一種電力變壓器橫向漏磁阻抗的計算方法

趙 楠 李建軍

(特變電工沈陽變壓器集團有限公司 遼寧 沈陽 110144)

一、概述

短路阻抗是變壓器的主要性能參數之一，對變壓器的抗短路能力以及電網的安全經濟運行有著重要影響。提高短路阻抗的計算精確度，一直設變壓器設計的重點。

短路阻抗包括電阻分量和電抗分量。對于大型電力變壓器來說(容量在6300kVA以上)電阻分量可忽略不計，短路阻抗通常指的是短路電抗。

常規(guī)變壓器的橫向漏磁阻抗要比縱向漏磁阻抗小得多，通常不進行計算。但是對于某些大容量變壓器，如無勵磁變壓器調壓線圈在線圈內部，以及某一個線圈高度比其它線圈小很多的情況，必須精確計算橫向漏磁阻抗，避免短路阻抗實測值與設計值偏差過大。

二、橫向漏磁阻抗的計算方法

我們選擇繞組中帶有無載調壓分接段的結構為例，高壓繞組線圈匝數沿軸向上分布不均勻，以及分接段在某些分接時不參與運行，這些都是引起不平衡安匝的主要原因(特別是自耦變壓器高壓實際匝數較少，分接段所占匝數比較多，在額定分接和最小分接時安匝不平衡的情況比較明顯)，所以，通常以高壓繞組為基準。高壓無載調壓采用兩路并聯，中部出線結構，現將高壓繞組一路劃分4個區(qū)域(如圖所示)：

第1區(qū)——繞組末端；第2區(qū)——繞組分接段；

第3區(qū)——繞組正常段；第4區(qū)——繞組首端。

其中：h,h’——高低壓線圈的區(qū)域高度；

W,W’——高低壓繞組各區(qū)域的匝數；

W2I,W2II,W2III——最大、額定、最小分接匝數。

圖1 繞組區(qū)域劃分圖、不平衡安匝分布圖(最大分接)

假定高壓繞組在最大、額定、最小分接下的總匝數分別為WI、WII、WIII,低壓繞組總匝數為W’。

計算高、低壓繞組的相對安匝和各區(qū)域的不平衡安匝(見表1、表2)。

表1 高低壓繞組各區(qū)域的相對安匝

表2 各區(qū)域的不平衡安匝

變壓器橫向漏磁場中包括m個漏磁組，第i個漏磁組包括n個區(qū)域，那么該漏磁組的等值漏磁面積：

式中：SAi——該漏磁組的等值漏磁面積；

RP——高低壓繞組的平均半徑；

Hj——第j個區(qū)域的平均高度；

aj-1aj——第j個區(qū)域的不平衡安匝百分數。

該漏磁組的洛氏系數：

該漏磁組的橫向漏磁阻抗：

如果變壓器的橫向漏磁場包括m個漏磁組，那么繞組的橫向漏磁阻抗為：

具體公式推導可查閱相關書籍，這里不再贅述。

三、橫向漏磁阻抗計算方法的應用

選取一臺三相自耦有載調壓變壓器，電壓比為354±16×0.9375%/118/34.5kV，調壓線圈為獨立線圈，低壓線圈在最外側，且低壓線圈電抗高度比高壓線圈上部小500mm，下部小350mm，線圈排列為鐵心-中壓-調壓-高壓-低壓。變壓器阻抗值的比較結果見表4。

表3 短路阻抗值的比較結果

四、結論

通過產品的試驗結果比較，我們可以得出結論：當安匝不平衡率較大時，采用上述方法來計算橫向漏磁阻抗，對于短路阻抗的精確度有較大提高。如果不計算橫向漏磁阻抗，設計值與試驗值偏差30%以上，遠遠超出IEC和GB的偏差范圍。