電力變壓器逆向使用實(shí)例分析

俞立凡，林 翀，燕 林（.杭州華電下沙熱電有限公司，浙江 杭州 3008；.中國(guó)計(jì)量學(xué)院，浙江 杭州 3008）

電力變壓器逆向使用實(shí)例分析

俞立凡1，林 翀1，燕 林2
（1.杭州華電下沙熱電有限公司，浙江 杭州 310018；2.中國(guó)計(jì)量學(xué)院，浙江 杭州 310018）

介紹了電廠施工電源的特點(diǎn)，分析了升壓、降壓變壓器的繞組特性；以某電廠低壓配變改為升壓變逆向使用為實(shí)例，說(shuō)明了逆向使用的注意事項(xiàng)和具體效果。通過(guò)實(shí)例分析，拓展了變壓器實(shí)際使用的范圍。

變壓器；逆向使用；施工電源；勵(lì)磁電流

0 引言

變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理，為交流電在各繞組之間變換電壓或電流的電氣設(shè)備。其繞組間的能量傳遞在理論上是完全可逆的；但在實(shí)際應(yīng)用中，由于制造時(shí)已將變壓器定位于升壓或降壓，實(shí)際逆向使用時(shí)會(huì)存在一些問(wèn)題。

某新建電廠由于送出工程延緩，在基建安裝完畢后，為節(jié)約倒送電后的調(diào)試時(shí)間，擬對(duì)已安裝設(shè)備先進(jìn)行單體調(diào)試，故需要考慮從施工0.4 kV系統(tǒng)升壓至6 kV高壓為廠用電供電。

1 電廠施工電源的特點(diǎn)

隨著基建工程的推進(jìn)，電廠施工用的電源設(shè)備需要逐步增加、搬遷、調(diào)整，工程竣工后往往又要全部拆除，故稱為“臨時(shí)電源”。由于工程的臨建費(fèi)用有限，因此在對(duì)施工電源進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，既要考慮工程當(dāng)前建設(shè)需要，又要適當(dāng)考慮拆后利用、殘值問(wèn)題；另外還要預(yù)計(jì)工程分階段、過(guò)渡和搬遷的可能性，根據(jù)工程進(jìn)度合理、分期地投運(yùn)、拆除。

一般來(lái)說(shuō)，施工電源在工程建設(shè)中可分2個(gè)階段：臨建階段和施工階段。對(duì)于一個(gè)新建工程而言，臨建階段的施工電源為進(jìn)場(chǎng)的臨時(shí)施工用電，主要用于前期臨時(shí)辦公準(zhǔn)備、臨建生活準(zhǔn)備和倉(cāng)庫(kù)預(yù)制籌建的施工用電；施工階段的電源為現(xiàn)場(chǎng)土建、安裝和辦公用電。

該新建電廠裝機(jī)容量246 MW，共設(shè)置了3 臺(tái)400 kVA的施工電源。選400 kVA容量主要考慮到露天桿架變壓器最大容量為400 kVA（各地供電公司規(guī)定會(huì)有差異，有的規(guī)定桿上最大為500 kVA），是成本最低的方案，亦即拆除后殘值較高、處理較方便的方案。第1臺(tái)施工電源先期建設(shè)，布置在主廠房區(qū)域（主要為臨建階段供電）；第2，3臺(tái)同時(shí)建設(shè)，1臺(tái)布置在倉(cāng)庫(kù)龍門吊區(qū)域，另1臺(tái)布置在在辦公、生活區(qū)域。此時(shí)3臺(tái)電源均為施工階段供電。

該電廠正式的廠用電源是2條220 kV線路送至GIS升壓站，然后通過(guò)主變、高壓廠變送到6 kV母線，其電氣主接線如圖1所示。

圖1 電氣主接線

由于電廠送出工程與廠內(nèi)安裝工期存在較大的時(shí)間差，因此考慮騰空1臺(tái)施工變，專門為電廠6 kV高壓廠用母線供電，以便先對(duì)已安裝設(shè)備的單體進(jìn)行調(diào)試，為電廠正式倒送電后的分系統(tǒng)調(diào)試、整體調(diào)試贏得時(shí)間。同時(shí)考慮到在設(shè)備安裝基本完成后，倉(cāng)庫(kù)龍門吊區(qū)域施工負(fù)荷較小，所以將此臺(tái)施工變改作為升壓變的電源是可行的。

因?yàn)槭桥R時(shí)使用升壓變，所以要考慮工程結(jié)束拆除后的利用問(wèn)題。如果新購(gòu)買1臺(tái)變壓器，則其參數(shù)可以根據(jù)實(shí)際需要定制，但工程結(jié)束拆除后會(huì)存在如何利用的問(wèn)題。因此，利用此電廠1臺(tái)生活變（6/0.4 kV，400 kVA干式變壓器，參數(shù)見(jiàn)表1）改為升壓變暫時(shí)使用，且其容量與施工變?nèi)萘空闷ヅ洹?/p>

表1 SCB10-400/6.3型400 kVA生活變參數(shù)

2 配變改為升壓變的相關(guān)問(wèn)題

理論上變壓器降壓、升壓是完全可逆的，但實(shí)際上卻存在問(wèn)題。因?yàn)樽儔浩饔幸粋€(gè)重要參數(shù)：安匝數(shù)，即1 V電壓對(duì)應(yīng)的匝數(shù)。線圈的電壓確定后，匝數(shù)也就確定了。由于變壓器存在損耗，在繞線圈時(shí)，二次線圈要多5 %的匝數(shù)，這主要是考慮到變壓器帶負(fù)荷后會(huì)有壓降。例如電廠常用的升壓變壓器，一次是低壓（接發(fā)電機(jī)），二次是高壓（連接電網(wǎng)），二次的線圈要增加5 %。另外，由于升壓變?yōu)殡娫磦?cè)，要比系統(tǒng)額定電壓高5 %，因此高壓側(cè)線圈還要再增加5 %的匝數(shù)。所以，如果配變（降壓變）做升壓用，低壓是一次，高壓是二次，高壓線圈應(yīng)該比額定電壓對(duì)應(yīng)線圈多5 %，而降壓變實(shí)際上是低壓線圈比額定電壓對(duì)應(yīng)線圈多5 %，一反一正，高壓線圈少了10 %，電壓也低了10 %，會(huì)使高壓側(cè)達(dá)不到額定電壓。在本實(shí)例中，由于降壓、升壓變幾乎背靠背安裝，所以低壓側(cè)損耗影響電壓不大，可以忽略；且如有影響，也可通過(guò)高壓繞組的分接頭來(lái)解決。

此外，變壓器的初級(jí)線圈一般都是繞在里面，次級(jí)線圈繞在外面，以減少漏磁（極小功率的變壓器例外）；反過(guò)來(lái)用時(shí)，起著主激磁作用的初級(jí)線圈到了外面，這也將導(dǎo)致變壓器發(fā)熱增加、效率下降。在本實(shí)例中，由于是作為升壓變臨時(shí)調(diào)試用，只需加強(qiáng)對(duì)發(fā)熱的監(jiān)視，可不考慮效率問(wèn)題。

最后，要解決配變作升壓變投運(yùn)時(shí)的勵(lì)磁電流問(wèn)題。一般規(guī)定，變壓器投運(yùn)需先高壓側(cè)激磁，以減少勵(lì)磁涌流。但在本實(shí)例中，因降壓變壓器10 kV側(cè)未設(shè)置開關(guān)，而是使用跌落式熔絲，且是分相操作；熔絲選擇是按1臺(tái)變壓器整定的，若讓其承受2臺(tái)變壓器的勵(lì)磁涌流，有熔斷風(fēng)險(xiǎn)。因此讓降壓、升壓變壓器同時(shí)帶電是不能實(shí)現(xiàn)的；故只能在2臺(tái)變壓器低壓側(cè)串裝低壓空氣開關(guān)，額定電流為630 A，用其來(lái)合、分升壓變，也即升壓變是低壓側(cè)先勵(lì)磁的，這與常規(guī)習(xí)慣不同。但實(shí)際使用中，此容量、電壓等級(jí)的變壓器先低壓側(cè)勵(lì)磁也是可行的。

3 配變升壓變電氣接線、注意事項(xiàng)及具體使用效果

3.1 電氣接線

配變改為升壓變的電氣接線如圖2所示。其升壓電源走向?yàn)椋?0 kV施工電源通過(guò)施工變→低壓斷路器（630 A空開）→連接電纜→升壓變→高壓電纜→6 kV I段母線的備用間隔（容量630 A）→6 kV I段母線→6 kV聯(lián)絡(luò)開關(guān)→6 kV II段母線。

圖2 配變改為升壓變的電氣接線

3.2 注意事項(xiàng)

（1） 到6 kV母線的電源相序要確保正確（與通過(guò)主變側(cè)受電時(shí)相比）。否則在正式電源恢復(fù)時(shí)，會(huì)發(fā)生廠用電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)、電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作反向等情況，其后果十分嚴(yán)重。若相序接錯(cuò)，雖可以通過(guò)換相來(lái)改變，但工作量巨大，還可能損壞設(shè)備。

（2） 升壓變本體高壓側(cè)需要增加1組避雷器進(jìn)行保護(hù)。

（3） 升壓變6 kV開關(guān)柜間隔的原繼電保護(hù)可以投用，定值按400 kVA變壓器整定；但母線的低電壓保護(hù)要停用。

（4） 原6 kV I段/II段的母線電源進(jìn)線開關(guān)要確?？煽繑嚅_（冷備用位置，并加鎖），防止6 kV電倒送至主變、220kV母線等設(shè)備。

（5） 6 kV母線受電后，由于母線、電纜都是容性負(fù)載，6 kV母線電壓會(huì)有容升效應(yīng)，建議將6 kV母線上廠用變壓器投運(yùn)一部分。一則平衡容升效應(yīng)；二則廠用低壓系統(tǒng)可以正常待用，小負(fù)荷電腦、空調(diào)等可以投入使用，380 V輔機(jī)也可錯(cuò)峰調(diào)試。

由于升壓變?nèi)萘繛?00 kVA，因此對(duì)大于250 kW的輔機(jī)，只能將其電動(dòng)機(jī)與泵的靠背輪拆開來(lái)測(cè)試轉(zhuǎn)向，其他輔機(jī)均可正常單體調(diào)試。具體調(diào)試內(nèi)容如表2所示。

表2 單體調(diào)試內(nèi)容

3.3 具體效果

對(duì)于6 kV閉式循環(huán)水泵（250 kW），試驗(yàn)前6 kV母線電壓為6.23 kV，啟動(dòng)時(shí)母線電壓下降到5.80 kV，啟動(dòng)后電壓上升到6.05 kV，停泵后電壓恢復(fù)到6.23 kV。因此，升壓變方案實(shí)施是成功的，它為機(jī)組后期的調(diào)試贏得了時(shí)間。該電廠在220 kV倒送電后，機(jī)組從點(diǎn)火、沖管、整套啟動(dòng)至72 h滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行結(jié)束僅用了35天。這極大節(jié)約了工程建設(shè)時(shí)間，保證了工程進(jìn)度。

4 結(jié)束語(yǔ)

理論上變壓器一次、二次完全可以逆向使用，但在實(shí)際逆向使用時(shí)要考慮多種因素，特別是有關(guān)安全性的措施。對(duì)于臨時(shí)性的使用，可考慮犧牲部分指標(biāo)，來(lái)滿足臨時(shí)工作需要。上述的配變改為升壓變就犧牲了效率、電壓等指標(biāo)，但達(dá)到了臨時(shí)使用的效果。此次逆向使用也為變壓器使用提供了一種新思路。

1 王 榕.火電廠建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)施工電源的設(shè)計(jì)和布置［J］.福建電力與電工，2001，21（3）：67-68.

2 李泉源.變電站設(shè)計(jì)中變壓器電壓分接頭的選擇［J］.電力安全技術(shù)，2011，13（11）：25-27.

2015-09-07。

俞立凡（1965-），男，高級(jí)工程師，主要從事發(fā)電廠管理工作，email：hzylf163@163.com。

林 翀（1989-），男，助理工程師，主要從事發(fā)電廠電氣專業(yè)運(yùn)行工作。

燕 林（1992-），男，本科在讀，參加院校自動(dòng)化專業(yè)學(xué)習(xí)。