1 000 kV變壓器無載調壓開關控制系統研究

王曉亮，李 娜，陳 健，李 偉，逯 遙

（1.國網山東省電力公司檢修公司，濟南 250118；2.國網山東省電力公司電力科學研究院，濟南 250003）

1 000 kV變壓器無載調壓開關控制系統研究

王曉亮1，李 娜2，陳 健1，李 偉1，逯 遙1

（1.國網山東省電力公司檢修公司，濟南 250118；2.國網山東省電力公司電力科學研究院，濟南 250003）

1 000 kV變壓器具有獨特的調壓方式，需設置專門的調壓補償變壓器。首先介紹目前無載調壓開關控制策略存在的問題，進而說明設置與1 000 kV變壓器冷卻器控制系統電源回路相獨立的無載調壓開關電源回路的必要性和方法。現場應用證明了改進控制策略的可行性和實用性，對于1 000 kV變壓器無載調壓開關控制系統的設計以及故障分析具有一定的參考意義。

1 000 kV變壓器；無載調壓；控制策略；電源回路

0 引言

隨著我國國民經濟的飛速發展，用電需求日趨增長，電力行業的發展速度逐步加快，由于我國能源豐富的西部地區遠離經濟發達的東部地區［1］，為減少污染，實現以電代煤，以電代油的清潔能源輸送方式，同時滿足電能大容量、遠距離、低損耗、低成本的基本要求［2］，采用特高壓輸電系統成為必然。

特高壓變壓器是特高壓工程的核心設備之一［3］，其調壓方式具有特殊性，需設置專門的調壓補償變壓器，特高壓變壓器的無載調壓開關控制系統與其余電壓等級變壓器相比具有獨特性。設置與1 000 kV特高壓變壓器冷卻器控制系統電源回路相獨立的無載調壓開關電源回路對于功能的實現是必要的。

1 1 000 kV特高壓變壓器概述

1 000 kV特高壓變壓器主要由變壓器本體和調壓補償變壓器兩部分構成，調壓補償變壓器與本體變壓器是兩個獨立的部分，通過硬母線進行連接。以1 000 kV泉城特高壓變電站為例，如圖1所示為特高壓變壓器組裝結構圖。

調壓補償變壓器起到穩定中壓側電壓，并補償調整中壓側電壓過程中對變壓器低壓側電壓影響的作用。為實現以上功能，其調壓補償過程采用負反饋原理，即調壓繞組與主變壓器高壓繞組的串聯、低壓補償繞組與主變壓器低壓繞組的串聯都應按照負反饋的要求連接，電壓升高時使其降低，電壓降低時使其升高［4］。

圖1 1 000 kV變壓器組裝結構

2 無載調壓開關控制策略

為保證1 000 kV特高壓變壓器調壓功能的實現，需在調壓補償變壓器上設置無載調壓開關。無載調壓開關是變壓器在無勵磁狀態下改變繞組分接位置的一種裝置［5］，當可能作為電源側的變壓器高壓側以及中壓側開關均處于分位時，無載調壓開關控制回路導通，完成無載調壓過程。當變壓器高壓側或中壓側任一開關處于合位時，閉鎖無載調壓開關控制回路，防止發生帶負荷調壓。圖2所示為某特高壓變電站無載調壓開關控制回路。

圖2 無載調壓開關控制回路

圖2中，QF1為變壓器高壓側跳位繼電器常閉觸點；QF2為變壓器中壓側跳位繼電器常閉觸點；QF3為變壓器高壓側跳位繼電器常開觸點；QF4為變壓器中壓側跳位繼電器常開觸點；ZJ1為冷卻器控制回路中間繼電器；ZJ2為無載調壓開關控制回路中間繼電器。當變壓器高壓側與中壓側任一開關在合位時，ZJ1中間繼電器失電，ZJ1繼電器的常閉觸點閉合，冷卻器系統自動投入運行。當變壓器高壓側開關與中壓側開關均在分位時，ZJ2繼電器失電，ZJ2繼電器的常閉節點閉合，無載調壓開關控制回路接通。

但特高壓變壓器無載調壓開關電源往往取自變壓器冷卻器控制箱，與變壓器冷卻器系統取自同一電源。變壓器冷卻器控制邏輯為：當變壓器高、中壓側開關均處于分位時實現對變壓器冷卻器系統的閉鎖，當變壓器高、中壓側任一開關處于合位時，保證變壓器冷卻器系統的穩定運行。為實現變壓器高、中壓側開關均處于分位時對變壓器冷卻器系統的閉鎖，在變壓器冷卻器控制回路中串入變壓器高、中壓側開關的開關位置，當變壓器高、中壓側開關均處于分位時，變壓器冷卻器電源回路中串接的交流接觸器輔助觸點斷開，變壓器冷卻器系統電源回路失電實現其停運。若此時進行變壓器無載調壓，無載調壓開關控制邏輯為“1”，但因變壓器無載調壓開關與變壓器冷卻器控制系統共用一路電源，電源失電導致無載調壓開關電動機構電源失電，進而無法進行調壓操作。

3 改進的無載調壓開關電源回路控制策略

因特高壓變壓器結構的獨特性，若變壓器冷卻器系統與變壓器的無載調壓開關共用一路電源并且保證各項功能的實現，則需設置更加復雜的控制回路，大大提升控制回路造價。此外，復雜的控制回路將降低整個控制系統的穩定性，增加檢修人員的檢修難度。為實現1 000 kV變壓器高、中壓側開關位置閉鎖無載調壓開關控制系統功能的合理性，應設置與1 000 kV變壓器冷卻器系統電源回路相獨立的無載調壓開關電源回路。圖3為改進的無載調壓開關控制回路。

如圖3所示，變壓器冷卻系統電源回路與無載調壓開關電源回路獨立設計，即風機電機交流回路通斷由交流接觸器組1實現，無載調壓開關電機交流回路通斷由交流接觸器組2實現，變壓器冷卻系統與無載調壓開關電源回路分別接至兩路不同的交流進線，并由同一組直流控制回路控制兩組獨立的交流接觸器組，進而實現無載調壓開關及風冷控制系統的功能。獨立電源回路的設置既實現了變壓器高、中壓側開關均處于分位時對變壓器冷卻器系統的閉鎖，也實現了變壓器高、中壓側開關任一開關處于合位時對無載調壓開關的精確閉鎖，并保證了用戶對成本的要求。此外，回路的分開也很大程度降低了檢修難度。

圖3 無載調壓開關控制回路

4 現場應用

在1 000 kV泉城變電站驗收過程中，發現電源回路設計存在以上缺陷后，經過現場改進，從交流電源配電箱引單獨電源回路供無載調壓開關電動機構使用，如圖4所示為投入運行后的現場控制箱。

圖4 投入運行后的現場控制箱

采用一套控制回路可完成變壓器冷卻器系統及無載調壓開關的精確控制，實際工程應用驗證了本方案的可靠性。若由同一路交流電源供電則需采用兩套獨立控制回路，戶外端子箱的數量翻倍且控制回路復雜程度更高，經濟性不高。本方案克服了因1 000 kV變壓器結構的獨特性造成的冷卻器控制系統與無載調壓開關控制系統控制邏輯不一致導致的無載調壓開關電動機構電源失電問題。

5 結語

對于1 000 kV特高壓變壓器，設置與冷卻器系統電源回路相獨立的無載調壓開關電源回路，可以徹底解決冷卻器控制系統與無載調壓開關控制系統控制邏輯不一致導致的無載調壓開關電動機構電源失電問題。現場的工程應用證明，改進后的控制策略在保證經濟性的同時實現了冷卻器控制系統與無載調壓開關控制系統精確控制。

［1］楊振家，張成，劉海威，等.±800 kV特高壓直流輸電線路絕緣選擇［J］.山東電力技術，2016，43（5）：57-60.

［2］劉振亞.特高壓電網［M］.北京：中國經濟出版社，2005.

［3］朱文兵，周加斌，許偉，等.特高壓泉城站主變壓器現場局部放電試驗技術研究［J］.山東電力技術，2016，43（5）：1-4.

［4］賀家李，李永麗，李斌，等.特高壓交直流輸電保護與控制技術［M］.北京：中國電力出版社，2014.

［5］國網山西省電力公司.特高壓交流變電運維檢修技能培訓教材［M］.北京：中國水利水電出版社，2014.

1 000 kV Transformer No-load Voltage Regulating Switch Control System

WANG Xiaoliang1，LI Na2，CHEN Jian1，LI Wei1，LU Yao1
（1.State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250118，China；2.State Grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China）

Special regulation-compensation transformers are needed for 1 000 kV transformers due to itsunique voltage regulation mode.The problem of 1 000 kV transformer no-load voltage regulation switch control system is analyzed for UHV substations.The necessity and method of the no-load voltage regulating switch power supply circuit，which is independent of the power supply circuit of 1 000 kV transformer cooler control system，are illustrated.The feasibility and practicability of the improved control strategy is verified by field applications，which provides references for designs and fault analysis of the 1 000 kV transformer no-load voltage regulating switch control system.

1 000 kV transformer；no-load voltage regulating；control strategy；power circuit

TM403.4

B

1007－9904（2017）02－0046－03

2016-07-28

王曉亮（1987），男，工程師，從事電力系統繼電保護研究工作；

李 娜（1987），女，工程師，從事電力系統運行與控制研究工作；

陳 健（1983），男，工程師，從事電力系統繼電保護研究工作；

李 偉（1990），男，從事電力系統繼電保護研究工作；

逯 遙（1989），男，從事電力系統繼電保護研究工作。