電力變壓器逆向使用實例分析

俞立凡，林 翀，燕 林（.杭州華電下沙熱電有限公司，浙江 杭州 3008；.中國計量學院，浙江 杭州 3008）

電力變壓器逆向使用實例分析

俞立凡1，林 翀1，燕 林2
（1.杭州華電下沙熱電有限公司，浙江 杭州 310018；2.中國計量學院，浙江 杭州 310018）

介紹了電廠施工電源的特點，分析了升壓、降壓變壓器的繞組特性；以某電廠低壓配變改為升壓變逆向使用為實例，說明了逆向使用的注意事項和具體效果。通過實例分析，拓展了變壓器實際使用的范圍。

變壓器；逆向使用；施工電源；勵磁電流

0 引言

變壓器是根據電磁感應原理，為交流電在各繞組之間變換電壓或電流的電氣設備。其繞組間的能量傳遞在理論上是完全可逆的；但在實際應用中，由于制造時已將變壓器定位于升壓或降壓，實際逆向使用時會存在一些問題。

某新建電廠由于送出工程延緩，在基建安裝完畢后，為節約倒送電后的調試時間，擬對已安裝設備先進行單體調試，故需要考慮從施工0.4 kV系統升壓至6 kV高壓為廠用電供電。

1 電廠施工電源的特點

隨著基建工程的推進，電廠施工用的電源設備需要逐步增加、搬遷、調整，工程竣工后往往又要全部拆除，故稱為“臨時電源”。由于工程的臨建費用有限，因此在對施工電源進行規劃時，既要考慮工程當前建設需要，又要適當考慮拆后利用、殘值問題；另外還要預計工程分階段、過渡和搬遷的可能性，根據工程進度合理、分期地投運、拆除。

一般來說，施工電源在工程建設中可分2個階段：臨建階段和施工階段。對于一個新建工程而言，臨建階段的施工電源為進場的臨時施工用電，主要用于前期臨時辦公準備、臨建生活準備和倉庫預制籌建的施工用電；施工階段的電源為現場土建、安裝和辦公用電。

該新建電廠裝機容量246 MW，共設置了3 臺400 kVA的施工電源。選400 kVA容量主要考慮到露天桿架變壓器最大容量為400 kVA（各地供電公司規定會有差異，有的規定桿上最大為500 kVA），是成本最低的方案，亦即拆除后殘值較高、處理較方便的方案。第1臺施工電源先期建設，布置在主廠房區域（主要為臨建階段供電）；第2，3臺同時建設，1臺布置在倉庫龍門吊區域，另1臺布置在在辦公、生活區域。此時3臺電源均為施工階段供電。

該電廠正式的廠用電源是2條220 kV線路送至GIS升壓站，然后通過主變、高壓廠變送到6 kV母線，其電氣主接線如圖1所示。

圖1 電氣主接線

由于電廠送出工程與廠內安裝工期存在較大的時間差，因此考慮騰空1臺施工變，專門為電廠6 kV高壓廠用母線供電，以便先對已安裝設備的單體進行調試，為電廠正式倒送電后的分系統調試、整體調試贏得時間。同時考慮到在設備安裝基本完成后，倉庫龍門吊區域施工負荷較小，所以將此臺施工變改作為升壓變的電源是可行的。

因為是臨時使用升壓變，所以要考慮工程結束拆除后的利用問題。如果新購買1臺變壓器，則其參數可以根據實際需要定制，但工程結束拆除后會存在如何利用的問題。因此，利用此電廠1臺生活變（6/0.4 kV，400 kVA干式變壓器，參數見表1）改為升壓變暫時使用，且其容量與施工變容量正好匹配。

表1 SCB10-400/6.3型400 kVA生活變參數

2 配變改為升壓變的相關問題

理論上變壓器降壓、升壓是完全可逆的，但實際上卻存在問題。因為變壓器有一個重要參數：安匝數，即1 V電壓對應的匝數。線圈的電壓確定后，匝數也就確定了。由于變壓器存在損耗，在繞線圈時，二次線圈要多5 %的匝數，這主要是考慮到變壓器帶負荷后會有壓降。例如電廠常用的升壓變壓器，一次是低壓（接發電機），二次是高壓（連接電網），二次的線圈要增加5 %。另外，由于升壓變為電源側，要比系統額定電壓高5 %，因此高壓側線圈還要再增加5 %的匝數。所以，如果配變（降壓變）做升壓用，低壓是一次，高壓是二次，高壓線圈應該比額定電壓對應線圈多5 %，而降壓變實際上是低壓線圈比額定電壓對應線圈多5 %，一反一正，高壓線圈少了10 %，電壓也低了10 %，會使高壓側達不到額定電壓。在本實例中，由于降壓、升壓變幾乎背靠背安裝，所以低壓側損耗影響電壓不大，可以忽略；且如有影響，也可通過高壓繞組的分接頭來解決。

此外，變壓器的初級線圈一般都是繞在里面，次級線圈繞在外面，以減少漏磁（極小功率的變壓器例外）；反過來用時，起著主激磁作用的初級線圈到了外面，這也將導致變壓器發熱增加、效率下降。在本實例中，由于是作為升壓變臨時調試用，只需加強對發熱的監視，可不考慮效率問題。

最后，要解決配變作升壓變投運時的勵磁電流問題。一般規定，變壓器投運需先高壓側激磁，以減少勵磁涌流。但在本實例中，因降壓變壓器10 kV側未設置開關，而是使用跌落式熔絲，且是分相操作；熔絲選擇是按1臺變壓器整定的，若讓其承受2臺變壓器的勵磁涌流，有熔斷風險。因此讓降壓、升壓變壓器同時帶電是不能實現的；故只能在2臺變壓器低壓側串裝低壓空氣開關，額定電流為630 A，用其來合、分升壓變，也即升壓變是低壓側先勵磁的，這與常規習慣不同。但實際使用中，此容量、電壓等級的變壓器先低壓側勵磁也是可行的。

3 配變升壓變電氣接線、注意事項及具體使用效果

3.1 電氣接線

配變改為升壓變的電氣接線如圖2所示。其升壓電源走向為：10 kV施工電源通過施工變→低壓斷路器（630 A空開）→連接電纜→升壓變→高壓電纜→6 kV I段母線的備用間隔（容量630 A）→6 kV I段母線→6 kV聯絡開關→6 kV II段母線。

圖2 配變改為升壓變的電氣接線

3.2 注意事項

（1） 到6 kV母線的電源相序要確保正確（與通過主變側受電時相比）。否則在正式電源恢復時，會發生廠用電動機反轉、電動操作機構動作反向等情況，其后果十分嚴重。若相序接錯，雖可以通過換相來改變，但工作量巨大，還可能損壞設備。

（2） 升壓變本體高壓側需要增加1組避雷器進行保護。

（3） 升壓變6 kV開關柜間隔的原繼電保護可以投用，定值按400 kVA變壓器整定；但母線的低電壓保護要停用。

（4） 原6 kV I段/II段的母線電源進線開關要確保可靠斷開（冷備用位置，并加鎖），防止6 kV電倒送至主變、220kV母線等設備。

（5） 6 kV母線受電后，由于母線、電纜都是容性負載，6 kV母線電壓會有容升效應，建議將6 kV母線上廠用變壓器投運一部分。一則平衡容升效應；二則廠用低壓系統可以正常待用，小負荷電腦、空調等可以投入使用，380 V輔機也可錯峰調試。

由于升壓變容量為400 kVA，因此對大于250 kW的輔機，只能將其電動機與泵的靠背輪拆開來測試轉向，其他輔機均可正常單體調試。具體調試內容如表2所示。

表2 單體調試內容

3.3 具體效果

對于6 kV閉式循環水泵（250 kW），試驗前6 kV母線電壓為6.23 kV，啟動時母線電壓下降到5.80 kV，啟動后電壓上升到6.05 kV，停泵后電壓恢復到6.23 kV。因此，升壓變方案實施是成功的，它為機組后期的調試贏得了時間。該電廠在220 kV倒送電后，機組從點火、沖管、整套啟動至72 h滿負荷連續運行結束僅用了35天。這極大節約了工程建設時間，保證了工程進度。

4 結束語

理論上變壓器一次、二次完全可以逆向使用，但在實際逆向使用時要考慮多種因素，特別是有關安全性的措施。對于臨時性的使用，可考慮犧牲部分指標，來滿足臨時工作需要。上述的配變改為升壓變就犧牲了效率、電壓等指標，但達到了臨時使用的效果。此次逆向使用也為變壓器使用提供了一種新思路。

1 王 榕.火電廠建設現場施工電源的設計和布置［J］.福建電力與電工，2001，21（3）：67-68.

2 李泉源.變電站設計中變壓器電壓分接頭的選擇［J］.電力安全技術，2011，13（11）：25-27.

2015-09-07。

俞立凡（1965-），男，高級工程師，主要從事發電廠管理工作，email：hzylf163@163.com。

林 翀（1989-），男，助理工程師，主要從事發電廠電氣專業運行工作。

燕 林（1992-），男，本科在讀，參加院校自動化專業學習。