火電廠電除塵干式變壓器分接頭調(diào)壓分析應(yīng)用

王 浩

（國(guó)網(wǎng)能源神頭第二發(fā)電廠，山西 朔州 036011）

1 引言

大唐神頭發(fā)電有限責(zé)任公司#3機(jī)電除塵31段、32段共帶有28面電除塵升壓變高壓調(diào)節(jié)柜，因電源側(cè)開(kāi)關(guān)在2008年改造為NC9-400型真空接觸器，其線圈吸合電壓為（85%～110%）Us，Us為380 V，一年內(nèi)先后有幾臺(tái)接觸器線圈燒毀，在一定程度上影響了電除塵升壓變投運(yùn)率、除塵率。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)分析，是由電除塵段在最小運(yùn)行方式下電源側(cè)線電壓最高值約419 V及環(huán)境粉塵大、線圈整流模塊元件質(zhì)量不良等綜合原因造成。也曾考慮在接觸器控制線圈回路串電阻或改造接觸器線圈整流模塊以提高其工作電壓范圍等措施予以解決，但從二次回路降電壓不便實(shí)現(xiàn)。所以，從電除塵段電源側(cè)調(diào)低電壓是首選方案。

2 電除塵干式變壓器運(yùn)行方式及要求分析

2.1 設(shè)備概況

#3機(jī)電除塵段有兩臺(tái)工作變壓器、一臺(tái)備用變壓器，均為瑞士制造THT 7FN 2M/G型干式變壓器。其采用的調(diào)壓分接頭是簡(jiǎn)單的無(wú)勵(lì)磁分接開(kāi)關(guān)，設(shè)置在高壓繞組，中部連接板連接形式，共有5個(gè)分接擋位，分接范圍±2×2.5%，2-5分接頭是額定分接位置。

表1 #3機(jī)電除塵干式變壓器

2.2 無(wú)勵(lì)磁分接開(kāi)關(guān)調(diào)壓基本原理

分接開(kāi)關(guān)是變壓器繞組的抽頭變換裝置。在變壓器繞組中引出若干分接頭并與它連接，在變壓器無(wú)勵(lì)磁即不帶電情況下，通過(guò)手動(dòng)或電動(dòng)操作，由一個(gè)分接頭轉(zhuǎn)換到另一個(gè)分接頭，以改變繞組的有效匝數(shù)，即改變其電壓比，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)壓目的。

2.3 電除塵干式變壓器運(yùn)行方式

圖1 #3機(jī)除塵段電氣主接線圖

在電除塵干式變壓器的調(diào)壓分接頭調(diào)整之前要考慮接線和運(yùn)行方式。在一般情況下，#3機(jī)電除塵31段3BFC及32段3BFD工作電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)3BFC01和3BFD01處于工作位置合閘狀態(tài)，分段獨(dú)立運(yùn)行，30除備變是帶電空載運(yùn)行狀態(tài)，兩臺(tái)備用進(jìn)線開(kāi)關(guān)23處于斷位，作為電除塵兩個(gè)段備用電源（熱備用）。在電除塵工作變壓器其中一臺(tái)檢修時(shí)，存在不能停負(fù)載如除塵升壓變壓器或除塵振打電機(jī)等的情況，需要合上除塵段備用進(jìn)線開(kāi)關(guān)3BFC23或3BFD23給母線充電，不中斷對(duì)負(fù)載供電；或者在某臺(tái)電除塵工作變壓器過(guò)載運(yùn)行時(shí)，可合上除塵段備用進(jìn)線開(kāi)關(guān)3BFC23或3BFD23投入備用變壓器以分配負(fù)載，提高效率。所以，#3機(jī)電除塵變壓器存在并聯(lián)運(yùn)行的情況。

2.3.1 變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件（雙繞組變壓器）

變壓器并聯(lián)運(yùn)行是指同一變電站或發(fā)電廠內(nèi)兩臺(tái)或幾臺(tái)變壓器的出線端子與出線端子直接連接到公共母線上，同時(shí)對(duì)負(fù)載供電。

（1）接線組別相同，相位關(guān)系要相同，即時(shí)鐘順序數(shù)要相同。

（2）變壓比要相同，允許偏差也相同（允許偏差≤±0.5%），調(diào)壓范圍與每級(jí)電壓要相同。

（3）阻抗電壓（短路電壓）相同，允許偏差≤±10%，極限正分接位置阻抗電壓與極限負(fù)分接位置阻抗電壓要分別相同。

（4）容量比小于 3∶1。

2.3.2 不滿足以上條件產(chǎn)生的影響

（1）電壓比不同時(shí)，在并聯(lián)變壓器之間就有循環(huán)電流，影響變壓器出力。

（2）當(dāng)阻抗電壓不等時(shí)，則負(fù)載不能按容量比例分配，阻抗電壓較小的變壓器將有較多的輸出容量，有時(shí)會(huì)過(guò)負(fù)荷。

（3）接線組別不一致，將會(huì)造成短路發(fā)生。

（4）變壓器容量相差較大，則阻抗電壓亦將相差較大。

從表1可知，目前#3機(jī)3臺(tái)電除塵干式變壓器接線組別、變壓比、阻抗電壓（短路電壓）及變壓器容量比都滿足并聯(lián)運(yùn)行條件。若改變其調(diào)壓分接頭位置進(jìn)行調(diào)壓必然使其電壓比改變。下面，重點(diǎn)分析電壓比、調(diào)壓分接頭位置選擇的相關(guān)問(wèn)題。

3 調(diào)壓分接頭選擇分析

3.1 調(diào)壓分接頭電壓比

式中：k：變壓器電壓比；

U1e：變壓器一次繞組線電壓；

U2e：變壓器二次繞組線電壓。

分接頭2-5是現(xiàn)使用的額定電壓分接頭，k1>k3，k2>k3，3-6、3-5 是調(diào)高電壓分接頭，不必考慮；k4>k1，k3>k1，2-4、1-4 位置是實(shí)現(xiàn)降壓效果的兩個(gè)備選分接頭位置。

3.2 備選調(diào)壓分接頭與原分接頭電壓比差別

Δk1%>>0.5% Δk2%>>0.5%

所以，3臺(tái)電除塵干式變壓器分接頭降壓調(diào)整必須選用相同分接頭位置，才能滿足變壓器并聯(lián)運(yùn)行的電壓比要求。

3.3 調(diào)壓分接頭位置選擇近似推導(dǎo)

電除塵干式變壓器是降壓變壓器，應(yīng)用降壓變壓器分接頭的選擇方法。選擇變壓器分接頭，應(yīng)考慮最大和最小兩種運(yùn)行方式。據(jù)以往現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)檢數(shù)據(jù)記錄可知，電除塵干式變最大負(fù)荷值1320kW，2200A，高壓側(cè)電壓U1max為3.62kV；最小負(fù)荷480kW，800 A時(shí)，高壓側(cè)電壓U1min為3.6 kV。其低壓側(cè)實(shí)際電壓U2允許變動(dòng)范圍為380～418 V。參考短路電壓百分比Uk%和短路功率ΔPk值，以變壓器參數(shù)公式折算到高壓側(cè)短路阻抗值ZT=RT+jXT=0.0675+j0.621。

因從廠用6 kV段到電除塵變?yōu)殡娎|傳輸距離近，阻抗值很低，線路電壓降可忽略，系統(tǒng)電壓等級(jí)低，變壓器電壓損失的橫分量對(duì)電壓絕對(duì)值影響很小，也可忽略。

（1）最大負(fù)荷時(shí)，P=1 320 kW，COSΦ≈0.85,S=1 320+j818，按要求最大負(fù)荷時(shí)低壓側(cè)電壓不低于380 V，變壓器應(yīng)選分接頭電壓：

式中：UBmax：最大負(fù)荷時(shí)，變壓器應(yīng)選擇的高壓側(cè)分接頭電壓；

U2max：最大負(fù)荷時(shí)，變壓器低壓側(cè)電壓，380 V；

U1max：最大負(fù)荷時(shí)，變壓器高壓側(cè)電壓，6 270 V；

ΔUmax：最大負(fù)荷時(shí)，變壓器高壓側(cè)電壓損失；

U2e：變壓器低壓側(cè)額定電壓；400 V。

（2）最小負(fù)荷時(shí)，P=480 KW，COSΦ≈0.85，S=480+j297，按要求最小負(fù)荷時(shí)低壓側(cè)電壓不高于418 V，變壓器應(yīng)選分接頭電壓

式中：UBmin=（U1min-ΔUmin）U2e/U2min

UBmin：最小負(fù)荷時(shí)，變壓器應(yīng)選擇的高壓側(cè)分接頭電壓；

U2min：最小負(fù)荷時(shí)，變壓器低壓側(cè)電壓，418 V；

U1min：最小負(fù)荷時(shí)，按到變壓器高壓側(cè)電壓，6 235 V；

ΔUmin：最小負(fù)荷時(shí)，變壓器高壓側(cè)電壓損失；

U2e：變壓器低壓側(cè)額定電壓；400 V

（3）因無(wú)載調(diào)壓在正常運(yùn)行時(shí)變壓器分接開(kāi)關(guān)不能改變，故需取兩者平均值，根據(jù)計(jì)算出的UB可選擇與之最接近的分接開(kāi)關(guān)。

取最接近的分接頭：6 150 V，（2-4）位置，+2.5%擋。

3.4 最大和最小兩種運(yùn)行方式下電壓近似校驗(yàn)

選擇雙繞組變壓器分接頭時(shí)，二次側(cè)電壓U2應(yīng)按最大和最小負(fù)荷計(jì)算，校驗(yàn)所選分接頭是否能使變壓器低壓母線電壓滿足調(diào)壓要求。

式中：U1：變壓器高壓側(cè)實(shí)際電壓；

ΔU：變壓器的電壓損失（歸算到高壓側(cè)）；

U2e：變壓器低壓側(cè)額定電壓，400 V；

UB：變壓器高壓側(cè)調(diào)整后的分接頭電壓，6 150 V。

最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)變壓器低壓側(cè)母線實(shí)際電壓U2分別為：

均為超出允許變動(dòng)范圍，因此，所選擇分接頭位置是合適的。

經(jīng)以上對(duì)調(diào)壓分接頭選擇分析、校驗(yàn)，將調(diào)壓分接頭從2-5調(diào)整到2-4位置，符合實(shí)際負(fù)載工作電壓要求，能實(shí)現(xiàn)較好的降壓目的。

4 調(diào)整分接頭后直阻測(cè)量、變比試驗(yàn)、試運(yùn)行

4.1 直流電阻測(cè)量

表2 電除塵干式變高壓繞組直阻表

從表2直阻數(shù)據(jù)可知，3臺(tái)電除塵干式變調(diào)整分接頭到2-4位置后，變壓器高壓繞組直阻誤差符合規(guī)程要求。

4.2 電壓比試驗(yàn)

表3 電除塵干式變電壓比測(cè)量值

通過(guò)表3可看出，將3臺(tái)電除塵干式變壓器分接頭調(diào)整到分接頭位置（2-4）后，其變比誤差都小于+0.5%，完全符合《電力設(shè)備交接及預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》的要求。

4.3 沖擊合閘、送電試運(yùn)行

干式變壓器投運(yùn)規(guī)定,新投運(yùn)或大修后投運(yùn)前必須斷開(kāi)負(fù)載，在額定電壓下沖擊合閘5次，每次間隔時(shí)間不少于5 min。第一次受電后持續(xù)時(shí)間不少于10 min。變壓器運(yùn)行無(wú)異音、異味、運(yùn)行溫度正常，勵(lì)磁涌流不應(yīng)使保護(hù)裝置誤動(dòng)。空載運(yùn)行30min后無(wú)異常逐步加載至正常負(fù)載，24 h后投入正常運(yùn)行。

5 降壓效果

將電除塵干式變壓器分接頭位置調(diào)整到2-4后，其在空載狀態(tài)下降壓約15 V，負(fù)載狀態(tài)下降壓約15 V，滿足#3機(jī)電除塵段負(fù)載對(duì)電源電壓的要求。

6 結(jié)束語(yǔ)

#3機(jī)電除塵干式變壓器分接頭調(diào)整后，電除塵段負(fù)載運(yùn)行穩(wěn)定、正常。電壓是電能質(zhì)量的主要指標(biāo)之一，電壓偏移出允許范圍時(shí)，對(duì)用電設(shè)備具有很大影響。變壓器分接頭調(diào)壓適用于在系統(tǒng)無(wú)功功率平衡前提下，當(dāng)最大和最小負(fù)荷兩種情況下的電壓變化幅度不大且不要求逆調(diào)壓時(shí)，適當(dāng)調(diào)整普通變壓器的分接頭，即改變其電壓比就可滿足要求的情況。

由于缺乏瑞士制造THT 7FN 2M/G型干式變壓器出廠資料，在計(jì)算變壓器參數(shù)值存在誤差，在選擇電除塵變最小負(fù)荷時(shí)未考慮其功率因數(shù)的變化等。所以，文中關(guān)于應(yīng)選分接頭位置推導(dǎo)、校驗(yàn)是運(yùn)用電力網(wǎng)潮流的簡(jiǎn)化近似計(jì)算，為分析選擇變壓器調(diào)壓分接頭位置可行性可提供理論參考依據(jù)，論證調(diào)壓后低壓側(cè)母線電壓的偏移在負(fù)載允許電壓范圍內(nèi)。

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