電力變壓器無弧有載調(diào)壓技術(shù)的分析與討論

董海波 王慶斌

【摘要】 電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性是衡量電網(wǎng)質(zhì)量的重要標準之一，電力系統(tǒng)正常運行過程中電壓偏差過大會直接影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，不僅會造成用電設(shè)備的效率降低，還有可能導致用電設(shè)備由于過壓或過流而損壞。電力系統(tǒng)通常采用有載調(diào)壓的方法來調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓，從而保證電力系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定。本文主要對電力變壓器有載調(diào)壓技術(shù)進行了介紹和分析，對電力系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)有一定的參考價值。

【關(guān)鍵詞】 電力變壓器 有載調(diào)壓 電力電子技術(shù) 晶閘管

一、概述

變壓器的有載調(diào)壓技術(shù)是確保電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的有效措施，在配電網(wǎng)和發(fā)電廠中得到廣泛應(yīng)用。變壓器的有載調(diào)壓通常采用在變壓器線圈設(shè)置一定數(shù)量的分接頭，在不斷開負載的情況下，通過切換分接頭，實現(xiàn)改變電壓的目的。應(yīng)用機械式調(diào)壓分接開關(guān)轉(zhuǎn)換分接頭進行電壓調(diào)節(jié)是最常規(guī)的方法，但這種方式故障率高，使電力系統(tǒng)的可靠性降低。隨著電力電子技術(shù)的不斷進步，多種晶閘管無弧調(diào)壓技術(shù)被相繼提出，對改善變壓器無弧調(diào)壓的穩(wěn)定性有重要意義。

二、常規(guī)的有載調(diào)壓變壓器

通常應(yīng)用機械式有載分接開關(guān)是有載調(diào)壓變壓器有載調(diào)壓的主要方式。機械調(diào)壓變壓器的機械結(jié)構(gòu)往往比較復雜，同時，由于在分接開關(guān)帶載切換過程中很容易產(chǎn)生電弧，使觸頭的損耗加快，嚴重影響觸頭的使用壽命，而且電弧還會降低變壓器繞組的絕緣水平，甚至造成變壓器短路故障的發(fā)生，此外，電弧還會引起變壓器油品質(zhì)的降低。在電力系統(tǒng)的實際運行過程中，有載調(diào)壓分接開關(guān)的故障在變壓器故障中所占比重是比較大的。而且機械開關(guān)的動作時間一般為5秒，大都用于穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整。由于機械式有載調(diào)壓變壓器的種種弊端，新型的有載調(diào)壓方案的提出是十分必要的。[1]

三、基于電力電子技術(shù)的新型有載調(diào)壓方案

1、新型機械式改進型調(diào)壓變壓器。在常規(guī)的機械式有載分接開關(guān)的基礎(chǔ)上增加電子開關(guān)電路，則形成了改進型的機械式調(diào)壓變壓器，此種方式只需增加一個過渡電阻和一些晶閘管，采用電子開關(guān)和機械開關(guān)相配合的方式，抑制電弧在分接頭轉(zhuǎn)換過程中的產(chǎn)生。該方法的原理是在機械轉(zhuǎn)換開關(guān)的兩端并接一對反接的晶閘管，當需要斷開某支路時，晶閘管被觸發(fā)，回路電流從晶閘管回路流過，當回路電流過零時，晶閘管自動關(guān)斷，電流的持續(xù)時間少于半個周期，由于電流被晶閘管回路分得部分電流，機械觸頭流過的電流大大減小，從而有效的抑制了電弧的產(chǎn)生。該調(diào)壓方案的優(yōu)勢在于可以省去時間控制回路，晶閘管的觸發(fā)信號可以由機械開關(guān)發(fā)出，且對晶閘管的負荷能力要求比較低，即使晶閘管失控也不會對變壓器分接頭和變壓器本身造成危害，但其轉(zhuǎn)換速度較慢，不適合要求電壓調(diào)節(jié)速度較快的場合。[2]

2、串接輔助線圈型調(diào)壓變壓器。最早的串接輔助線圈調(diào)壓，采用調(diào)節(jié)晶閘管導通角的方式將可調(diào)電壓疊加到變壓器線圈上。其具體方法為，將三相變壓器和另外一個升壓變壓器串聯(lián)，升壓變壓器的另一繞組經(jīng)過一對反接的晶閘管和變壓器的第三繞組串接，當晶閘管過零觸發(fā)時，則將有一個同相位的電壓疊加到負荷上，為確保疊加電壓和原電壓相位相同，可在此基礎(chǔ)上增加一個輔助電壓。西門子公司提出了另外一種輔助線圈有載無弧調(diào)壓變壓器，其主要通過接入一個可調(diào)0.625%額定電壓的輔助線完成。控制電路中，開關(guān)和一對反接的晶閘管串聯(lián)后和另外一組串接的開關(guān)和反接晶閘管并聯(lián)。該方法操作過程比較復雜，故障率比較高，由于操作開關(guān)通常按照無弧標準選取，當晶閘管觸發(fā)出現(xiàn)誤動作時，很容易造成開關(guān)燒毀。

3、晶閘管開關(guān)型調(diào)壓變壓器。隨著晶閘管制造工藝的不斷進步，晶閘管的容量和性能有了很大的改善，使拋開機械開關(guān)的輔助，完全應(yīng)用高速微處理器控制晶閘管開關(guān)切換調(diào)壓成為可能。該方法通過在負載回路安裝檢測模塊，獲得電壓電流數(shù)據(jù)，并反饋到微處理器，形成閉環(huán)回路，控制晶閘管的觸發(fā)角，達到調(diào)節(jié)回路電壓的目的。該調(diào)壓方式的相應(yīng)速度快，且可以實現(xiàn)無極連續(xù)調(diào)壓，由于智能控制器的引入，可以對動作過程進行更好的監(jiān)控，且具有故障報警功能，符合電力系統(tǒng)智能化的要求。但其對晶閘管的要求較高，雷電沖擊或晶閘管本身的故障都有可能造成晶閘管的損壞，對系統(tǒng)可靠性造成影響，相對而言其投資也比較大，運行維護成本也較高。但隨著電力電子技術(shù)的不斷進步，該調(diào)壓方式必將成為有載無弧調(diào)壓的主流。[3]

四、結(jié)論

無弧有載調(diào)壓變壓器技術(shù)是電力系統(tǒng)的重要研究對象，對維持電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定有著重要作用，是確保電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的重要保障。各種先進的無弧有載調(diào)壓變壓器被應(yīng)用于電力系統(tǒng)調(diào)壓工作中，為電力系統(tǒng)的正常運行保駕護航。由于晶閘管調(diào)壓的優(yōu)越性，隨著電力電子技術(shù)的不斷進步，該調(diào)壓方式必定成為電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的主流。因此，要加大晶閘管調(diào)壓技術(shù)研發(fā)工作的人力和物力投入，盡可能快的提高無弧有載調(diào)壓技術(shù)的發(fā)展。

參 考 文 獻

[1]張德明.有載分接開關(guān)國內(nèi)現(xiàn)狀及發(fā)展動向[J].變壓器，2000，37（1）：36-39.

[2]吳畏.晶閘管有載分接開關(guān)[J].高壓電器.40（1）：48-49，52

[3]王金麗.配電變壓器無弧有載調(diào)壓技術(shù)研究[D].中國電力科學研究院，2006.