探究特高壓變壓器及調(diào)壓補(bǔ)償變壓器原理

王嘉薇

【摘 ?要】本文主要針對(duì)特高壓變壓器以及相應(yīng)的調(diào)壓補(bǔ)償變壓器的相關(guān)原理進(jìn)行了分析與探討，希望通過本文的分析能夠有效的提升我國(guó)特高壓變壓器設(shè)備的發(fā)展以及應(yīng)用，同時(shí)也為我國(guó)電力行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展以及創(chuàng)新貢獻(xiàn)力量。

【關(guān)鍵詞】特高壓;變壓器;調(diào)壓;補(bǔ)償變壓器;原理

伴隨著我國(guó)電力行業(yè)的不斷發(fā)展以及創(chuàng)新，我國(guó)電力行業(yè)的相關(guān)設(shè)備問題也逐漸受到了越來越多人的關(guān)注和重視。在一系列電力相關(guān)設(shè)備中變壓器無疑是非常重要的一個(gè)電力設(shè)備。變電站的有效運(yùn)行，以及電力能源的有效輸出在很大程度上依賴于變壓器的有效運(yùn)行。在變壓器設(shè)備當(dāng)中，特高壓變壓器占據(jù)著非常重要的作用，伴隨著我國(guó)電力行業(yè)的不斷發(fā)展，我國(guó)電壓的不斷提升，特高壓變壓器實(shí)際應(yīng)用范圍也變得越來越廣泛。

1特高壓變電站變壓器結(jié)構(gòu)分析

與傳統(tǒng)變壓器的形式相比，由于特高壓變壓器需要工作在較高電壓環(huán)境下，所以使得其結(jié)構(gòu)存在一些特殊性。其中，調(diào)壓方式對(duì)于特高壓變壓器而言，其通常采用中性點(diǎn)的變磁通方式，并且為了限制電網(wǎng)低壓波動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生，其需要設(shè)置補(bǔ)償繞組來輔助調(diào)壓工作的進(jìn)行。此外，特高壓變壓器具有獨(dú)立的調(diào)壓方式，例如：采用分箱的方式來對(duì)變壓器主體進(jìn)行布置。

目前，單相自耦式三相繞組特高壓變壓器在我國(guó)特高壓電網(wǎng)中較為常用。其中，為了提升特高壓變壓器的工作效率，其電壓調(diào)整方式通常設(shè)計(jì)為中性點(diǎn)形式。在調(diào)壓過程中，如果開關(guān)位置出現(xiàn)變化，則低壓也會(huì)隨之進(jìn)行調(diào)整與改變，并且會(huì)在低壓狀態(tài)下出現(xiàn)程度較大的波動(dòng)。因此，為了對(duì)電壓進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，需要在特高壓變壓器中設(shè)置補(bǔ)償繞組。在低壓繞組當(dāng)中，電壓補(bǔ)償繞組通常以串聯(lián)的形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便有效地完成低壓限制的工作。

補(bǔ)償部分以及調(diào)壓部分是自耦變壓器主要的設(shè)計(jì)思路，并且需要將上述兩個(gè)部分進(jìn)行分別的設(shè)置，同時(shí)分開設(shè)置主體變壓器以及調(diào)壓補(bǔ)償變壓器。此外，并聯(lián)多柱應(yīng)為自耦特高壓變壓器主要的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式，這是設(shè)計(jì)過程中需要特別注意的地方，以便提升變壓器的運(yùn)輸效率，從而使其更加滿足我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展的特點(diǎn)，對(duì)于提升特高壓變壓器的工作性能大有幫助。

2調(diào)壓補(bǔ)償變壓器的調(diào)壓方式分析

在主體變壓器當(dāng)中，可將調(diào)壓補(bǔ)償變壓器分離出來，以便更加有效地完成運(yùn)輸任務(wù)，并且可以保障主體變壓器的工作性能，降低維護(hù)工作強(qiáng)度。此外，如果相關(guān)的故障問題在調(diào)壓階段出現(xiàn)，也不會(huì)對(duì)彼此的工作情況造成干擾。在現(xiàn)階段，有載調(diào)壓以及無勵(lì)磁調(diào)壓是調(diào)壓補(bǔ)償變壓器主要的兩種調(diào)壓方式。此外，對(duì)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)而言，有載調(diào)壓的結(jié)構(gòu)方式更加復(fù)雜，所以，導(dǎo)致有載調(diào)壓需要較高的投資成本。在目前國(guó)外以及我國(guó)特高壓變電站中，無勵(lì)磁調(diào)壓方式在其中獲得了較多的應(yīng)用。與此同時(shí)，在對(duì)調(diào)壓故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，有載調(diào)壓裝置的故障發(fā)生數(shù)量占據(jù)故障總數(shù)的較大部分。由此可見，為了提升電力系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性與可靠性，降低維護(hù)與檢修成本，無勵(lì)磁調(diào)壓方式更加適用于特高壓變壓器。

中性點(diǎn)調(diào)壓是特高壓變壓器普遍選擇的調(diào)壓方式，并且其在調(diào)壓裝置以及調(diào)壓繞組等方面存在較多的優(yōu)點(diǎn)，例如：成本低以及制作工藝簡(jiǎn)單等。此外，對(duì)于中性點(diǎn)調(diào)壓方式而言，此種調(diào)壓方式會(huì)出現(xiàn)激磁以及電壓偏移等問題，但是將電壓負(fù)反饋回路應(yīng)用在特高壓變壓器當(dāng)中，使得電壓補(bǔ)償可以在勵(lì)磁繞組與調(diào)壓繞組中實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而將調(diào)壓過程中所出現(xiàn)相關(guān)問題而導(dǎo)致的影響降至最低，從而確保特高壓變壓器工作的穩(wěn)定性與可靠性。

3調(diào)壓補(bǔ)償變壓器的差動(dòng)保護(hù)

3.1無載調(diào)壓方式分析

對(duì)于現(xiàn)階段的特高壓變壓器而言，其具有更好的絕緣要求以及復(fù)雜的結(jié)構(gòu)外，特高壓變壓器同時(shí)還具有繞組多、容量大以及電壓等級(jí)高等特點(diǎn)，從而使得特高壓變壓器本體無法集成調(diào)壓補(bǔ)償變壓器。此外，此種設(shè)計(jì)方式可以確保變壓器本體可以在調(diào)壓補(bǔ)償變壓器出現(xiàn)問題后依然可以正常工作，極大地提升了變電作業(yè)的穩(wěn)定性。另外，主體串聯(lián)繞組主體公共繞組主體低壓繞組補(bǔ)償變壓器勵(lì)磁繞組調(diào)壓變壓器勵(lì)磁繞組補(bǔ)償變壓器繞組和調(diào)壓變壓器繞組分為用SV、CV、LV、BV、TV、LB、LT所指代。

無功調(diào)節(jié)是中性點(diǎn)無勵(lì)磁調(diào)壓的主要方式。其中，設(shè)置9擋調(diào)壓檔位，中間檔為5擋，負(fù)壓調(diào)節(jié)檔位為6～9，而正調(diào)壓檔位為1～4。當(dāng)對(duì)其進(jìn)行正調(diào)壓時(shí)，1～4擋分別從下到上依次對(duì)應(yīng)，而1擋所對(duì)應(yīng)的最高電壓為1.05Un。當(dāng)對(duì)其進(jìn)行負(fù)調(diào)壓時(shí)，6～9擋分別從下到上以此對(duì)應(yīng)，9擋所對(duì)應(yīng)的最低電壓為0.95Un。對(duì)于中壓側(cè)電壓而言，5擋所對(duì)應(yīng)的電壓為Un。當(dāng)有電壓變化在系統(tǒng)中出現(xiàn)時(shí)，則可對(duì)其進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，并且在補(bǔ)償變壓器的作用下，調(diào)壓過程可以保證低壓側(cè)電壓保持穩(wěn)定。其中，低壓側(cè)電壓的補(bǔ)償可通過設(shè)置在補(bǔ)償變壓器中的LB和BV來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。此外，為了確保各繞組中單匝繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)保持一致，可通過SV、CV、LV、BV、TV和LB、LT鐵芯繞組之間的電磁耦合來實(shí)現(xiàn)。如果電壓在中壓側(cè)有升高跡象，可將抽頭接入至正調(diào)壓檔位中，從而降低勵(lì)磁繞組與公共繞組中的電壓值，進(jìn)而降低串聯(lián)繞組SV感應(yīng)電壓，以此來確保高壓側(cè)繞組電壓保持不變。此外，當(dāng)降低中壓側(cè)電壓時(shí)，可在負(fù)調(diào)壓檔位中接入分接抽頭，從而提升公共繞組CV和勵(lì)磁繞組上的電壓，進(jìn)而升高串聯(lián)繞組SV上感應(yīng)電壓，以此來確保高壓側(cè)補(bǔ)償電壓保持穩(wěn)定。

3.2調(diào)壓補(bǔ)償變壓器保護(hù)配置

調(diào)壓補(bǔ)償變壓器常用的配置形式，調(diào)壓變壓器公共繞組側(cè)電流互感器（TA）補(bǔ)償變壓器星側(cè)TA調(diào)壓變壓器角側(cè)TA和補(bǔ)償變壓器角側(cè)TA分別由圖中的TA5、TA6、TA7、TA8所指代。其中，匝間故障為調(diào)壓補(bǔ)償變壓器常見的故障形式。此外，勵(lì)磁涌流會(huì)在調(diào)壓補(bǔ)償變壓器空投階段出現(xiàn)較大峰值，而因?yàn)樗贁啾Ｗo(hù)誤動(dòng)通常在配置速斷類保護(hù)情況下出現(xiàn)，所以速斷過流類保護(hù)不宜設(shè)置在其中。其中，TA5、TA6與TA7為調(diào)壓變壓器差動(dòng)保護(hù)的構(gòu)成部分，TA6和專用TA8構(gòu)成補(bǔ)償變壓器的差動(dòng)保護(hù)。與此同時(shí)，變化量差動(dòng)構(gòu)成的TA與差動(dòng)保護(hù)中的TA相一致。其中，各側(cè)TA的變化情況時(shí)變化量差動(dòng)的主要取值范圍，其變化量可以用來計(jì)算差流的具體大小，而且負(fù)荷電流不會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響。

結(jié)語

由此可見，將調(diào)壓補(bǔ)償變壓器單獨(dú)設(shè)計(jì)在特高壓變壓器之外，不僅可以將電壓進(jìn)行精準(zhǔn)的反饋，來確保低壓側(cè)電壓保持恒定狀態(tài)，而且可以極大地提升變壓器工作的穩(wěn)定性。此外，擋位的調(diào)節(jié)需要根據(jù)主變壓器實(shí)際工作情況來進(jìn)行控制，并科學(xué)合理地優(yōu)化擋位參數(shù)，對(duì)二次接線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后，將差動(dòng)保護(hù)配置在調(diào)壓補(bǔ)償變壓器當(dāng)中，可以使得特高壓變壓器的運(yùn)行效果大為提升。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司）