試論電力變壓器無弧有載調壓技術

武志強（國網(wǎng)山西省電力公司孝義市供電公司，山西呂梁032300）

試論電力變壓器無弧有載調壓技術

武志強（國網(wǎng)山西省電力公司孝義市供電公司，山西呂梁032300）

當電力系統(tǒng)的電壓偏差參數(shù)超過一定程度時，系統(tǒng)的正常運行會受到一定影響，即客戶的供電需求無法得到有效滿足。電力變壓器無弧有載調壓技術是控制這一現(xiàn)象的關鍵。本文從電力變壓器的單相過渡過程入手，對電力變壓器無弧有載調壓技術進行分析和研究。

電力變壓器；無弧有載調壓技術；分析

1 電力變壓器的單相過渡過程

以電力變壓器的穩(wěn)定運行狀態(tài)為例，其等效電路如圖1所示。假定圖1中電路的k2和k1分別處于斷開和閉合狀態(tài)。當時間T為0時，將整個電力變壓器接入調壓繞組，并將k1和k2的當前狀態(tài)調整為相反狀態(tài)。

當電路中原邊電流的差值為0時，被接入調壓繞組的電阻與電感參數(shù)遠遠小于電路中主繞組的相關參數(shù)，因此其接入過程無法使得電力變壓器一次側電流產(chǎn)生暫態(tài)過程變化。因此可以認為：當電路中電流參數(shù)為0時，將調壓繞組接入電路中無法使得電力變壓器出現(xiàn)暫態(tài)變化[1]。

與電力變壓器的整個電路相比，調壓繞組的電感參數(shù)與電阻參數(shù)相對較小。當電力變壓器處于運行狀態(tài)時，調壓繞組分擔的電流參數(shù)相對較大，但電壓參數(shù)相對較小。繞組中環(huán)流的出現(xiàn)會對電路產(chǎn)生沖擊作用，進而影響晶閘管的使用性能以及有載調壓過程的進行。當這種沖擊作用達到一定程度時，電力變壓器可能產(chǎn)生電壓降落問題。為了避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，應該加強對k1及k2開關的調節(jié)，即當處于過零點狀態(tài)時，立即接通開關k2，同時將開關k1斷開。此時，系統(tǒng)中的開關支路及調壓繞組位置都無法出現(xiàn)環(huán)流，因此，電力變壓器可以正常運行。

圖1 基于穩(wěn)定運行狀態(tài)的電力變壓器等效電路

2 電力變壓器無弧有載調壓技術的動態(tài)控制方法

在實際運行狀態(tài)中，為了保證有載調壓系統(tǒng)的正常運行，需要要求控制系統(tǒng)注重二次側電壓電流值的變化情況。該檢測結果的作用在于：其能夠通過邏輯判斷過程完成電壓值的合理整定操作。在這種情況下，該功能可以結合有載調壓系統(tǒng)的實際需求通過電壓信號的優(yōu)化調整，保證電力變壓器的正常運行，進而滿足電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行需求[2]。

3 電力變壓器無弧有載調壓過程的仿真

這里分別從雙向狀態(tài)方面方面入手，對電力變壓器無弧有載調壓過程進行仿真分析：

就該方面而言，這里將雙向狀態(tài)電力變壓器的仿真操作實現(xiàn)目標設定為：由原始的85%額定電壓優(yōu)化為110%額定電壓。

電力變壓器的仿真操作：利用二進制編碼模式將變壓器中的4個調壓繞組仿真為1%額定電壓、2%額定電壓、4%額定電壓、8%額定電壓。整個仿真模型中起到關鍵調整作用的開關主要包含k11、k52及k0（晶閘管開關）。當k0處于接通狀態(tài)時，電力變壓器將會在主繞組的作用下進行；當該開關處于斷開狀態(tài)時，電力變壓器將在4個調壓繞組的作用下進行。此外，k11與k52的聯(lián)合控制作用對象為調壓繞組的電流。當這兩個開關的狀態(tài)發(fā)生變化時，調壓繞組的電流方向會發(fā)生相應變化。

4 基于電子技術的有載調壓方案

這里主要從以下幾方面入手，對基于電子技術的有載調壓方案進行分析：

4.1 晶閘管開關調壓方面

晶閘管開關調壓方案是在晶閘管制造工藝不斷發(fā)展的基礎上產(chǎn)生的。這種調壓方案是指：將檢測裝置加設在系統(tǒng)的負載回路位置，使得系統(tǒng)的電流及電壓參數(shù)處于被監(jiān)控狀態(tài)。除了基本的監(jiān)控記錄功能之外，檢測裝置還可以將獲得的電流與電壓參數(shù)結果傳輸至系統(tǒng)的微處理器部分，并與該部分形成一個閉環(huán)回路。當整個回路處于運行狀態(tài)時，該回路可以對晶閘管的觸發(fā)角產(chǎn)生良好的控制作用，該作用的產(chǎn)生使得整個系統(tǒng)的電壓得到有效控制。該方案與傳統(tǒng)調壓方式的對比情況如表1所示。結合目前該方案的實際應用情況可知，影響這種調壓方式推廣的因素主要是成本因素[3]。

表1 晶閘管開關調壓方案與傳統(tǒng)調壓方式的對比

4.2 機械式改進型調壓方面

這種調壓方案是指：將電子開關電路布設在機械式有載分接開關中。此時，整個系統(tǒng)的控制方式被調整為機械開關與電子開關聯(lián)合控制模式。與原本的調壓過程相比，這種聯(lián)合控制模式能夠更好地避免電力變壓器在分接頭轉換操作中產(chǎn)生電弧。從本質角度來講，由于機械式改進型調壓方案使得機械開關的兩端位置增加了一對處于反接狀態(tài)的晶閘管。在電力變壓器的實際運行過程中，當需要將系統(tǒng)中的某條支路斷開時，處于反接狀態(tài)的晶閘管可以被立即觸發(fā)。因此，系統(tǒng)中產(chǎn)生的回路電流會從晶閘管通過，過零狀態(tài)的出現(xiàn)使得晶閘管從觸發(fā)狀態(tài)轉化成關斷狀態(tài)，進而實現(xiàn)部分電流的分擔。就系統(tǒng)的機械觸頭位置而言，晶閘管的電流分擔功能使得該位置的電流參數(shù)顯著減小，因此電弧得到有效控制。

4.3 串接輔助線圈調壓方面

這種調壓方案是指：將升壓變壓器與三相變壓器串聯(lián)在一起，然后將升壓變壓器處于閑置狀態(tài)的繞組與處于反接狀態(tài)的晶閘管、變壓器繞組連接起來。此時，當晶閘管的電流過零特性處于出發(fā)狀態(tài)時，同相位電壓參數(shù)將被疊加在變壓器上，利用輔助電壓辦證疊加電壓與系統(tǒng)原本電壓參數(shù)的數(shù)值相同，進而實現(xiàn)對暫態(tài)過程及電弧的合理控制。

5 結語

從電力變壓器以往的運行經(jīng)驗可知，電弧及調壓操作中暫態(tài)過程的出現(xiàn)會從一定程度上影響變壓器的正常運行。為了改善這種現(xiàn)象，可以將無弧有載調壓技術作用在電力變壓器中，以此保證客戶用電需求的合理滿足。能夠實現(xiàn)該技術的方案主要包含晶閘管開關調壓方案、串接輔助線圈調壓方案、機械式改進型調壓方案等。在實際選用過程中，應該根據(jù)具體的投資成本、電力變壓器運行需求等選擇最佳的方案。

[1]張凱,楊少輝.電力變壓器無弧有載調壓方案[J].電氣技術,2015,10:55-58.

[2]胡群榮.大功率電力電子開關用于配電變壓器無弧有載調壓方案[J].電子世界,2013,24:46.

[3]董海波,王慶斌.電力變壓器無弧有載調壓技術的分析與討論[J].中國新通信,2016,01:113.