超高壓自耦變壓器調(diào)壓方式分析

孟麗坤

摘要：超高壓自耦變壓器是輸電系統(tǒng)中的重要設(shè)備，已廣泛應(yīng)用于輸變電系統(tǒng)，其調(diào)整電壓的能力和質(zhì)量直接影響到系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。選擇合理、可靠的調(diào)壓方式對(duì)變壓器的安全運(yùn)行尤為重要。

關(guān)鍵詞：超高壓;自耦變壓器;調(diào)壓方式;調(diào)壓位置;分接開(kāi)關(guān)

引言

自耦變壓器又稱作聯(lián)絡(luò)變壓器是輸電系統(tǒng)中的重要設(shè)備，其調(diào)整電壓的能力和質(zhì)量直接影響到系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。目前，超高壓自耦變壓器已廣泛應(yīng)用于輸變電系統(tǒng)，本文對(duì)超高壓自耦變壓器的不同調(diào)壓方式、調(diào)壓位置進(jìn)行比較論述，以便于讀者合理選擇超高壓自耦變壓器調(diào)壓方式。

1.超高壓自耦變壓器的特點(diǎn)

自耦變壓器的一次、二次繞組之間即有磁的耦合，還有電的聯(lián)系。具有如下特點(diǎn)[1]：

（1）計(jì)算容量小于額定容量，在同樣的額定容量下，自耦變壓器比普通電力變壓器使用的硅鋼片、銅線等主要材料少，成本低、體積小。

（2）在同樣的電流密度和磁通密度下，自耦變壓器的空載損耗和負(fù)載損耗相對(duì)低，效率高。

所以在超高壓電力系統(tǒng)中，廣泛采用自耦變壓器作為聯(lián)絡(luò)變壓器。

表1?常用超高壓自耦變壓器電壓組合

高壓側(cè)電壓kV

中壓側(cè)電壓kV

330kV自耦變

345

121

500kV自耦變

525

230

750kV自耦變

765

345

2.超高壓變壓器的調(diào)壓方式

目前國(guó)內(nèi)電網(wǎng)用超高壓自耦變壓器都是調(diào)節(jié)中壓側(cè)電壓，調(diào)壓方式有線性調(diào)和正反調(diào)兩種，接線原理圖見(jiàn)圖1、圖2。HV是串聯(lián)繞組;MV是公共繞組;TV是調(diào)壓繞組;?A是高壓引出端子;Am是中壓引出端子;X是中性點(diǎn)引出端子。

圖1?中壓線性調(diào)壓接線原理圖?????????????????圖2?中壓正反調(diào)壓接線原理圖

2.1線性調(diào)壓

圖1所示中壓線性調(diào)壓，中壓側(cè)的電壓是MV和相應(yīng)接入的TV的電勢(shì)之和，在不同分接時(shí)通過(guò)接入不同匝數(shù)的TV來(lái)實(shí)現(xiàn)中壓側(cè)的電壓調(diào)整。其高壓側(cè)的電壓是HV、MV以及TV的電勢(shì)之和。

在變壓器設(shè)計(jì)時(shí)，TV的匝數(shù)按照中壓側(cè)電壓調(diào)整的全范圍電壓確定;MV的匝數(shù)按中壓側(cè)最負(fù)分接電壓確定;確定HV匝數(shù)的電壓則是高壓側(cè)電壓減掉中壓側(cè)最正分接電壓[2]?[3]。

2.2正反調(diào)壓

圖2所示中壓正反調(diào)壓，中壓側(cè)電壓是MV和TV的電勢(shì)之和，通過(guò)分接開(kāi)關(guān)的極性選擇器改變TV的接入方向，在正分接時(shí)TV的電勢(shì)與MV方向相同;負(fù)分接時(shí)TV的電勢(shì)與MV方向反;額定分接時(shí)TV不接入。其高壓側(cè)的電壓是HV和MV的電勢(shì)之和。

在進(jìn)行變壓器設(shè)計(jì)時(shí)，TV的匝數(shù)按照中壓側(cè)電壓調(diào)整范圍的一半電壓確定;MV的匝數(shù)按中壓側(cè)額定電壓確定，確定HV匝數(shù)的電壓則是高壓側(cè)電壓減掉中壓側(cè)額定電壓。

2.3兩種調(diào)壓方式的對(duì)比

采用線性調(diào)壓方式時(shí)，變壓器HV、MV、TV的設(shè)計(jì)電壓之和是高壓側(cè)電壓;采用正反調(diào)壓方式時(shí)，變壓器HV、MV的設(shè)計(jì)電壓之和是高壓側(cè)電壓。顯而易見(jiàn)，采用線性調(diào)壓方式變壓器總的繞組匝數(shù)少，相應(yīng)消耗的銅線少。

采用線性調(diào)壓的變壓器，TV在任何分接都參與工作;采用正反調(diào)壓的變壓器，TV在額定分接不工作，在正、負(fù)分接參與工作。因而，正反調(diào)變壓器在正、負(fù)分接的阻抗較額定分接波動(dòng)較大。

另外，正反調(diào)的分接開(kāi)關(guān)配置正負(fù)極性轉(zhuǎn)換裝置，開(kāi)關(guān)造價(jià)相對(duì)高些;但線性調(diào)分接開(kāi)關(guān)的調(diào)壓檔數(shù)是正反調(diào)分接開(kāi)關(guān)的2倍，變壓器的引線數(shù)目也相應(yīng)翻倍。對(duì)于無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器，因調(diào)壓級(jí)數(shù)少，推薦選用線性調(diào)開(kāi)關(guān);對(duì)于有載調(diào)壓變壓器而言，因其調(diào)壓級(jí)數(shù)較多，若選擇線性調(diào)開(kāi)關(guān)調(diào)壓引線數(shù)目翻倍，引線過(guò)多不僅生產(chǎn)中操作性差，也不便于控制引線間的絕緣距離，不推薦采用線性調(diào)開(kāi)關(guān)。

3.典型超高壓自耦變壓器的調(diào)壓位置

國(guó)內(nèi)電網(wǎng)用超高壓自耦變壓器的調(diào)壓位置有中壓線端調(diào)壓和中性點(diǎn)調(diào)壓兩種。中性點(diǎn)調(diào)壓的接線原理圖見(jiàn)圖3，中壓線端調(diào)壓的接線原理見(jiàn)上節(jié)圖2。

圖3?中性點(diǎn)正反調(diào)壓接線原理圖

3.1中性點(diǎn)調(diào)壓

調(diào)壓位置在中性點(diǎn)時(shí)，以表1中750?kV自耦變壓器為例，由于高壓側(cè)電壓在任何分接都是765/kV，即：。在不同分接時(shí)的大小和方向都是變化的，所以與也是變化的?？梢?jiàn)，中性點(diǎn)位置的調(diào)壓為變磁通調(diào)壓，在調(diào)壓時(shí)變壓器的磁通是變化的，各個(gè)繞組的每一匝的電勢(shì)在不同分接時(shí)不同。

3.2中壓線端調(diào)壓

采用中壓線端調(diào)壓的變壓器，中壓側(cè)的電壓，高壓側(cè)的電壓。以表1中750?kV自耦變壓器為例，其MV的設(shè)計(jì)電壓是345/kV，HV的設(shè)計(jì)電壓為（765-345）/kV。各個(gè)繞組的每一匝的電勢(shì)在各分接不變，變壓器的磁通也恒定不變的。

3.3兩種調(diào)壓位置的對(duì)比

中性點(diǎn)調(diào)壓會(huì)造成三次側(cè)電壓隨調(diào)壓發(fā)生變化，如電壓波動(dòng)較大不滿足運(yùn)行要求時(shí)，還需采取措施進(jìn)行補(bǔ)償。另外，其調(diào)壓是變磁通的，需適當(dāng)放大鐵心截面，以保證變壓器的空載性能，在硅鋼片的用量上大于中壓線端調(diào)壓。

從分接開(kāi)關(guān)的選擇考慮，中性點(diǎn)調(diào)壓的開(kāi)關(guān)絕緣水平低，通過(guò)電流是MV的電流;中壓線端調(diào)壓的開(kāi)關(guān)絕緣水平高，通過(guò)電流是中壓側(cè)線電流，調(diào)壓開(kāi)關(guān)價(jià)格高于中性點(diǎn)調(diào)壓開(kāi)關(guān)。但對(duì)于有載調(diào)壓變壓器來(lái)講，中性點(diǎn)調(diào)壓時(shí)開(kāi)關(guān)級(jí)電壓約是中壓線端調(diào)的兩倍，雖然開(kāi)關(guān)通過(guò)電流減小，但其級(jí)容量[4]仍大于中壓線端調(diào)壓。而級(jí)容量是有載開(kāi)關(guān)選擇重要指標(biāo)，如級(jí)容量不夠，開(kāi)關(guān)將不能成功切換。

中性點(diǎn)調(diào)壓的變壓器電壓和阻抗波動(dòng)大，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行不利。除非在中壓絕緣水平超出現(xiàn)有分接開(kāi)關(guān)的能力，或中壓側(cè)電流超出現(xiàn)有分接開(kāi)關(guān)的能力時(shí)，考慮選擇中性點(diǎn)調(diào)壓。就表1所列超高壓自耦變壓器而言，在絕緣結(jié)構(gòu)處理及開(kāi)關(guān)選擇上都不存在問(wèn)題，建議調(diào)壓位置選擇中壓線端。

4.結(jié)論

以上提供了對(duì)超高壓自耦變壓器調(diào)壓方式及調(diào)壓位置的綜合對(duì)比分析，在確定調(diào)壓方式和調(diào)壓位置時(shí)，可結(jié)合變壓器整體價(jià)格、損耗、電壓及阻抗波動(dòng)要求、分接開(kāi)關(guān)的絕緣水平、最大工作電流、級(jí)電壓等因素，選擇合適的調(diào)壓方式及調(diào)壓位置。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉傳彝，侯世勇，許長(zhǎng)華.電力變壓器設(shè)計(jì)與計(jì)算.變壓器.2011.06，2011.

[2]尹克寧.變壓器設(shè)計(jì)原理.中國(guó)電力出版社，2003.

[3]劉傳彝.電力變壓器設(shè)計(jì)計(jì)算方法與實(shí)踐.遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2002.

[4]朱英浩，沈大忠.有載分接開(kāi)關(guān)電氣機(jī)理.中國(guó)電力出版社，2012.