變壓器正反調(diào)壓原理及應(yīng)用實(shí)例

代永恒

摘 要：本文介紹了變壓器正反調(diào)壓原理，并結(jié)合具體變壓器正反調(diào)壓實(shí)例，簡介了正反調(diào)壓的工作過程及其注意事項(xiàng)，為檢修、運(yùn)行人員提供參考。

關(guān)鍵詞：變壓器; ?正反; ?調(diào)壓; ?應(yīng)用

1 ?前言

電力網(wǎng)的電壓，是隨運(yùn)行方式和負(fù)載的大小變化而變化的。電壓過高和過低，都會(huì)影響變壓器和供電設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。為滿足電壓質(zhì)量要求，需要改變變壓器一次繞組分接開關(guān)的位置來實(shí)現(xiàn)調(diào)壓。調(diào)壓方式可分為無載調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種。無載調(diào)壓需要在停電條件下，進(jìn)行電壓檔位調(diào)節(jié)，它一般是采用線性調(diào)壓方式，而有載調(diào)壓能在運(yùn)行狀態(tài)下帶負(fù)荷進(jìn)行電壓檔位調(diào)節(jié)，調(diào)壓方式有線性調(diào)壓、正反調(diào)壓和粗細(xì)調(diào)壓三種。大容量有載調(diào)壓變壓器主要采用正反調(diào)壓和粗細(xì)調(diào)壓兩種調(diào)壓方式，在相同條件下，因正反調(diào)壓比粗細(xì)調(diào)壓制造成本較低，且正反調(diào)壓變壓器絕緣結(jié)構(gòu)較簡單，而被廣泛采用。本文結(jié)合變壓器正反調(diào)壓應(yīng)用實(shí)例，對變壓器正反調(diào)壓的工作過程及調(diào)壓原理進(jìn)行介紹，可為同行提供借鑒和參考。

2 ?正反調(diào)壓工作過程

正反調(diào)壓適用于容量較大、電壓等級較高，且需要較多電壓檔位的變壓器中。不同于線性調(diào)壓的是，它是在有載分接開關(guān)上，安裝了一個(gè)極性開關(guān)，通過極性開關(guān)，既可以改變調(diào)壓繞組的匝數(shù)，還可以改變調(diào)壓繞組的繞向，在相同條件下，其調(diào)壓范圍為線性調(diào)壓的一倍。

主繞組與調(diào)壓繞組的同名端用“*”表示，極性開關(guān)的中性點(diǎn)K連接主繞組的尾端抽頭，中性點(diǎn)K也作為分接選擇開關(guān)的一個(gè)靜觸頭。 “+”、“-” 極性接頭分別連接調(diào)壓繞組的首、尾抽頭。當(dāng)極性開關(guān)K位于“+”位置時(shí)，主繞組與調(diào)壓繞組的繞向相同，產(chǎn)生的感應(yīng)磁通方向也相同，感應(yīng)電勢相加，并假設(shè)分接選擇開關(guān)從抽頭X1開始調(diào)整，在抽頭X1時(shí)，調(diào)壓繞組匝數(shù)最多，總繞組匝數(shù)為主繞組和調(diào)壓繞組匝數(shù)之和，此時(shí)對應(yīng)的高壓側(cè)電壓最高，相應(yīng)變壓器的直流電阻值最大。當(dāng)分接選擇開關(guān)向抽頭X2方向調(diào)節(jié)時(shí)，調(diào)壓繞組匝數(shù)逐級減少，對應(yīng)高壓側(cè)電壓也逐漸降低，直至抽頭X9時(shí)（此時(shí)，抽頭X9與抽頭K為同電位連接），調(diào)壓繞組匝數(shù)為零，高壓繞組全部為主繞組，此時(shí)對應(yīng)的電壓通常為額定電壓，相應(yīng)變壓器的直流電阻值也最小。

當(dāng)再繼續(xù)進(jìn)行檔位調(diào)整時(shí)，極性開關(guān)K開始動(dòng)作，由“+”切換到“-”，抽頭K向抽頭X1調(diào)整，（此時(shí)，抽頭X1與抽頭K也為同電位連接），高壓繞組仍為主繞組，對應(yīng)的電壓仍為額定電壓，當(dāng)從抽頭X1調(diào)到抽頭X2開始，調(diào)壓繞組與主繞組繞向相反，感應(yīng)磁通方向也相反，感應(yīng)電勢相減，繞組線圈在數(shù)目上雖然仍是主繞組線圈加上調(diào)壓繞組線圈，但繞組線圈實(shí)際有效匝數(shù)卻是主繞組線圈匝數(shù)減去調(diào)壓繞組線圈匝數(shù)，即繞組實(shí)際總匝數(shù)逐級減少，對應(yīng)高壓側(cè)的電壓則逐漸降低，直至抽頭X9時(shí)，對應(yīng)高壓側(cè)的電壓降至最低，此時(shí)變壓器的直流電阻值和極性開關(guān)K在“+”位置、分接選擇開關(guān)在抽頭X1時(shí)的值相同，同樣達(dá)到最大值。當(dāng)繼續(xù)電壓調(diào)節(jié)時(shí)，只能反向調(diào)節(jié)。當(dāng)分接選擇開關(guān)從抽頭K調(diào)回到X9時(shí)，極性開關(guān)K則由“-”切換到“+”。

某SFZ9-80000/110 型有載正反調(diào)壓變壓器，接線原理圖如圖1所示。其分接開關(guān)共有 17檔，8個(gè)升壓檔位，8個(gè)降壓檔位，9檔為標(biāo)準(zhǔn)檔位（9a、9b、9c為三個(gè)中間位置，且電位相等），變壓器電壓調(diào)整范圍是（110+8×1.25%）/35kV，表明每檔可調(diào)電壓為1375V。所對應(yīng)的分接開關(guān)指示檔位、極性開關(guān)位置、分接選擇開關(guān)位置、高壓分接電壓（電流）、高壓繞組匝數(shù)變化、低壓電壓變化之間的位置相互關(guān)系。

3 ?調(diào)壓原理

變壓器的基本工作原理就是電磁感應(yīng)原理。根據(jù)電磁感應(yīng)定律可以導(dǎo)出，感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與磁通鏈的線圈匝數(shù)及頻率之間的關(guān)系式為E1=4.44f N1BmS×10-8，E2=4.44f N2BmS×10-8，可得E1/E2=N1/N2，如果忽略變壓器的阻抗壓降，則U1/U2 =E1/E2=N1/N2=K。即U2=（N2/N1）U1成立。式中U1、U2一一、二次繞組電壓;N1、N2一一、二次側(cè)每相繞組的匝數(shù)，比值K稱為變壓器的變比。無論是有載調(diào)壓還是無載調(diào)壓，變壓器調(diào)壓基本原理都是通過調(diào)節(jié)繞組匝數(shù)，從而改變輸出電壓。

在實(shí)際應(yīng)用中，常把調(diào)壓裝置裝設(shè)在高壓側(cè)，這是因?yàn)樽儔浩鞲邏簜?cè)繞組匝數(shù)多、線經(jīng)小、通過電流小，因此通過調(diào)整高壓繞組上的抽頭，從而改變高壓繞組的匝數(shù)，而低壓繞組的匝數(shù)是固定不變的，這樣，變化的高壓繞組匝數(shù)和不變的低壓繞組匝數(shù)就構(gòu)成了不同的變比，而U1為高壓繞組電壓，來自上一級電網(wǎng)電壓，一般情況下不會(huì)改變，這樣，低壓繞組就可以隨高壓繞組接不同的抽頭而變出不同的電壓。

在變壓器的銘牌上，標(biāo)出每一分接開關(guān)檔位對應(yīng)一高壓分接電壓值和高壓分接電流值，各檔位對應(yīng)的電壓值是在不同的電源下進(jìn)行匹配調(diào)節(jié)用的，調(diào)檔改變繞組的匝數(shù)，可使其與相應(yīng)的電壓匹配。

4 ?應(yīng)用實(shí)例

我廠110kV型鋼變電站四臺(tái)主變均為SFZ9-80000/110型三相油浸風(fēng)冷有載調(diào)壓變壓器。調(diào)壓方式采用正反調(diào)壓，可通過分接開關(guān)，在不切斷變壓器負(fù)載電流的情況下，通過變換高壓側(cè)繞組分接頭，來改變高壓側(cè)繞組匝數(shù)，實(shí)現(xiàn)調(diào)整變壓器35kV側(cè)的輸出電壓。有載分接開關(guān)型號為CMIII-500Y/63C—10193W，分接開關(guān)共有 17檔，8個(gè)升壓檔位，8個(gè)降壓檔位，9檔為標(biāo)準(zhǔn)檔位。

假設(shè)目前變壓器分接開關(guān)檔位為8檔，如用戶側(cè)反映35kV系統(tǒng)電壓偏高，需要降低35kV側(cè)電壓時(shí)，分接開關(guān)檔位應(yīng)從8檔向7檔調(diào)節(jié)（極性開關(guān)K在“+”位置），此時(shí)110kV側(cè)繞組匝數(shù)N1增加，根據(jù)公式U2=（N2/N1）U1，因U1為變壓器110kV系統(tǒng)電源電壓，排除隨負(fù)荷的輕微波動(dòng)，一般是不變的，35kV側(cè)繞組匝數(shù)N2固定不變，當(dāng)110kV側(cè)繞組匝數(shù)N1增加時(shí)，35kV側(cè)電壓U2自然就降低了。

如果用戶側(cè)反映35kV系統(tǒng)電壓偏低，經(jīng)計(jì)算，分接開關(guān)檔位需從8檔向10檔調(diào)節(jié)，才能滿足要求時(shí)，極性開關(guān)K在“+”位置時(shí)，分接開關(guān)檔位先由8檔向9檔調(diào)節(jié)，當(dāng)分接開關(guān)檔位再由9檔向10檔調(diào)節(jié)時(shí)，極性開關(guān)K開始動(dòng)作，由“+”切換到“-”。該調(diào)壓過程中110kV側(cè)繞組匝數(shù)N1逐漸減少，根據(jù)公式U2=（N2/N1）U1，因變壓器110kV側(cè)進(jìn)線電源電壓U1不變，35kV側(cè)繞組匝數(shù)N2固定不變，當(dāng)110kV側(cè)繞組匝數(shù)N1減少時(shí)，35kV側(cè)電壓U2自然就升高了。

5 結(jié)束語

無論是正反調(diào)壓，還是其它形式的調(diào)壓方式，調(diào)壓原理都是一樣的。當(dāng)改變高壓側(cè)分接開關(guān)檔位時(shí)，并沒有改變高壓側(cè)的電壓，高壓側(cè)的電壓是系統(tǒng)電源的電壓，這個(gè)電壓只能隨負(fù)荷等參數(shù)波動(dòng)，是不受變壓器高壓側(cè)分接開關(guān)檔位控制的。當(dāng)改變高壓側(cè)分接開關(guān)檔位時(shí)，實(shí)際上是改變了高壓繞組的匝數(shù)。高壓繞組的匝數(shù)一旦改變了，它與低壓側(cè)之間的變比也就改變了，從而達(dá)到了改變低壓側(cè)電壓的目的。

對于高壓側(cè)調(diào)壓的降壓變壓器而言，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)系統(tǒng)電壓偏高，需要調(diào)低電壓時(shí)，分接開關(guān)檔位要向高（指高壓分接電壓高的檔位）調(diào)整;當(dāng)?shù)蛪簜?cè)系統(tǒng)電壓偏低，需要調(diào)高電壓時(shí)，分接開關(guān)檔位要向低（指高壓分接電壓低的檔位）調(diào)整，也就是人們常說的“低了低調(diào)，高了高調(diào)”。