變壓器正反調壓原理及應用實例

代永恒

摘 要：本文介紹了變壓器正反調壓原理，并結合具體變壓器正反調壓實例，簡介了正反調壓的工作過程及其注意事項，為檢修、運行人員提供參考。

關鍵詞：變壓器; ?正反; ?調壓; ?應用

1 ?前言

電力網的電壓，是隨運行方式和負載的大小變化而變化的。電壓過高和過低，都會影響變壓器和供電設備的安全可靠運行。為滿足電壓質量要求，需要改變變壓器一次繞組分接開關的位置來實現調壓。調壓方式可分為無載調壓和有載調壓兩種。無載調壓需要在停電條件下，進行電壓檔位調節，它一般是采用線性調壓方式，而有載調壓能在運行狀態下帶負荷進行電壓檔位調節，調壓方式有線性調壓、正反調壓和粗細調壓三種。大容量有載調壓變壓器主要采用正反調壓和粗細調壓兩種調壓方式，在相同條件下，因正反調壓比粗細調壓制造成本較低，且正反調壓變壓器絕緣結構較簡單，而被廣泛采用。本文結合變壓器正反調壓應用實例，對變壓器正反調壓的工作過程及調壓原理進行介紹，可為同行提供借鑒和參考。

2 ?正反調壓工作過程

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

主繞組與調壓繞組的同名端用“*”表示，極性開關的中性點K連接主繞組的尾端抽頭，中性點K也作為分接選擇開關的一個靜觸頭。 “+”、“-” 極性接頭分別連接調壓繞組的首、尾抽頭。當極性開關K位于“+”位置時，主繞組與調壓繞組的繞向相同，產生的感應磁通方向也相同，感應電勢相加，并假設分接選擇開關從抽頭X1開始調整，在抽頭X1時，調壓繞組匝數最多，總繞組匝數為主繞組和調壓繞組匝數之和，此時對應的高壓側電壓最高，相應變壓器的直流電阻值最大。當分接選擇開關向抽頭X2方向調節時，調壓繞組匝數逐級減少，對應高壓側電壓也逐漸降低，直至抽頭X9時（此時，抽頭X9與抽頭K為同電位連接），調壓繞組匝數為零，高壓繞組全部為主繞組，此時對應的電壓通常為額定電壓，相應變壓器的直流電阻值也最小。

當再繼續進行檔位調整時，極性開關K開始動作，由“+”切換到“-”，抽頭K向抽頭X1調整，（此時，抽頭X1與抽頭K也為同電位連接），高壓繞組仍為主繞組，對應的電壓仍為額定電壓，當從抽頭X1調到抽頭X2開始，調壓繞組與主繞組繞向相反，感應磁通方向也相反，感應電勢相減，繞組線圈在數目上雖然仍是主繞組線圈加上調壓繞組線圈，但繞組線圈實際有效匝數卻是主繞組線圈匝數減去調壓繞組線圈匝數，即繞組實際總匝數逐級減少，對應高壓側的電壓則逐漸降低，直至抽頭X9時，對應高壓側的電壓降至最低，此時變壓器的直流電阻值和極性開關K在“+”位置、分接選擇開關在抽頭X1時的值相同，同樣達到最大值。當繼續電壓調節時，只能反向調節。當分接選擇開關從抽頭K調回到X9時，極性開關K則由“-”切換到“+”。

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

3 ?調壓原理

變壓器的基本工作原理就是電磁感應原理。根據電磁感應定律可以導出，感應電動勢的大小與磁通鏈的線圈匝數及頻率之間的關系式為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、二次側每相繞組的匝數，比值K稱為變壓器的變比。無論是有載調壓還是無載調壓，變壓器調壓基本原理都是通過調節繞組匝數，從而改變輸出電壓。

在實際應用中，常把調壓裝置裝設在高壓側，這是因為變壓器高壓側繞組匝數多、線經小、通過電流小，因此通過調整高壓繞組上的抽頭，從而改變高壓繞組的匝數，而低壓繞組的匝數是固定不變的，這樣，變化的高壓繞組匝數和不變的低壓繞組匝數就構成了不同的變比，而U1為高壓繞組電壓，來自上一級電網電壓，一般情況下不會改變，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，標出每一分接開關檔位對應一高壓分接電壓值和高壓分接電流值，各檔位對應的電壓值是在不同的電源下進行匹配調節用的，調檔改變繞組的匝數，可使其與相應的電壓匹配。

4 ?應用實例

我廠110kV型鋼變電站四臺主變均為SFZ9-80000/110型三相油浸風冷有載調壓變壓器。調壓方式采用正反調壓，可通過分接開關，在不切斷變壓器負載電流的情況下，通過變換高壓側繞組分接頭，來改變高壓側繞組匝數，實現調整變壓器35kV側的輸出電壓。有載分接開關型號為CMIII-500Y/63C—10193W，分接開關共有 17檔，8個升壓檔位，8個降壓檔位，9檔為標準檔位。

假設目前變壓器分接開關檔位為8檔，如用戶側反映35kV系統電壓偏高，需要降低35kV側電壓時，分接開關檔位應從8檔向7檔調節（極性開關K在“+”位置），此時110kV側繞組匝數N1增加，根據公式U2=（N2/N1）U1，因U1為變壓器110kV系統電源電壓，排除隨負荷的輕微波動，一般是不變的，35kV側繞組匝數N2固定不變，當110kV側繞組匝數N1增加時，35kV側電壓U2自然就降低了。

如果用戶側反映35kV系統電壓偏低，經計算，分接開關檔位需從8檔向10檔調節，才能滿足要求時，極性開關K在“+”位置時，分接開關檔位先由8檔向9檔調節，當分接開關檔位再由9檔向10檔調節時，極性開關K開始動作，由“+”切換到“-”。該調壓過程中110kV側繞組匝數N1逐漸減少，根據公式U2=（N2/N1）U1，因變壓器110kV側進線電源電壓U1不變，35kV側繞組匝數N2固定不變，當110kV側繞組匝數N1減少時，35kV側電壓U2自然就升高了。

5 結束語

無論是正反調壓，還是其它形式的調壓方式，調壓原理都是一樣的。當改變高壓側分接開關檔位時，并沒有改變高壓側的電壓，高壓側的電壓是系統電源的電壓，這個電壓只能隨負荷等參數波動，是不受變壓器高壓側分接開關檔位控制的。當改變高壓側分接開關檔位時，實際上是改變了高壓繞組的匝數。高壓繞組的匝數一旦改變了，它與低壓側之間的變比也就改變了，從而達到了改變低壓側電壓的目的。

對于高壓側調壓的降壓變壓器而言，當低壓側系統電壓偏高，需要調低電壓時，分接開關檔位要向高（指高壓分接電壓高的檔位）調整;當低壓側系統電壓偏低，需要調高電壓時，分接開關檔位要向低（指高壓分接電壓低的檔位）調整，也就是人們常說的“低了低調，高了高調”。