特高壓變壓器以及調壓補償變壓器的原理分析

王廣文

摘 要：伴隨著我國電力行業(yè)的不斷發(fā)展以及創(chuàng)新，我國電力行業(yè)的相關設備問題也逐漸受到了越來越多人的關注和重視。在一系列電力相關設備中變壓器無疑是非常重要的一個電力設備。變電站的有效運行，以及電力能源的有效輸出在很大程度上依賴于變壓器的有效運行。在變壓器設備當中，特高壓變壓器占據(jù)著非常重要的作用，伴隨著我國電力行業(yè)的不斷發(fā)展，我國電壓的不斷提升，特高壓變壓器實際應用范圍也變得越來越廣泛。文章主要針對特高壓變壓器以及相應的調壓補償變壓器的相關原理進行詳細的分析和闡述，希望通過文章的闡述以及分析能夠有效的提升我國特高壓變壓器設備的發(fā)展以及應用，同時也為我國電力行業(yè)的進一步發(fā)展以及創(chuàng)新貢獻力量。

關鍵詞：特高壓變壓器；調壓補償變壓器；原理；單獨補償變壓器；結構特點；分析

中圖分類號：TM41 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）24-0177-02

在我國變壓器設備領域，自耦變壓器有著非常多的優(yōu)點，主要的優(yōu)點有四個。首先是自耦變壓器能夠優(yōu)化并且提升變壓器在運行過程中的運行效率；其次是自耦變壓器能夠在保障功能的前提下減輕重量。再次自耦變壓器的結構緊湊，體積較小，最后是自耦變壓器具有超高的等級容量。因此在目前的特高壓變電器中，自耦變壓器的應用范圍非常的廣泛，并且在應用的過程中取得了較好的應用效果。在我國高壓電網(wǎng)中的應用效果尤為突出。自耦變壓器能夠通過自身系統(tǒng)的不斷完善以及優(yōu)化，提升變壓器在運行過程中的穩(wěn)定性。通常我國特高壓變電站中使用的變壓器都是一千千伏的自耦變壓器。自耦變壓器的一個基本功能就是能夠與進行主體的電壓變化，同時自耦變壓器還能夠單獨運行作為調壓補償變壓器使用。本文就是要對自耦變壓器的補償調壓方式進行研究，同時還要對自耦變壓器的差動保護相關原理以及相關方式方法來進行總結歸納，同時還要對自耦變壓器的相關配置進行補償原理的說明以及總結。通過上述的內容對特高壓變壓器在運行過程中的穩(wěn)定性進行概括以及證明。在實際的應用中自耦變壓器在運行的過程中能夠保障電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運行，穩(wěn)定運行，提升電網(wǎng)系統(tǒng)的運行效率。

1 簡要敘述特高壓變壓器的主要結構特點

相較于傳統(tǒng)形式上的變壓器，特高壓變電器的結構具有一定的特殊性。主要體現(xiàn)在特高壓變壓器采用的調壓方式為中性點的變磁通方式的調壓，在調壓的過程中還會設置相應的補償繞組來限制由于分接位置的改變而出現(xiàn)的電網(wǎng)低壓波動。從整體的變壓器調壓方式來看，特高壓調壓方式較為獨立，主要體現(xiàn)在變壓器的主體同變壓器的調壓補償采用分箱的方式進行布置。這樣的變壓器分布方式主要是由于特高壓變壓器的特點高電壓，大容量所導致的。目前我國電網(wǎng)系統(tǒng)中特高壓電網(wǎng)使用的變壓器主要為單項自耦形式的三項繞組特高壓變壓器。在變壓器設計的過程中采用的設計方式為：為了有效的保障特高壓變壓器的運行穩(wěn)定性以及可靠性，采用了中性點的設計調壓方式來進行電壓調整，同時自耦變壓器的調壓方式采用的是變磁通方式的調壓設計。在設計的過程中，低壓會伴隨著開關的分開位置的變化進行相應的變化和調整，但是在這一過程中，低壓會出現(xiàn)非常大的波動，因此我們在特高壓變壓器中還會設置相應的補償繞組來對波動進行相應的電壓補償。電壓補償繞組主要是通過串聯(lián)的方式并入低壓繞組中，這樣才能夠有效的實現(xiàn)低壓限制的控制目的。自耦變壓器的主要設計思路是調壓部分以及補償部分，這兩個部分分開設置；同時主體變壓器同調壓補償變壓器兩個部分分開設置。需要注意的是自耦特高壓變壓器在設計的過程中將主體的結構定義為并聯(lián)多柱的形式，這種設計形式最大的優(yōu)點就是能夠將變壓器的有效運輸距離縮短，這樣更加符合目前我國變壓器的設計要求，保障了特高壓變壓器的運行效率。

2 簡要敘述特高壓變壓器的主要組成部分

特高壓變壓器的主要組成部分為主體鐵芯，特高壓變壓器主體鐵芯在結構上有七個主要特點。首先是變壓器的主鐵芯的結構方式為單相五柱式的設計結構，采用三心柱的線圈結構形式；其次是主體鐵芯采用的鐵芯材料是應用進口的低損耗，但是高導磁的優(yōu)質晶粒。通過冷軋，疊技的方式進行全斜焊接，在加工的過程中采用的加工設備全部為進口加工設備，這樣能夠有效的保障特高壓變壓器的主鐵芯加工質量；第三變壓器主鐵芯內部為了有效的進行散熱，達到散熱的效果，在主鐵芯內部設置了相應的絕緣油道，實現(xiàn)散熱效果的目的，同時為了有效的防止主鐵芯過熱，還會在鐵芯拉板以及小芯片的位置進行開槽處理；第四特高壓變壓器采用的加緊方式也非常特別，采用了板式夾件，拉板以及上梁，鋼帶等部件來構成變壓器的加緊結構。上述加緊結構的組成部件在設計的過程中都需要進行相應的設計，在設計的基礎上進行優(yōu)化以及完善設計，要在機械強度上保障主體鐵芯的夾緊效果以及規(guī)避主體鐵芯出現(xiàn)短路狀況；第五是為了有效的保障主體鐵芯具有足夠的，有效的拉力，我們采用粘帶綁扎的形式來對鐵芯進行綁扎處理，在很大程度上能夠保障鐵芯的緊度以及圓度，效果非常好；第六是為了有效的控制鐵芯出現(xiàn)損耗狀況以及漏磁現(xiàn)象，我們在主鐵芯的位置上設計了漏磁屏蔽，能夠在一定程度上保障變壓器的漏磁以及損耗，同時還能夠有效的防止變壓器的過熱問題。最后是主鐵芯同相應的組成部件之間都進行了相應的絕緣處理，能夠通過相應的引線將電壓傳輸?shù)酵獠浚敝烈氲叵隆?/p>

3 簡要敘述調壓補償變壓器的主要調壓方式

在自耦變壓器的結構中，自耦變壓器有效的將調壓補償裝置從變壓器主體中進行了分離，這樣做的好處主要有三個。首先是能夠有效的保障變壓器的運輸安全。其次是能夠有效的保障自耦變壓器的運行穩(wěn)定性以及可靠性，最后是能夠保障變壓器的便捷維修。自耦變壓器在運行的過程出現(xiàn)問題也能夠很快的得到妥善處理，由于其補償器同變壓器主體進行了分離，因此在檢查和維修變壓器的過程中不會影響主變壓器的運行。自耦變壓器在調壓方式上主要有兩種形式，一種是無勵磁方式的調壓，另一種是有載方式的調壓。在這兩種調壓方式中，有載調壓方式的調壓器內部結構非常復雜，因此在價格方面也非常昂貴。因此在世界范圍內調壓方式主要采用的是無勵磁方式的調壓。但是也有個別國家采用的調壓方式為無分接頭形式的調壓器。真正意義上在實際運行中采用有載變壓器的國家只有德國以及日本。根據(jù)相關的統(tǒng)計數(shù)據(jù)得出，有載調壓變壓器在運行的過程中出現(xiàn)的事故較多，大多數(shù)有載調壓在事故率上都超過了無勵磁調壓。因此在經(jīng)濟的角度以及應用可靠性的角度分析，目前特高壓變壓器在調壓的選擇上最優(yōu)化的選擇還是無勵磁方式的調壓。endprint

除了上述的調壓方式以外，我國還會采用中性點的方式進行調壓。中性點調壓雖然結構簡單，價格便宜，但是由于這種方式對于絕緣的要求非常高，因此在運行的過程中會出現(xiàn)電壓偏移的問題。

4 簡要敘述調壓補償變壓器保護方式中的差動保護

4.1 簡述特高壓變壓器差動保護裝置的主要配置

具體指為調壓變和補償變分別配置相應的差動保護，其電流互感器均可采用雙重化配置。由于調壓補償變兩者繞組線圈的匝數(shù)占據(jù)總匝數(shù)的比例值相對較小，直接開展特高壓變壓器調壓變的試驗即可證明。調壓變產(chǎn)生時，將引發(fā)嚴重匝間故障，而當變壓器主體差動保護感受到差流幅值時，即遠遠超過了差動保護的起動定值。而當調壓變短路匝開始持續(xù)下降后，其變壓器的主體差動保護將不會起動。

4.2 簡述特高壓變壓器的差動保護具體原理

特高壓變壓器一般都是采用中性點無勵磁正反調壓的方式。其調壓的方式總共可設置出9檔的數(shù)值，將其額定檔位設定為5檔，即1至4檔位正檔，6-9檔為負檔。其將隨著調壓正負檔為相互間的切換，而導致其流通的一次電流也將隨之發(fā)生明顯的改變。當調壓裝置本身處在不同的檔位時，其調壓補償變的各個繞組參數(shù)也由此隨之改變，像調壓變調壓繞組、調壓變勵磁繞組以及補償變低壓勵磁繞組和低壓補償繞組等在每個檔位當中的額定電流都將呈現(xiàn)出明顯的差異性。而當調壓裝置出現(xiàn)兩個不相同的檔位時，其調壓變和補償變的繞組參數(shù)也將隨之發(fā)生變化。所以，調壓變和補償變差動保護裝置在1至9檔之間均具備1套定值，其在實際的運用當中，應當充分結合調壓裝置的檔位來選擇相應定值。

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