电变压器高压侧A相绕组两分接头间取电压，一方面为整个控制系统提供电源，一方面用于检测电压，这样控制系统和分接开关同样都位于配电变压器高压侧，从根本上解决了高低压侧绝缘问题。
　　本研究方案设计出新的启动方式，不需要专门的启动支路。利用额定档分接开关的导通连接高压绕组与中性点来进行配电变压器的启动。具体过程为在配电变压器上电的瞬间，单片机监控系统存在一定的延时，通过设计触发电路，额定档分接开关利用加在其两端的电压导通，同时为了防止非额定档分接开关也导通产生环流，在非额定档分接开关与熔断器之间安装交流接触器常开触点，这样在上电瞬间只有额定档分接头与中性点间处于导通状态，正常启动无触点有载调压配电变压器。待单片机控制系统延时结束后，进入正常的调压程序，实现有载自动调压。
　　在实验室应用该研究方案进行模拟实验，利用实验室现有设备一台带有过流保护的三相调压柜、一台0.4/10kV升压变压器组成高压调压器，模拟电网电压的变化给30kVA-10/0.4kV的实验样机供电，分别在空载、阻性负载和阻感性负载下进行实验，结果表明能够正常启动且可以进行平稳的调压。实验室模拟实验可行后，将该实验装置带到哈尔滨格瑞德电力成套设备有限公司的生产车间内进行现场带负荷试验，启动可靠，运行平稳，最后应用该实验方案制作出试验样机，在本车间内作为厂用变挂网运行，样机运行将近一年未出现任何问题。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究的目的与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．2．3 本实验室研究现状

1．3 本文主要任务与研究方案

1．3．1 本文完成的主要任务

1．3．2 研究的实施方案

2 无触点有载自动调压总体实施方案的设计

2．1 主电路总体接线图

2．2 调压原理理论分析

2．2．1 变压器调压的基本原理

2．2．2 本研究方案有载调压分接头的设置

2．3 本研究方案变压器运行流程及调压流程

2．4 本章小结

3 无触点有载自动调压执行机构各单元组成及工作原理

3．1 分接开关的选择

3．1．1 不平衡运行过程中性点偏移情况

3．1．2 分接开关的确定

3．2 阻容吸收电路的设计

3．3 过渡支路的设计

3．4 启动功能的实现

3．4．1 采用蓄电池供电的启动方式

3．4．2 接触器启动方式

3．4．3 基于光纤触发的双向晶闸管启动方式

3．4．4 本研究方案启动方式

3．5 本章小结

4 有载调压控制系统的设计

4．1 控制系统硬件电路的设计

4．1．1 +5V直流电源电路单元

4．1．2 采集电压单元

4．1．3 电压过零检测单元

4．1．4 控制信号输出电路

4．1．5 复位电路

4．1．6 故障闭锁电路

4．2 软件设计

4．2．1 主程序的结构设计

4．2．2 触发分接开关子程序的设计

4．2．3 故障闭锁程序设计

4．3 本章小结

5 触发电路的设计及触发功能的实现

5．1 SCR触发电路

5．2 SCR触发电路参数设计与验证

5．2．1 SCR触发电路元件参数选择

5．2．2 SCR触发电路元件参数的实验验证

5．3 TRIAC触发电路

5．4 本章小结

6 有载自动调压运行试验与结果

6．1 实验目的

6．2 实验室模拟实验

6．3 现场带负荷实验

6．4 本章小结

7 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的学术论文