超高壓自耦變壓器調壓方式分析

孟麗坤

摘要：超高壓自耦變壓器是輸電系統中的重要設備，已廣泛應用于輸變電系統，其調整電壓的能力和質量直接影響到系統的安全平穩運行。選擇合理、可靠的調壓方式對變壓器的安全運行尤為重要。

關鍵詞：超高壓;自耦變壓器;調壓方式;調壓位置;分接開關

引言

自耦變壓器又稱作聯絡變壓器是輸電系統中的重要設備，其調整電壓的能力和質量直接影響到系統的安全平穩運行。目前，超高壓自耦變壓器已廣泛應用于輸變電系統，本文對超高壓自耦變壓器的不同調壓方式、調壓位置進行比較論述，以便于讀者合理選擇超高壓自耦變壓器調壓方式。

1.超高壓自耦變壓器的特點

自耦變壓器的一次、二次繞組之間即有磁的耦合，還有電的聯系。具有如下特點[1]：

（1）計算容量小于額定容量，在同樣的額定容量下，自耦變壓器比普通電力變壓器使用的硅鋼片、銅線等主要材料少，成本低、體積小。

（2）在同樣的電流密度和磁通密度下，自耦變壓器的空載損耗和負載損耗相對低，效率高。

所以在超高壓電力系統中，廣泛采用自耦變壓器作為聯絡變壓器。

表1?常用超高壓自耦變壓器電壓組合

高壓側電壓kV

中壓側電壓kV

330kV自耦變

345

121

500kV自耦變

525

230

750kV自耦變

765

345

2.超高壓變壓器的調壓方式

目前國內電網用超高壓自耦變壓器都是調節中壓側電壓，調壓方式有線性調和正反調兩種，接線原理圖見圖1、圖2。HV是串聯繞組;MV是公共繞組;TV是調壓繞組;?A是高壓引出端子;Am是中壓引出端子;X是中性點引出端子。

圖1?中壓線性調壓接線原理圖?????????????????圖2?中壓正反調壓接線原理圖

2.1線性調壓

圖1所示中壓線性調壓，中壓側的電壓是MV和相應接入的TV的電勢之和，在不同分接時通過接入不同匝數的TV來實現中壓側的電壓調整。其高壓側的電壓是HV、MV以及TV的電勢之和。

在變壓器設計時，TV的匝數按照中壓側電壓調整的全范圍電壓確定;MV的匝數按中壓側最負分接電壓確定;確定HV匝數的電壓則是高壓側電壓減掉中壓側最正分接電壓[2]?[3]。

2.2正反調壓

圖2所示中壓正反調壓，中壓側電壓是MV和TV的電勢之和，通過分接開關的極性選擇器改變TV的接入方向，在正分接時TV的電勢與MV方向相同;負分接時TV的電勢與MV方向反;額定分接時TV不接入。其高壓側的電壓是HV和MV的電勢之和。

在進行變壓器設計時，TV的匝數按照中壓側電壓調整范圍的一半電壓確定;MV的匝數按中壓側額定電壓確定，確定HV匝數的電壓則是高壓側電壓減掉中壓側額定電壓。

2.3兩種調壓方式的對比

采用線性調壓方式時，變壓器HV、MV、TV的設計電壓之和是高壓側電壓;采用正反調壓方式時，變壓器HV、MV的設計電壓之和是高壓側電壓。顯而易見，采用線性調壓方式變壓器總的繞組匝數少，相應消耗的銅線少。

采用線性調壓的變壓器，TV在任何分接都參與工作;采用正反調壓的變壓器，TV在額定分接不工作，在正、負分接參與工作。因而，正反調變壓器在正、負分接的阻抗較額定分接波動較大。

另外，正反調的分接開關配置正負極性轉換裝置，開關造價相對高些;但線性調分接開關的調壓檔數是正反調分接開關的2倍，變壓器的引線數目也相應翻倍。對于無勵磁調壓變壓器，因調壓級數少，推薦選用線性調開關;對于有載調壓變壓器而言，因其調壓級數較多，若選擇線性調開關調壓引線數目翻倍，引線過多不僅生產中操作性差，也不便于控制引線間的絕緣距離，不推薦采用線性調開關。

3.典型超高壓自耦變壓器的調壓位置

國內電網用超高壓自耦變壓器的調壓位置有中壓線端調壓和中性點調壓兩種。中性點調壓的接線原理圖見圖3，中壓線端調壓的接線原理見上節圖2。

圖3?中性點正反調壓接線原理圖

3.1中性點調壓

調壓位置在中性點時，以表1中750?kV自耦變壓器為例，由于高壓側電壓在任何分接都是765/kV，即：。在不同分接時的大小和方向都是變化的，所以與也是變化的。可見，中性點位置的調壓為變磁通調壓，在調壓時變壓器的磁通是變化的，各個繞組的每一匝的電勢在不同分接時不同。

3.2中壓線端調壓

采用中壓線端調壓的變壓器，中壓側的電壓，高壓側的電壓。以表1中750?kV自耦變壓器為例，其MV的設計電壓是345/kV，HV的設計電壓為（765-345）/kV。各個繞組的每一匝的電勢在各分接不變，變壓器的磁通也恒定不變的。

3.3兩種調壓位置的對比

中性點調壓會造成三次側電壓隨調壓發生變化，如電壓波動較大不滿足運行要求時，還需采取措施進行補償。另外，其調壓是變磁通的，需適當放大鐵心截面，以保證變壓器的空載性能，在硅鋼片的用量上大于中壓線端調壓。

從分接開關的選擇考慮，中性點調壓的開關絕緣水平低，通過電流是MV的電流;中壓線端調壓的開關絕緣水平高，通過電流是中壓側線電流，調壓開關價格高于中性點調壓開關。但對于有載調壓變壓器來講，中性點調壓時開關級電壓約是中壓線端調的兩倍，雖然開關通過電流減小，但其級容量[4]仍大于中壓線端調壓。而級容量是有載開關選擇重要指標，如級容量不夠，開關將不能成功切換。

中性點調壓的變壓器電壓和阻抗波動大，對系統運行不利。除非在中壓絕緣水平超出現有分接開關的能力，或中壓側電流超出現有分接開關的能力時，考慮選擇中性點調壓。就表1所列超高壓自耦變壓器而言，在絕緣結構處理及開關選擇上都不存在問題，建議調壓位置選擇中壓線端。

4.結論

以上提供了對超高壓自耦變壓器調壓方式及調壓位置的綜合對比分析，在確定調壓方式和調壓位置時，可結合變壓器整體價格、損耗、電壓及阻抗波動要求、分接開關的絕緣水平、最大工作電流、級電壓等因素，選擇合適的調壓方式及調壓位置。

參考文獻：

[1]劉傳彝，侯世勇，許長華.電力變壓器設計與計算.變壓器.2011.06，2011.

[2]尹克寧.變壓器設計原理.中國電力出版社，2003.

[3]劉傳彝.電力變壓器設計計算方法與實踐.遼寧科學技術出版社，2002.

[4]朱英浩，沈大忠.有載分接開關電氣機理.中國電力出版社，2012.