多功能自动投切装置

多功能自动投切装置（精选3篇）

多功能自动投切装置 篇1

1 高压无功并联电容器无功补偿装置

电容器作为变电设备中一种重要电气设备, 它的作用是在在交流电压作用下能“发”无功电力 (电容电流) , 如果把电容器并接在负荷 (如电动机) 或供电设备 (如变压器) 上运行, 那么, 负荷或供电设备要“吸收”的无功电力, 正好由电容器“发出”的无功电力供给, 并联补偿减少了线路能量损耗, 可改善电压质量, 提高功率因数, 提高系统供电能力, 在我们变电设备中常用的无功补偿装置就是高压无功并联电容器。

2 自动投切并联电容无功补偿成套装置运行情况

我公司柳沟变与2008年投入一台平高智能XBZZ-10型自动投切并联电容无功补偿成套装置, 成套装置测量部分采用平高智能的JCW-1型测量装置, 控制和保护部分采用平高智能的CK-1型控制保护装置, 补偿容量为450kvar+450kvar+300 kvar, 分三级控制, 按当时设计只能采集一台主变10k V侧电流, 2013年我公司对柳沟变进行增容改造, 新投入一台容量为5000k VA主变, 主变10k V侧电流无法接入, 经研究决定对电容器无功自动补偿控制装置进行改造, 无功自动补偿测控装置采用西安天卓公司的TZDW-C型无功自动补偿测控装置, 该装置可以同时采集两台主变主变10k V侧电流, 无功补偿容量还为450kvar+450kvar+300 kvar, 分三级控制, 保护装置采用西安天卓公司的TZRUP型电容器微机保护装置, 测控装置接线1#主变取101开关B相电流, Ⅰ段母线PT二次A、C相电压, 2#主变取102开关B相电流, Ⅱ段母线PT二次A、C相电压。

经施工后与今年6月5日电容器无功投切装置加入运行, 当时因2#主变因有缺陷, 只进行了1#主变无功自动投切试验, 无功自动投切装置运行正常, 自动投切无功容量正确, 当2#主变缺陷处理以后, 进行2#主变自动投切试验时, 无功自动投切装置不能自动投切电容器, 检查自动投切装置各项设置正确, 于是又将1#主变加入运行, 2#主变停运, 无功自动投切装置又自动投切正常, 为什么会出现以上问题呢?

3 电容器无功自动投切装置不能正确投切问题的分析

我们对电容器无功自动投切装置的接线进行检查发现, 2#主变本应取Ⅱ段母线二次A、C相电压, 当时因端子编号错误, 错将Ⅱ段母线二次A、C相电压取成了A、B相电压, 引起在2#主变运行时无功投入判据错误, 从而引起电容器无功自动投切装置不能正确动作。

根据无功计算公式Q=√3UI sinδ, 主变取B相电流, 电压只能取A、C相电压, 时才能满足无功投入判据, 满足判据, 无功自动投切装置才能进行自动投切, 否则则不能进行投切。

下面是我们对此次2#主变运行时, 电容器无功自动投切装置不能正确投切问题的分析:

(1) 在1#主变投入运行时用相位伏安表测得的数据:1#主变CT变比400/5, 当时一次电流为120A, IB=1.49, IB与UCA角度为89o (图1) 。

(2) 在2#主变投入运行时用相位伏安表测得的数据:2#主变CT变比400/5, 当时一次电流为116A, IB=1.45, IB与UCA角度为153o (图2) 。

4 结论

通过以上相量图分析主变取B相电流, 电压取A、C相电压时IB与与UAC角度为90o。才能满足无功自动补偿判据, 无功自动补偿装置能够自动投切, 当电压错误取成UAb或Ubc时IB与与UAb或Ub角度为150o。故无功自动补偿装不能够自动投切, 当然无功自动补偿装不能够自动投切的原因很多, 我们只对此种原因进行了分析, 希望能对各位同仁有所帮助。

摘要：自动补偿无功补偿装置, 它的正常运行能起到减少了线路能量损耗, 可改善电压质量, 提高功率因数, 提高系统供电能力, 现场中常出现自动补偿无功补偿装置不能自动投切的情况, 现场检修人员应能根据象征和测试结果综合判断自动补偿无功补偿装置不能自动投切的原因, 从而保证自动补偿无功补偿装置正常运行。

关键词：无功补偿装置,投切,分析

多功能自动投切装置 篇2

变压器在电力系统中占有及其重要的地位, 电能从发电厂输出, 首先会使用升压变压器将电压升高进行远距离传输, 到达用电区后再经过降压变压器将电压降至用户所需的电压。所以, 变压器是传输和变配电过程中及其重要的电器设备。我国是一个用电大国, 变压器台数多, 由变压器产生的损耗十分可观。目前, 大多数工厂在变压器经济运行方面没有实际应用到自动投切设备, 导致变压器在很多时候都处在空载或轻载运行, 这样在电路上的损耗势必增大。如果单纯的采用手动开断变压器的方法, 有可能会造成开通不及时还可能发生误操作。在多台变压器并联运行的工厂, 如果晚上所有变压器几乎都是空载, 功率因数将大幅度下降, 随之而来的后果对节能极为不利。据资料显示, 我国变压器的总损耗占总发电量的10%, 2006年我国总发电量为25308.26亿千瓦时, 每年电路和磁路上的损耗将达到2530.826亿千瓦时, 因此, 使变压器能够经济合理地运行、降低变压器自身损耗是本文研究的重点。

2、本课题主要研究内容

本文设计论证的智能控制多台变压器自动投切装置适用于大、中型工厂的供电网络, 预设被控系统的容量为10MW, 变压器一次侧电压为10KV。本装置的控制部分选用由Intel公司研制生产的MSC-51系列单片机中的80C51芯片。多台变压器自动投切能使得变压器能够实现经济合理地运行, 以达到节约电能的目的。

3、智能控制变压器自动投切装置设计原理

本文设计的变压器自动投切装置, 主要以80C51为核心, 由电流互感器、取样电阻、比较器、LED显示器、定时时钟电路等外围电路组成控制系统, 本课题的控制对象如图1所示。

在变压器的高压部分加入设计的智能投切系统, 此系统包括了个定时系统和测功率备用变压器自动投切装置两个模块。其中电源处的总开关使用手动开关, 常用动力变压器和常用照明变压器都是直接接入电源线路中, 不与控制系统相连接。而自动投切装置主要是控制白天动力变压器和备用动力变压器。

3.1 变压器定时系统

工厂一般都是白天用电负荷大, 晚上负荷小, 基本趋向于0, 这会使变压器晚上在大多时间内进行轻载甚至空载运行, 不仅使功率因数下降还使得电能大量流失。设计变压器定时自动投切装置主要是根据工厂的上下班时间, 利用时钟电路在下班后能够自动关断并联运行的变压器中的白天动力变压器, 提高变压器的运行效率。如果遇到工厂加班等情况可以直接使用键盘重新设置关断时间, 达到节约电能的目的。此系统可靠性高, 操作简单方便。

3.2 变压器测量功率自动投切装置

用电量大的工厂大多会使用备用变压器, 怎样合理的使用备用变压器也是变压器节能的一个途径, 变压器测量功率自动投切装置是使用电流互感器、取样电阻对常用动力变压器的功率测量后送入比较器进行比较, 预先设定白天动力变压器负荷达到总容量的90%, 如大于90%时备用变压器就会自动投入使用。

4、自动投切装置硬件设计

本系统硬件进行模块化设计。模块包括电流信号采集部分, LED显示部分, 继电器部分等。原理框图如图2所示。

其中, 由于电流互感器输出的电流信号本身就很高, 接取样电阻可将电流信号转化为电压信号, 所以没有在后边添加信号放大部分。在实验系统中, 由于程80C51内部集成程序存储器已经够用, 所以没有再外部添加外部存储部分。

智能变压器自动投切装置电路原理图见图3。

电流通过电流互感器后经过取样电阻电流信号变为电压信号, 经过比较器比较后, 当三个并联支路中白天动力变压器的使用功率超过变压器总容量的90%时, 就会将信号输送到芯片80C51中P3.2口的中断引脚INTT1, 芯片由带地址锁存的外扩并行数据输出口输出高电平后输送给继电器驱动装置ULN2003后, 经过二极管9013放大后驱动控制工厂备用变压器的回路的继电器闭合, 经过CON10的4、5引脚接线连接变压器的主触头, 触头动作闭合后, 备用变压器自动投入使用。

连接LED部分的接口CON19与继电器驱动部分的CON19相互对接后, LED显示部分就会接入到自动投切回路中。键盘接继电器驱动部分CON19的引脚12上。LED显示器和键盘的接入使得观察白天动力变压器功率的大小以及修改上下班时间提供了方便。操作简单快捷。

工厂早晨上班后, 用电量增大, 定时时钟电路在时间到8:00后, 输出高电平, 经过并行口输出后送给继电器驱动装置ULN2003, 经过二极管9013放大后驱动控制工厂常用变压器的继电器闭合, 经过CON10的6、8引脚输出接线连接变压器主触头, 触点动作闭合, 接通白天动力变压器, 使之运行。相反, 定时时钟电路在时间到下午6:00以后, 定时时钟电路输出低电平, 经过并行口输出后送给继电器驱动装置ULN2003, 经过9013后驱动控制工厂常用变压器的继电器断开, 经过CON10的6、8引脚输出接线连接变压器主触头, 触点动作断开, 变压器随之断开。如果遇到工厂临时加班的情况, 只需修改定时时钟的关断时间。

4.1 电流信号的采集

经过电流互感器先采集到电路中现在的电流大小具体为:设一次测电流为I1, 二次侧电流为I2。可知若采集到的电流为i则可知电路中消耗的功率为i×100000×200W。然后将电流信号经过取样电阻转换为电压信号。

然后将电压信号送到比较器中, 比较器的另一个输入管角设定为一台常用变压器额定负载的90%相对应的电压信号。具体的转换为, 设电流到电压的转换为二次测额定电流和变送器的输出额定电压数值比为R, 则标准电压应该为v标准=5A/R×90% (V) , 当常用动力的功率上升到变压器负载的90%以上时, 经过转换最后将输入信号v送给比较器和v标准比较, 比较器会输出一个高电平信号L。由于比较器输出直接连到单片机的中断管角, 所以这时会触发中断, 然后将备用变压器接通给工厂供电。

4.2 继电器的设计

由于本系统使用的控制系统所加的电压最高位5V, 不能直接和变压器高压侧相连, 所以采用继电器这种弱电控制强电的装置。由于继电器的驱动电流比较高所以给中间添加驱动模块, 本设计所使用的是ULN2003, 一是可以将5V电压提升到50V, 而且可以起到电平转化的作用, 二是驱动电流大。每当要开启继电器时, 让对应口接高电平便可以将变压器接入电路, 相反接低就可以将开关断开。

4.3 其他硬件模块的设计

4.3.1 时钟日历模块:

PCF8563是PHILIPS公司推出的一款工业级具有极低功耗的多功能时钟/日历芯片。PCF8563的多种报警功能、定时功能、时钟输入功能以及中断输出功能用于完成各种复杂的定时功能。PCF8563以其体积小, 功耗低, 与闰年自动修正, 使用简单, 且不存在千年虫问题。具体连接电路图如图4所示。

4.3.2 LED显示的设计;

连接LED部分的接口CON19与继电器驱动部分的CON19相互对接后, LED显示部分就会接入到自动投切回路中, 80C51芯片通过4511译码器驱动共阴极的8位数码显示管, 4个共阴极数码显示管通过反向器连接到80C51的P1.3-P1.7口, 实现LED显示器的显示功能。

5、变压器自动投切系统软件设计

5.1 时钟程序的设计

由于PCF8563本身就是时钟硬件, 自己可以走时钟所以不需要用到单片机的时钟。具体的时钟软件设计如图5所示。

5.2 键盘程序

键盘识别模块的功能是:识别各种数字键和各种功能键, 并完成数字键和各功能键的处理。每次加班的时候按下设置键, 接着输入所修改的定时时间, 按确认键后, 微机产生中断, 响应中断后, 读取按键值并进行相应的处理, 处理完成后中断返回。流程图如图6所示。

6、结束语

目前, 我国面临电能不足的问题, 高效节能成为现代工业生产中的重要标准, 多种智能控制系统在工厂的应用使得能源得到大幅度节约, 本文所设计的智能变压器自动投切系统正好适应我国工厂的节能需求。

多功能自动投切装置 篇3

线损管理是现代电力企业管理中一项重要工作。它直接影响到供电企业的经济效益, 同时也是供电企业管理的一项重要经济指标。在市场经济条件下, 效益就是企业的生命, 其直接关联着企业的生存和发展。本县线损长期居高不下, 通过营业稽查发现, 大量农排变压器空载或轻载运行, 并且空载运行时间每台每月约200 h, 直接增加了线损, 造成了严重的经济损失, 空载损耗严重制约高压线路的降损节能工作。为了保证完成上级下达的线损指标, 减少经济损失, 我们研制出一种10 kV无负载自动投切装置, 并应用在马上供电所张16#黄滩线线路上。经过一段时间的试运行, 取得了良好的经济效益。

1 公司农业配网现状调查分析

我公司下辖17个供电所, 农排变压器共有2 755台。公司1月份线损为9.54%, 2月份线损为11.08%, 3月份线损为9.54%。而省、市公司下达的线损指标为7.18%, 到年底完成省市公司的指标有一定困难。

2011年3月17日, 我们对马上供电所张16#黄滩线线路的线损情况进行了详细的调查统计分析, 具体如表1所示。

注:100 kVA的1台, 铁损为0.32 kW·h×200 h×1台=64 kW·h;80 kVA的10台, 铁损为0.27 kW·h×200 h×10台=540 kW·h;50 kVA的38台, 铁损为0.19 k W·h×200 h×38台=1 444 kW·h。月累计铁损约2 048 k W·h。

张16#黄滩线, 线路长度34 km。共有农排台区48台, 本线路多数农排台区为黄淮海项目开发投资, 布点相对较密, 运行时间相对不集中, 造成空载运行时间较多;其次本条线路为蔬菜大棚种植区, 蔬菜用电频繁投切用电量小;大量养殖业因为环保的因素移居田间, 造成部分台区长年处于无负荷运行状态或轻负荷运行状态。这些原因造成本条线路平均每台农排变压器每月空载时间约200 h。

2 无负载自动投切装置的研制和应用

由上文可知, 电力变压器的空载损耗, 是电力能源的极大浪费。空载损耗严重制约高压线路的降损节能工作。为降低农排变压器的空载损耗, 完成上级下达的线损指标, 减少经济损失;我们研制出一种10 kV无负载自动投切装置 (图1) , 下面对该装置进行说明。

2.1 该装置的构成

该装置由10 kV刀闸、控制器 (集成电路) 、电机、遥控器、直流电源构成。

2.2 该设备主要功能

(1) 自动识别空载运行时间, 空载时间0.1 s~99 h (时间长度可调) 可切断电源。 (2) 遥控合闸功能。 (3) 熔断保护功能。 (4) 有负荷拒切功能。 (5) 自动投切在雨季能有效降低变压器被雷电击坏的数量, 减少用户经济损失, 有效扩展变压器安全运行时间, 更合理、自动地使变压器投切, 从而增加电力变压器的使用寿命, 为多供少损打下良好的基础。在线路出现故障时能迅速切断台区与避雷器, 提高线路故障检查速度, 为线路恢复送电打下良好的基础。

2.3 该设备的技术性能

工作电压:交流220 V或380 V, 直流24 V。设备损耗:静态小于0.3 m W, 动态小于80 W。绝缘强度:高压50 Hz、20 kV, 低压50 Hz、500 V。

2.4 该设备的工作原理

该装置是从变压器 (低压侧) 配电箱400 V母线上 (总表处) 取一电流信号使装置动作, 控制刀闸的分合。具体地说, 当总表处电流I<9 A时, 装置 (控制器) 发出断开信号, 致使电机带电, 刀闸自动断开, 使空载变压器停止运行, 如图2所示。该装置自备直流电源, 当有农户用电时, 用遥控器在50 m以内即可将10 kV刀闸遥控合上, 使变压器运行。

2.5 该设备应用前后效果对比分析

在研究本设备以前, 电力变压器在电网中运行投切, 都是人工操作。由于农排台区布点相对分散, 运行时间相对不集中, 再加上供电所人员自查不到位, 造成农排变压器空载运行时间长, 线损高。通过应用10 kV无负载自动投切装置, 降低了农排变压器的空载运行时间和线损率, 取得了较好的经济效益。下面我们以张16#黄滩线线损情况为例来做一简要说明:

张16#黄滩线8月份供电量为376 480 kW·h, 售电量为348 315 kW·h, 该月线损 (线损%= (供电量-售电量) /供电量×100) 是7.48%。投运自动投切刀闸后, 大大降低了农排变压器的空载运行时间, 降低了损耗, 增加售电量2 048 kW·h, 线损降为6.94%。由此得出, 投运自动投切刀闸后降低线损指标0.54%, 节约电量2 048 kW·h。

原来每台农排变压器每月空载运行约200 h, 应用10 kV无负载自动投切装置后, 每台农排变压器每月只需0.2 h。更确切地说, 自动识别空载运行时间每次能精确到0.1 s, 这样大大降低了变压器的空载运行时间, 降低了线损率, 直接为公司创造了经济效益。

3 无负载自动投切装置的推广应用

通过对张16#黄滩线供电量及线损情况的调查, 得知整条线路共有48台农排变压器, 安装10 kV无负载自动投切装置后, 每台农排变压器每月能节约电量42.67 kW·h, 公司共有2 755台农排变压器, 那么1个月可节约电量117 555.85 kW·h (42.67 kW·h×2 755台) , 全年可创造经济效益852 044.800 8元 (117 555.85 kW·h×12月×0.604元/kW·h) 。

4 结语

无负载自动投切装置的应用, 有效降低了农排变压器的空载运行时间, 降低了10 kV线损, 对电网的安全、稳定运行及“降损节能”活动的顺利开展, 有着积极作用。

参考文献

[1]赵继红.电力系统10kV配网中的线损管理[J].农村电气化, 1999 (11)