用调压器实现变压器无励磁调压变有载调压的方法

用调压器实现变压器无励磁调压变有载调压的方法
杨明坤(四川宜宾变压器厂,宜宾644003)
摘要:简述了用调压器实现变压器无励磁调压改有载调压的原理,介绍了调压器容量的选择、运行及其保护。

关键词:变压器　调压器　有载调压　运行
Converting Off -Circuit T ap -Changing into On -Load
T ap -Changing of T ransformer by V oltage R egulator
Ya n g Mi n g k u n
Y ibin Transformer Factory ,Y ibin 644003
Abstract :The principle of converting off -circuit tap -changing into on -load tap -changing of transformer used by voltage regulator is presented.The capacity selection ,operation and protection of voltage regulator are introduced.
K ey Words :Transformer ,Voltage regulator ,On -load tap -changing ,Operation
1　调压原理
目前,将无励磁调压变压器改造成有载调压变压器有两种方法:一种是直接将原无励磁开关改为有载分接开关,称为直改法;另一种是增设一台有载调压器,称为间改法。

显然,直改法调压范围不大。

有的企业为了获得较大的调压范围,采用主变加匝的方法。

这种改造方法需动主变绕组,增加了不易保证质量的因素,因此,未得到推广。

而间改法可以满足较大调压范围的需求,且不动原主变绕组,很容易保证质量。

对于间改法,又有两种改造方式:一是在主变线端增设调压器,即线端调压,俗称“戴帽式”;另一种是在主变中点增设调压器,即中点调压,俗称“穿靴式”。

“戴帽式”所需调压器绝缘等级高,相间电压高。

“穿靴式”所需调压器
绝缘等级低,相间电压低,改造费用低于前者。

本文主要针对110kV 级的“穿靴式”间改法进图1　调压原理图
B 1
主变　B 2调压变　B 3
励磁变
行讨论,其调压原理如图1所示。

该图中图1a 和图1b 的调压原理不同。

实际上,当B 3变压比为1时,原理图1b 即为图1a 。

图1a 的调压原理可以用公式U =U 1+U 3来描述,在U 一定的情况下,改变U 3的大小,即能改变U 1的大小,从而改变U 2的大小,达到了调压的目的。

相反,当U 波动时,调节U 3的大小,保证U 1不变,
第36卷　第12期1999年12月 变压器
TRANSFORMER
Vol .36Dece m ber
No .121999
从而保证U 2不变,达到了提高供电质量的目的。

该调压原理类似于晶体管稳压原理,调变二次侧是取样器,一次侧是调整器,整个调变是放大电路。

下面简述调压器容量的选择、绝缘水平的确定、调压器试验及其运行。

2　调压器容量的选择
调压器高压绕组电流的选择,是根据需改
造的相应分接电流而定的。

如在主变额定电压分接改造,则调压器高压绕组电流即为主变额定电流。

高压绕组电压选择,是根据期望调压范围和改造分接电压而定的,如需±10%调压范围,则绕组电压为10%倍改造分接电压。

如对一台SF -31500Π110主变进行额定分接改造,调压范围±10%,则调压器电流为165.33A ,电压11kV ,容量为3×165.33×11=3150kVA ,调压器容量是比较小的。

3　调压器绝缘水平的确定
由于调压器二次侧与主变二次侧并联,一次侧与主变一次侧串联,改造后的主变中点移到调压器上,那么调变一、二次侧的主绝缘水平与主变相同。

但纵绝缘水平(冲击水平)则不一样。

纵绝缘水平需根据设计所选用绕组的结构型式、匝绝缘厚度而定。

因调压器的高压绕组匝数对应于调压范围,不论采用螺旋式还是圆图2　调压绕组接线图
筒式绕组结构,其接线图均一样,如图2所示。

显然,AB 两点间的绝缘强度决定冲击水平,即冲击水平由匝间或层间绝缘强度决定。

举例说,对1.95mm 匝绝缘,其冲击击穿电压是104kV ,若按1.5倍裕度,则调压器的冲击水平是LI69kV ,较调压器主绝缘冲击水平250kV 低
得多。

所以,对110kV 中点调压所需一台选用1.95mm 匝绝缘螺旋式结构的调压器来说,其
绝缘水平应当是:
二次侧为10kV 级:LI 69,AC 95ΠLI 69
,AC 95ΠLI 75,AC 35。

二次侧为6kV 级:LI 69,AC 95ΠLI 69,AC 95ΠLI 60,AC 25。

4　调压器的试验
调压器的例行试验,同于一般普通电力变
压器,只是型式试验中的冲击试验与一般电力变压器不同。

标准规定:冲击试验应在最大、额定、最小三个分接分别进行。

对调压器来说,最小分接应是±1分接。

由于调压绕组采用的是螺旋式或圆筒式结构,其匝间或层间(即级间)电容通过计算可知是比较大的,可达数个μF 或者更大。

在图3所示的冲击线路中,级间电容即为对地电容,而纵向电容是很小的,故而调压器的实际冲击特性很坏。

因此,除对调压器进行±1级冲击试验外,对其进行其他分接冲击试验,是无法确定冲击水平和没有意义的。

即对调压器进行的冲击试验是匝间或层间冲击试验,这亦即决定了对调压器需进行特殊保护。

图3　冲击试验接线图
5　调压器的运行
调压器的运行表现为调压系统的运行。

调
压系统的运行是否可靠,决定于电气保护是否正确可靠,因为调压器安匝非常平衡,其机械强度强于电气强度。

调压系统的等效阻抗决定系统的短路保护和零序保护。

从图4可以推导出双绕组主变改造后某一分接的等效阻抗:
Z K =K 21Z K 12+K 2
3Z K 34
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1　第12期 杨明坤:用调压器实现变压器无励磁调压变有载调压的方法
图4　等效阻抗图5　用户保护接线图图6　笔者建议保护接线图
式中,K 1=
11±C
,K 2=
C
1±C
,C 为正或
负某一分接所对应的调压范围;Z K 12=(r 1+r 2′)2+(x σ1+x σ2′)2,为主变短路阻
抗;Z K 34=(r 3+r 4′)2+(x σ3+x σ4′)2为调压
器某一分接对应阻抗。

从上式可以看出,调压系统正分接阻抗小于负分接阻抗,这与普通有载调压变压器是一样的。

如对一台额定电压为110kV ,阻抗为10.5%的主变进行额定分接改造,调压器极限
分接阻抗为6.5%,调压范围±10%,则用上式可以计算出正极限分接阻抗为8.73%,负极限分接阻抗为13%。

零序阻抗与短路阻抗近似相等。

对于改造的调压系统,可以通过测量短路阻抗和零序阻抗,重新调整保护。

在直接接地系统中,单相接地的中点稳态电位为:
U 0=KU Φ(K +2)
暂态过电压(最大值)为:
U 0g =
1.8KU Φ
K +2式中　K
电网系统零序、正序电抗之比U Φ
相电压
显然,U 0、U 0g 可以认为是不变的。

这样,用户采用了图5所示的对主变尾端及调变中点的过压保护方式(图中,FZ 1、FZ 2为35kV 或40kV 级避雷器)。

但这种保护方式是不能保护
调压器高压绕组的。

因为高压绕组的纵绝缘水平(冲击水平)是由匝间或层间绝缘强度决定的,其绝缘水平远低于FZ 1、FZ 2工频或冲击放电电压。

笔者认为,应采用图6所示的保护方
式才是正确可靠的。

所以,调压器制造厂应告
知用户调变高压绕组的绝缘水平,以便用户选择FZ 3。

至于调压系统的输出容量,可以用图7和公式P =3IU 来描述和计算。

图中实线箭头表示正分接(系统电压高于额定电压)时,电压电流方向;虚线箭头表示负分接(系统电压低于额定电压)时,电压电流方向。

图7　输出容量计算用图
从图中可以看出,正分接时,调压器输出
功率;负分接时,调压器吸收功率。

吸收的功率通过调压器高压绕组“反馈”回主变,用以提高匝压,保证输出电压。

当系统电压高于额定电压时,高多少倍,则调压系统增容多少倍。

系统电压低于额定电压时,低多少倍,则降容多少倍。

但在计算时,须注意两点:一是计算时主变高压绕组电流不变,即导线与油温差不变;二是增容降容是相对于主变额定容量而言的。

6　结论
(1)对用调压器实现电力变压器的无励磁
调压变有载调压时,其调压器的绝缘水平的确
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1 变压器
第36卷
运行维护
三相变压器带不对称负载运行的研究
金　明　王　忻　吴新振(青岛大学,青岛266071)
摘要:以精确的等效电路为基础,对Y yn0联结的三相变压器带不对称负载稳态运行进行了研究,并根据对称分量法和叠加定理,推导了有关的矩阵方程式,给出了计算一、二次电压与电流的公式。

关键词:三相变压器　不对称负载　对称分量　叠加定理　运行
Study on Three-Phase T ransformer Operation
with Asymmetric Load
J i n Mi n g,Wa n g Xi n a n d Wu Xi n z h e n
Qingdao University,Qingdao266071
Abstract:The steady operation of Y yn0connected three-phase transformer with asymmetric load is studied on the basis of accurate equivalent circuit.According to symmetric component method and superposition theorem,some matrix equations are deduced.The formulas for calculating primary and secondary voltage and current are given here.
K ey Words:Three-phase transformer,Asymmetric load,Symmetric component,
Superposition theorem,Operation
1　引言
三相变压器中的不对称运行现象是由外加电压的不对称和负载的不对称而引起的。

外加电压不对称这种情况的分析计算比较容易处理,笔者已做过研究并推导了用于计算的阻抗矩阵[1]。

但对于三相负载不对称这种情况,由于分析起来比较复杂,已有的文献鲜有涉及,有必要对此作深入的研究。

Y yn0联结的三相变压器经常用于容量不大的配电系统中。

使用这种联结方式可以节省绝缘材料和导线材料,更主要的是能利用每相
定不能采用常规电力变压器的确定方法,运行中的过电压保护,也不同于常规的电力变压器。

(2)主变改造后,调压器除自身有功消耗外,并非要消耗数千kVA容量;相反,在电网电压较高时还能增容。

(3)三绕组无励磁调压主变的改造,具有同双绕组一样的性质,改造已获得成功,运行情况良好。

(4)主变中点加有载调压器,从而实现无励磁调压改有载调压,能大幅度提高供电质量,是一条投资较少、见效较快、改造质量容易得到保证的电网改造途径。

参考文献
1 刘传彝.变压器中性点绝缘水平的分析.变压器, 1983,20(1):15～19.
第36卷　第12期1999年12月
变压器
TRANSFORMER
Vol.36
Dece m ber
No.12
1999。