变压器有载调压系统的发展现状和存在问题

变压器有载调压系统的发展现状和存在问题

发表时间：2017-03-28T10:26:23.010Z 来源：《电力设备》2017年第2期作者：侯志鹏

[导读] 本文分析了电力变压器的有载调压方法，研究变压器有载调压系统的发展现状和存在问题分析。

（晋能清洁能源光伏工程有限责任公司山西省太原市 030006）

摘要：电力变压器有载调压器在配电系统中已经被广泛的应用，越来越多的配电系统安装有载调压器，说明其在配电系统中具有重要的作用。本文分析了电力变压器的有载调压方法，研究变压器有载调压系统的发展现状和存在问题分析，对其现在及将来的发展作更加充分的了解。

关键词：电力变压器；有载调压；技术分析

1 变压器有载调压系统的介绍

电力变压器有载调压技术的定义是能够在带负荷的条件下调节变比的变压器。在电力系统中供电的可靠性和供电的质量一直都是电气研究的主要内容。衡量电能质量最重要的技术指标就是电压的稳定性，电压波动直接影响着电网的安全和经济运行。电网的每一个节点电压是随着负荷变化的，在电能的传输过程中电压损耗和功率损耗是不可避免的，离电源越远的节点，其电压偏差和功率的损耗越相同的电压下，电气设备的使用效率和使用寿命受实际运行屯压与额定电压的差值大小的影响，电网运行在非额定位时，不利影响的程度与电压偏差值的大小有关。电力系统普遍釆用了有载调压的手段，以此保证用电设备的使用效率并且延长其使用寿命，保证电力系统的稳定运行。釆用有载自动调压技术是稳定电力系统电压最有效的方法，即在变压器的一次侧或二次侧上接入有载分接开关（，通过的切换，改变调压绕组的工作状态，在带负荷运行的情况下改变了变压器的变比，以此达到电压调节的目的。在切换的过程中需要用到复杂的机械构件和电动部件，所以变压器在带负荷调压的过程中，机械触头的每一次接触和分离都会产生较大电弧，可能使触头烧毁，从而影响变压器的绝缘特性。有载分接开关由于存在机械传动部分，导致其调压响应时间长，动作速度，无法进行动态的有载调压，而且机械传动部分的故障率非常高，并且维护量大。有载调压的时刻不能准确控制，是因为机械开关存在的电动机构时期动作时间是分散性的，而且在调压过程在可能出现过渡过程，不利于电网的安全运行。故实现有载调压的无弧化是保证系统稳定运行和设备安全的必要措施。

2 变压器有载调压系统的发展现状

目前，变压器有载调压系统的研究主要分为无弧有载调压开关和有弧有载调压开关，但是国内对于无弧有载调压开关的了解并不深入，还处在其摸索阶段。现阶段无弧有载调压技术大致分为两种：机械开关与晶闹管配合调压的有载调压方式；另一种是直接用晶闹管替代有载分接开关的无触点有载调压技术。

基于晶闹管辅助传统的调压方案的优点是在机械关的切换时并没有电流通过电流，晶闹管开关承担切换过程中的电流，避免了电弧产生，少变压器维护的工作量可以相对减少，但是相比与单纯的机械式，这种开关的结构与控制更为复杂，出现故障后，需要非常高的技术进行修理，难以达到这种技术高度。

电力系统中有载调压变压器对于提高系统电压质量和供电可靠性方面具有重要的作用。但传统的有载调压变压器是由机械式有载分接开关调整其分接头和相关的电动部件完成的，分接开关带负荷切换时产生较大的电弧，容易烧蚀触头造成油污染，影响变压器的绝缘特性和使用寿命。电动操作机构容易出现故障，据有关数据统计，其故障率约占分接开关故障的，维护工作量大，制约了变压器有载调压作用的发挥。基于有载调压变压器在电力系统安全经济运行中的关键地位，一直以来都倍受该领域专家的关注，有载调压技术更是处于不断地探索和改进过程中。

同时，在实际情况下，大多数用电设备都允许有一定的电压偏移，允许的电压偏移是根据用电设备对电压偏移的敏感性和电压偏移对用电设备所造成后果的严重性而定。从技术上和经济上综合考虑供电和用电两个方面的情况，确定了反映整体利益的合理的允许电压偏移标准，各类用户的允许电压偏移在正常状况下为

35kv及以上电压供电的负荷士5%

10kv及以下电压供电的负荷士7%

低压照明负荷 +5%~--10%

农村电网一 +7.5%~-10%

在事故状况下，允许在上述基础上再增加5%，但正偏移最大不能超过+10%。

3 变压器有载调压系统的存在问题

无弧有载调压对于解决有载调压变压器中遇到的问题具有重要的帮助作用，但是由于技术与其他方面的种种限制，都没有进行深入的研究。虽然自二十世纪年代以来，国内外许多学者都想到利用电力电子器件的无弧断流特性来改善有载调压变压器的分接头转换过程，并进行了多方面的研究和探索，提出了多种方案，但由于工作的可靠性和制造成本问题，一直没有得到批量生产，在实际应用中也未得到最终认可。

电力电子技术的发展，给无弧有载调压方案改进带来了新的可能性。目前国内对有载调压开关的研究并不多，有载分接开关实现快速无弧化是这一领域的必然趋势，无弧调压开关技术正处于试验和摸索阶段。有效改善传统有载调压变压器在配电网络中的应用现状，关键是消除机械式有载调压开关进行分接头切换时所产生的电弧烧蚀触头问题。迄今为止，无弧调压的设计思想大体分两种，一种是完全取消机械式触头的大功率晶闸管实现有载调压，一种是机械触头与晶闸管相结合的混合式有载调压。国内提出的混合式调压方案中有一种是晶闸管辅助机械开关无弧有载调压，采用机械式开关与电力电子开关相结合的混合式调压，以电力电子开关为辅助，只在切换时使用晶闸管，正常运行时仍使用机械开关。该方案的优点是切换过程中机械开关的切换不会切断电流，避免了电弧产生，可有效延长机械开关的使用寿命。但是正常运行时的机械开关回路中始终串有电阻，造成大量能量损耗，而且开关结构与控制比单纯的机械式结构更为复杂，容易出现故障。所提出的一种完全取消机械和电动机构的电力电子式有载调压方案`，采用固态继电器电压过零触发和电流过零自动关闭的快速调节技术，每两个分接头间都串有两个固态继电器，并且取消了过渡电阻，切换动作迅速，无电弧产生。但是调压回路中的任何固态继电器的提前导通或延时关断都可能造成分接间短路或产生大的环流在选择最小变比时，通路中需要很多个固态继电器串联导通，很难保证变压器调压过程中的协调可靠控制。

相对来说，国外对无弧有载调压开关的研究起步较早，并提出了多种设计方案，但有的方案还处在试验阶段，有的因为在实际的应用