一種電力變壓器橫向漏磁阻抗的計(jì)算方法

趙 楠 李建軍

(特變電工沈陽(yáng)變壓器集團(tuán)有限公司 遼寧 沈陽(yáng) 110144)

一、概述

短路阻抗是變壓器的主要性能參數(shù)之一，對(duì)變壓器的抗短路能力以及電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重要影響。提高短路阻抗的計(jì)算精確度，一直設(shè)變壓器設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

短路阻抗包括電阻分量和電抗分量。對(duì)于大型電力變壓器來說(容量在6300kVA以上)電阻分量可忽略不計(jì)，短路阻抗通常指的是短路電抗。

常規(guī)變壓器的橫向漏磁阻抗要比縱向漏磁阻抗小得多，通常不進(jìn)行計(jì)算。但是對(duì)于某些大容量變壓器，如無勵(lì)磁變壓器調(diào)壓線圈在線圈內(nèi)部，以及某一個(gè)線圈高度比其它線圈小很多的情況，必須精確計(jì)算橫向漏磁阻抗，避免短路阻抗實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值偏差過大。

二、橫向漏磁阻抗的計(jì)算方法

我們選擇繞組中帶有無載調(diào)壓分接段的結(jié)構(gòu)為例，高壓繞組線圈匝數(shù)沿軸向上分布不均勻，以及分接段在某些分接時(shí)不參與運(yùn)行，這些都是引起不平衡安匝的主要原因(特別是自耦變壓器高壓實(shí)際匝數(shù)較少，分接段所占匝數(shù)比較多，在額定分接和最小分接時(shí)安匝不平衡的情況比較明顯)，所以，通常以高壓繞組為基準(zhǔn)。高壓無載調(diào)壓采用兩路并聯(lián)，中部出線結(jié)構(gòu)，現(xiàn)將高壓繞組一路劃分4個(gè)區(qū)域(如圖所示)：

第1區(qū)——繞組末端；第2區(qū)——繞組分接段；

第3區(qū)——繞組正常段；第4區(qū)——繞組首端。

其中：h,h’——高低壓線圈的區(qū)域高度；

W,W’——高低壓繞組各區(qū)域的匝數(shù)；

W2I,W2II,W2III——最大、額定、最小分接匝數(shù)。

圖1 繞組區(qū)域劃分圖、不平衡安匝分布圖(最大分接)

假定高壓繞組在最大、額定、最小分接下的總匝數(shù)分別為WI、WII、WIII,低壓繞組總匝數(shù)為W’。

計(jì)算高、低壓繞組的相對(duì)安匝和各區(qū)域的不平衡安匝(見表1、表2)。

表1 高低壓繞組各區(qū)域的相對(duì)安匝

表2 各區(qū)域的不平衡安匝

變壓器橫向漏磁場(chǎng)中包括m個(gè)漏磁組，第i個(gè)漏磁組包括n個(gè)區(qū)域，那么該漏磁組的等值漏磁面積：

式中：SAi——該漏磁組的等值漏磁面積；

RP——高低壓繞組的平均半徑；

Hj——第j個(gè)區(qū)域的平均高度；

aj-1aj——第j個(gè)區(qū)域的不平衡安匝百分?jǐn)?shù)。

該漏磁組的洛氏系數(shù)：

該漏磁組的橫向漏磁阻抗：

如果變壓器的橫向漏磁場(chǎng)包括m個(gè)漏磁組，那么繞組的橫向漏磁阻抗為：

具體公式推導(dǎo)可查閱相關(guān)書籍，這里不再贅述。

三、橫向漏磁阻抗計(jì)算方法的應(yīng)用

選取一臺(tái)三相自耦有載調(diào)壓變壓器，電壓比為354±16×0.9375%/118/34.5kV，調(diào)壓線圈為獨(dú)立線圈，低壓線圈在最外側(cè)，且低壓線圈電抗高度比高壓線圈上部小500mm，下部小350mm，線圈排列為鐵心-中壓-調(diào)壓-高壓-低壓。變壓器阻抗值的比較結(jié)果見表4。

表3 短路阻抗值的比較結(jié)果

四、結(jié)論

通過產(chǎn)品的試驗(yàn)結(jié)果比較，我們可以得出結(jié)論：當(dāng)安匝不平衡率較大時(shí)，采用上述方法來計(jì)算橫向漏磁阻抗，對(duì)于短路阻抗的精確度有較大提高。如果不計(jì)算橫向漏磁阻抗，設(shè)計(jì)值與試驗(yàn)值偏差30%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出IEC和GB的偏差范圍。