主變壓器有載調(diào)壓控制回路優(yōu)化改進(jìn)

摘 要：針對(duì)電力系統(tǒng)中110kV及以上主變壓器有載調(diào)壓系統(tǒng)在檔位調(diào)節(jié)時(shí)無(wú)法正常調(diào)檔以及無(wú)法正常閉鎖有載調(diào)壓系統(tǒng)的不足，結(jié)合主變壓器有載調(diào)壓的設(shè)計(jì)原理，對(duì)主變壓器有載調(diào)壓控制回路中的不足展開(kāi)了詳盡的探討，探討后發(fā)現(xiàn)有載調(diào)壓控制回路的不足，是由于回路設(shè)計(jì)引起的。在本文中，我們首先對(duì)有載調(diào)壓變壓器的工作原理及其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了概述，在此基礎(chǔ)上，對(duì)主變壓器有載調(diào)壓控制回路優(yōu)化及改進(jìn)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：主變壓器；有載調(diào)壓控制回路；優(yōu)化改進(jìn)

中圖分類號(hào)：TM64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）26-0089-02

1 引 言

電壓作為反映電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著電力設(shè)備的使用壽命，同時(shí)還影響著電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。電壓過(guò)高會(huì)縮短電力設(shè)備的使用壽命，并為電力設(shè)備帶來(lái)安全隱患；而電壓過(guò)低則會(huì)對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響。為滿足電力設(shè)備電壓要求及電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定要求，大多數(shù)變電站都將無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器更換成了有載調(diào)壓變壓器，怎樣使這些變壓器的穩(wěn)壓、調(diào)壓作用得以最大程度的發(fā)揮，成了電力部門重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。

2 有載調(diào)壓變壓器工作原理與優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 工作原理

變壓器出線側(cè)電壓的波動(dòng)來(lái)自兩個(gè)方面：①進(jìn)線電源的電壓波動(dòng)；②用電負(fù)荷變化引起電壓降的變化。若電網(wǎng)中沒(méi)有調(diào)壓措施，則線路末端電壓波動(dòng)可達(dá)20%以上。負(fù)載的變化直接影響變壓器出線側(cè)的電壓。在變壓器容量不變的情況下，負(fù)載小，變壓器出線側(cè)的電壓偏高；負(fù)載大，變壓器出線側(cè)電壓則偏低。嚴(yán)重時(shí)，將造成停電事故。有載調(diào)壓變壓器可以結(jié)合系統(tǒng)的具體運(yùn)行狀況，在帶負(fù)荷的情況下隨時(shí)轉(zhuǎn)換分接開(kāi)關(guān)，確保電壓的質(zhì)量，并且分接頭的數(shù)量比較多，所調(diào)節(jié)的范圍也非常大。在使用有載調(diào)壓變壓器時(shí)，能夠結(jié)合最小負(fù)荷以及最大負(fù)荷時(shí)的分接頭電壓來(lái)選取各自合理的分接頭，這樣就能夠合理改變二次電壓的變化程度。變壓器的高壓側(cè)繞組終端區(qū)每相隔一定的線匝就抽出來(lái)一個(gè)接頭，然后將電源接在不相同的抽頭上，高壓繞組的有效匝數(shù)就隨抽頭的變化而變化，而低壓繞組的匝數(shù)是一定的，這樣一來(lái)，低壓繞組的電壓就能夠隨高壓繞組抽頭的變化而變化。有載調(diào)壓是將高壓側(cè)繞組分接頭連接到具有滅弧能力的開(kāi)關(guān)，并通過(guò)遙控手動(dòng)調(diào)節(jié)或自動(dòng)調(diào)節(jié)高壓側(cè)繞組的分接頭，以達(dá)到調(diào)節(jié)的作用。

2.2 載調(diào)壓器的優(yōu)點(diǎn)

2.2.1 保持電壓穩(wěn)定

變壓器及輸電線路均存在一定的阻抗，在電能的傳輸過(guò)程當(dāng)中，會(huì)發(fā)生電壓下降的現(xiàn)象，并伴隨著使用者的改變而改變，電壓自身產(chǎn)生的浮動(dòng)加上使用者側(cè)負(fù)荷拉動(dòng)電壓的上下浮動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致電壓產(chǎn)生相對(duì)較大的變化。在配電系統(tǒng)中，配電變壓器的主要任務(wù)是直接給用電負(fù)荷提供電能，配備有載調(diào)壓的變壓器，在電壓變動(dòng)超出規(guī)定值的時(shí)候，有載調(diào)壓變壓器的情況下就會(huì)有一定程度的延遲效應(yīng)，所以要對(duì)電壓進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，確保電壓保持在質(zhì)量范圍內(nèi)。

2.2.2 提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)意義

有載調(diào)壓變壓器有確保電網(wǎng)處于高壓水平工作的功能，使得無(wú)功功率的分配得到改善，線路損壞的幾率會(huì)降低，以此經(jīng)濟(jì)效益會(huì)增強(qiáng)。電壓質(zhì)量提高了，用電設(shè)備的使用壽命大大延長(zhǎng)，特別是計(jì)算機(jī)及精密儀器不會(huì)因?yàn)殡妷哼^(guò)高或過(guò)低而產(chǎn)生損壞的情況；避免了用戶分散安裝大量感應(yīng)調(diào)壓器、飽和電抗器、鐵磁諧振穩(wěn)壓器、補(bǔ)償式穩(wěn)壓器等調(diào)壓設(shè)備而造成的浪費(fèi)現(xiàn)象。

2.3 有載調(diào)壓變壓器的缺點(diǎn)

2.3.1 無(wú)法調(diào)節(jié)無(wú)功需求的平衡

在系統(tǒng)的無(wú)功功率不足的時(shí)候，電壓的承載量特征能夠使得在低電壓情況里維持穩(wěn)定的操作，然而當(dāng)無(wú)功功率缺額很大的時(shí)候，為了維持正常的水準(zhǔn)，有載調(diào)壓變壓器就會(huì)動(dòng)作，電壓就會(huì)提升，把無(wú)功功率缺額全都轉(zhuǎn)接到主網(wǎng)，進(jìn)而使得主網(wǎng)的電壓慢慢降低，在嚴(yán)重的時(shí)候?qū)?huì)引起系統(tǒng)的電壓崩潰。

2.3.2 降低變壓器運(yùn)行的可靠性

有載分接開(kāi)關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，在運(yùn)行及操作過(guò)程中，其故障將會(huì)直接影響到變壓器的正常工作。分接開(kāi)關(guān)因?yàn)槭艿浇^緣油及操作滅弧的影響，觸頭表面會(huì)出現(xiàn)燒損及氧化膜，引起觸頭之間的接觸電阻增加，導(dǎo)致局部出現(xiàn)高溫，進(jìn)而損壞觸頭的表面。其故障的方式重點(diǎn)包含觸頭損燒、齒輪損壞、筒體爆炸以及檔序錯(cuò)亂等等。近幾年來(lái)，電力系統(tǒng)中就出現(xiàn)過(guò)由于變電站的變壓器有載分接開(kāi)關(guān)的檔序混亂以及有載分接開(kāi)關(guān)出現(xiàn)問(wèn)題而引起的跳閘。

3 主變壓器有載調(diào)壓控制回路問(wèn)題分析

如果變壓器因?yàn)樨?fù)荷采集不準(zhǔn)確而發(fā)生有載調(diào)壓檔位動(dòng)作，保護(hù)裝置就能夠通過(guò)閉鎖其控制回路，來(lái)避免有載調(diào)壓裝置的誤動(dòng)作。在設(shè)計(jì)110kV及以上主變壓器有載調(diào)壓控制回路時(shí)，所使用的配置一般是以下兩種類型：測(cè)控裝置直接控制主變壓器有載調(diào)壓控制系統(tǒng)，如圖1所示；在測(cè)控裝置的輸出觸點(diǎn)與主變壓器的有載調(diào)壓控制回路結(jié)合之后，再控制主變壓器有載調(diào)壓系統(tǒng)，如圖2所示。

（1）由圖1、圖2可知，由于將主變壓器后備保護(hù)配置中的過(guò)負(fù)荷閉鎖調(diào)壓輸出接點(diǎn)與測(cè)控裝置或有載調(diào)壓的檔位控制器相接，如果主變壓器由于過(guò)負(fù)荷運(yùn)作而導(dǎo)致有載調(diào)壓檔位停止運(yùn)作時(shí)，測(cè)控裝置能夠有效地控制輸出閉鎖及控制有載調(diào)壓控制回路的輸出，使其無(wú)法遠(yuǎn)程對(duì)有載調(diào)壓進(jìn)行檔位操作，但因?yàn)橹髯儔浩饔休d調(diào)壓自身的控制回路與過(guò)負(fù)荷閉鎖的調(diào)壓控制觸點(diǎn)間沒(méi)有建立相應(yīng)的聯(lián)系，工作人員還是能夠?qū)χ髯儔浩饔休d調(diào)壓系統(tǒng)進(jìn)行就地檔位作業(yè)。因此，這種控制回路設(shè)計(jì)要想實(shí)現(xiàn)有載調(diào)壓系統(tǒng)檔位動(dòng)作閉鎖是有一定難度的，很難實(shí)現(xiàn)主變壓器過(guò)負(fù)荷閉鎖對(duì)有載調(diào)壓異常的保護(hù)作用。

（2）如果有載調(diào)節(jié)壓檔位沒(méi)有辦法正常運(yùn)行的時(shí)候，問(wèn)題重點(diǎn)出現(xiàn)在主主體變壓器有載調(diào)壓控制的回路的次級(jí)設(shè)置方式當(dāng)中，如圖2所示。因?yàn)殡妷涸诓粩嗟某霈F(xiàn)改變，主變壓器的檔位調(diào)節(jié)十分復(fù)雜，有些變電站需要每天調(diào)整齒輪位置十次以上，這很容易對(duì)有載調(diào)壓控制器造成損壞，質(zhì)量更好的有載調(diào)壓控制器可以工作幾個(gè)月，質(zhì)量差只能起到短暫的作用，從圖2中可以看出，測(cè)量和控制設(shè)備的控制輸出與有載電壓調(diào)節(jié)控制器之間存在“與”關(guān)聯(lián)，如果有載調(diào)壓控制器損壞，將直接引起主變壓器的負(fù)載調(diào)節(jié)。壓力位置調(diào)整使得電壓參數(shù)無(wú)法滿足電網(wǎng)的要求，從而嚴(yán)重干擾電壓合格率的提高。

4 改進(jìn)措施

為了彌補(bǔ)上述所闡述的缺陷，筆者給出了下述的改進(jìn)方案：

（1）解除主變壓器后備保護(hù)中的監(jiān)控設(shè)備，有載調(diào)壓控制器和阻斷調(diào)壓輸出觸點(diǎn)之間的連接，然后直接把過(guò)負(fù)荷閉鎖調(diào)壓輸出觸點(diǎn)接到有載調(diào)壓系統(tǒng)自身的控制回路當(dāng)中，結(jié)合圖1以及圖2，將“69，60”觸點(diǎn)直接連接到有載調(diào)壓系統(tǒng)的電源控制電路。當(dāng)主變壓器過(guò)載且禁止有載調(diào)壓齒輪時(shí)，觸點(diǎn)“69，60”被切斷并斷開(kāi)。

（2）取消測(cè)量和控制設(shè)備的控制輸出與有載調(diào)壓控制器之間的連接，并將兩者之間的環(huán)路改為“或”連接，如圖3所示。因?yàn)檩敵鲇|點(diǎn)的操作可靠性測(cè)量和控制設(shè)備相對(duì)較高，有載分接變速齒輪位置控制器的電源在正常運(yùn)行時(shí)切斷，控制輸出裝置用于控制主變壓器負(fù)載時(shí)的輸出。

5 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，主變壓器有載調(diào)壓控制回路的優(yōu)化有效避免了類似缺陷的反復(fù)發(fā)生，保證了主變壓器有載調(diào)壓齒輪控制的科學(xué)作用，使電壓參數(shù)能夠滿足電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的要求，提高電壓合格率，更好地改善主變壓器的過(guò)載保護(hù)，提高變電站運(yùn)行中主變壓器的可靠和安全系數(shù)。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-8-4

作者簡(jiǎn)介：陳 攀（1989-），男，漢族，四川廣安人，技師，助理工程師，本科，主要從事變電站一次設(shè)備檢修工作。