变压器空载无功治理装置的制作方法

本实用新型涉及一种变压器空载无功治理装置，属于电气控制技术领域。

背景技术：

通过市场调研，报装变压器时一般按照厂区用电规划配置相应容量的变压器，在实际过程中，往往不可避免遇到生产淡季、升级改造、节假日、错峰用电的影响，这是用电负荷非常低，变压器将处于空载或者轻载运行状态。功率因数低存在以下危害：增加线路的损耗，为了避免损耗过大必须增大导线的截面，相应的增加的电网的投资；电网输送容量变大，相应的线路压降将增加，用户的电压质量将降低；发电机组发出大量的无功，这时有功出力将受到限制，降低了发电机组的利用率；因此电网公司对功率因素过低的企业一般要进行惩罚。企业的功率因素低，将会产生无功出力调整电费罚款，增加了企业的用电成本。

对于专变的变压器，国网电力公司与南网电力公司一般要求“高供高计”，需要把变压器的损耗记录在内。在空载或者轻载状态下，变压器是感性负载，不仅消耗有功，而且也消耗无功。由于变压器空载或者轻载运行时往往功率因数不达标，产出无功出力调整电费，功率因素越低用户受到罚款力度就越高，特别对于变压器大容量的用户来说，空载期间每月的无功出力调整电费会从几千元到过万元不等，较大增加企业生产成本。而目前常规的低压补偿装置需要的取样电流、电压信号的位置来自变压器的低压侧，这时虽然在变压器高压侧的功率因素很低，无功补偿控制器不能自动启动，电容器无法投入运行。如果手动强制投入一组电容器，将产生过补偿，产生的无功量要远大于空载时的无功量，这时变压器高压侧的功率因素更低。传统电容补偿缺陷：控制器+电容的方案只能补偿低压侧的无功，并已低压侧无功功率为基础，无法满足高压侧无功功率要求。针对高计高控的用电方案，采样均为高压侧，功率因数低下，从而产生高额的无功罚款。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种变压器空载无功治理装置。既可对无功提高补偿，也可做部分有功，使其产生监控电流，在变压器视在功率额定功率一定的情况下，让有功与无功有效的平衡，从而达到功率因数的提高。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种变压器空载无功治理装置，包括功率发生器和平衡控制系统；其特征在于：所述功率发生器由多个电阻负载单元组成，每个电阻负载单元紧贴散热器散热；且均通过投切单元电路连接供电电网，所述平衡控制系统由运算处理器cpu和人机触摸屏组成，运算处理器cpu的输入接口连接供电电网的电流互感器和电压互感器，对供电电网的电流和电压进行采样，判断实时有功无功参数；上述人机触摸屏为运算处理器cpu提供手自动控制相关参数设定与投切命令；通过运算处理器cpu控制投切单元电路投切电阻负载单元数量；所述运算处理器cpu还设置数据存储共享接口，可以插12m存储卡，监测主站内的变化量信息，可选择性的设置对外单相传输至指定的云端，监控中心可实时监控设备的运行状态，当有故障第一时间了解故障信息，并及时针对性的去现场维修。

进一步地，所述投切单元电路为igbt开关电路。

进一步地，所述散热器为半导体制冷散热。

使用本实用新型的变压器空载无功治理装置，利用空载时可为一个功率发生器单元，提供一定的负载损耗pc值，可以克服无功补偿控制器不能自动启动，电容器无法投入运行的技术问题，当电网空载无功损耗一定的时候，增大负载损耗pc值的有效输出从而达大高压侧的功率因数的提高，本实用新型兼顾了智能无功的补偿，含无功发生器等装置，可对无功提高补偿，也可做部分有功，使其产生监控电流，在变压器视在功率额定功率一定的情况下，让有功与无功有效的平衡，从而达到功率因数的提高。

附图说明

图1是为高压计量，采用低压补偿示意图。

图2是无功功率公式矢量图以及变压器损耗的特征示意图。

图3是变压器空载无功治理装置示意图。

图4是变压器空载无功治理装置的控制原理图。

其中：a电流互感器;b电压互感器;c人机触摸屏;d运算处理器cpu;e投切单元电路;f电阻负载单元;g数据存储共享接口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型优选的方式做进一步的阐述。

一种变压器空载无功治理装置，包括功率发生器和平衡控制系统；其特征在于：所述功率发生器由多个电阻负载单元(f)组成，每个电阻负载单元（e）紧贴散热器散热；且均通过投切单元电路（e）连接供电电网，所述平衡控制系统由运算处理器cpu(d)和人机触摸屏（c）组成，运算处理器cpu(d)的输入接口连接供电电网的电流互感器(a)和电压互感器(b)，对供电电网的电流和电压进行采样，判断实时有功无功参数；上述人机触摸屏（c）为运算处理器cpu(d)提供手自动控制相关参数设定与投切命令；通过运算处理器cpu(d)控制投切单元电路（e）投切电阻负载单元（f）数量；所述运算处理器cpu(d)还设置数据存储共享接口(g)，可以插12m存储卡，监测主站内的变化量信息，可选择性的设置对外单相传输至指定的云端，监控中心可实时监控设备的运行状态，当有故障第一时间了解故障信息，并及时针对性的去现场维修。

上述投切单元电路（e）为igbt开关电路。

1、传统补偿用电方案

图1中为高压计量，采用低压补偿，很明显补偿需要动作，必须依靠低压取样电压电流互感器产生功率因数方可动作，但变压器空载或轻载无电流将无法动作。

2、无功功率公式矢量图以及变压器损耗的特征：

s=√3ui=√(p^2+q^2)

p=√3uicosφ

q=√3uisinφ

图2中可清晰得出当我们φ减小时候，p值增大，q值减小。固我们除了补偿无功损耗还需控制有功的有效输出；

变压器损耗特征

ｐ０——空载损耗，主要是铁损，包括磁滞损耗和涡流损耗；

磁滞损耗与频率成正比；与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比；

涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比；

ｐc——负载损耗，主要是负载电流通过绕组时在电阻上的损耗，一般称铜损；

其大小随负载电流而变化，与负载电流的平方成正比；（并用标准线圈温度换算值来表示）；

负载损耗还受变压器温度的影响，同时负载电流引起的漏磁通会在绕组内产生涡流损耗，并在绕组外的金属部分产生杂散损耗；

变压器的全损耗δｐ=ｐ０-ｐc

变压器的损耗比=ｐc/ｐ０

变压器的效率=ｐｚ/（ｐｚδｐ），以百分比表示；其中ｐｚ为变压器二次侧输出功率。

本实施方式的无功补偿方案：

图3说明：变压器空载无功治理装置在变压器空载时可为一个电阻负载单元（e），提供一定的负载损耗pc值，当空载无功损耗一定的时候，增大负载损耗pc值的有效输出从而达大高压侧的功率因数的提高，本实施方式兼顾了智能无功的补偿，含无功发生器等装置，可对无功提高补偿，也可做部分有功，使其产生监控电流，在变压器视在功率额定功率一定的情况下，让有功与无功有效的平衡，从而达到功率因数的提高。

4、无功治理装置智能领域扩展。

本实施方式产品可做针对不同容量变压器做固定平衡模块单元。也可做复杂的随时调整的智能运算单元。