变压器有载调压的原理

变压器有载调压的原理集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
变压器有载调压的原理：
变压器的高压绕组终端区隔一些线匝就抽出一个接头，电源接在不同的抽头上，高压绕组的实际线匝数就不同，而低压绕组的线匝数是固定的，这样，变化的高压绕组匝数和不变的低压绕组匝数就构成了不同的变比，根据变压器变压的原理，低压绕组就可以随高压绕组接不同的抽头而变出不同的电压；
高压绕组的抽头可以在线圈的电源侧，也可以在中心点侧，这都能不能改变其基本原理。

所以220KV以下的变压器抽头一般设在电源侧，更高电压的变压器抽头就设在高压绕组的中心点侧了；
变压器一般都带抽头，以便现场根据实际电压来调整电压值。

但是无载调压占多数，主要是一般地区的电压变化不是那么频繁和幅度那么大，可以不用时时调整；但是有些地方对于电压要求比较严，有些地方的电压常常变化，就得使用有载调压了。

有载调压就是将上述绕组抽头都接在有灭弧能力的开关上，在外部通过远方控制手的或自动调节电源好这些抽头的连接，从而达到随时调整低压绕组输出电压的目的。

调整时，这些开关先与需要的那个抽头接上，然后断开原来接通的抽头，因为有电压好运行电流的存在，所以跳开的开关与我们使用的其他电源开关一样，要灭弧后断开。

什么情况下不允许调整变压器有载调压装置的分接头？
(1)变压器过负荷运行时（特殊情况除外）；
(2)有载调压装置的轻瓦斯动作报警时；
(3)有载调压装置的油耐压不合格或油标中无油时；
(4)调压次数超过规定时；
(5)调压装置发生异常时。

500kV变压器也是用的有载调压厉害！
单从有功潮流方向还不能确切判断如何调整，还得看无功方向，我仅凭经验简单说明一下，但还得进行深层分析，以500kV侧CT为参考点：
第一相限：即有功、无功由500kV流向220kV，500侧电压高说明500kV侧无功过剩，可根据电网运行数据计算需方的无功需量，这种情况一般来讲，调底有载开关档位起不到多大作用，应降低500kV侧系统（发电机无功出力）或投电抗器来实现；
第二相限：即有功由220流向500，无功由500流向220，500侧电压高还是说明500kV 侧无功过剩，调节方式同上；
第三相限：即有功、无功均由220流向500，这种情况一般不会导致500kV过压，除非220侧电压超得太多，也可以调高有载开关档位（类似升压变）；
第四相限：即有功由500流向220，无功由220流向500，说明220侧无功过剩，也可以调高有载开关档位，或投电抗器或降低220侧系统无功；
有载开关调节都很困难，500kV一般都由电容、电抗器来调节或调发电机AVR，很方便。

以上内容仅为鄙人观点，若有错误，尽请谅解，能力有限，请多指教。

主变压器的有载调压开关操作规程
110kV主变使用的ZY－I－III300/110－±8有载调压分接开关是镶入型的，具有单独油箱和小油枕的开关。

??有载分接开关的油温不得高于100℃，不低于-25℃。

触头中各单触头的接触电阻不大于
500μΩ。

??检修后及新安装的有载调压开关投入使用前，必须进行下述程序进行操作试验检查。

1. 投入使用前必须熟悉使用说明书的各项要求，先手动操作后电动操作。

2. 操作试验：在电动机控制回路施加电压之前，检查供给电源的额定值是否与所要求的数值一致。

检查电动机的电源相序是否正确，若电源相序错，则断路器跳闸后再扣不上，或者断路器再扣后机构退回原始位置。

3. 逐级操作的检查：按动按钮S1(1→m级)或S2(n→1级)，保持按钮在操作位置直至电动机停止，电动机构应只进行一次分接变换操作，且电动机应是自动断开。

4. 做机械限位装置操作试验和电气限位开关操作试验
??有载分接开关的操作，允许当值人员在变压器85％额定电流（用该档位的一次电流计算）下进行分接变换操作，超过额定电流的85％调压时，需经车间技术人员同意。

??有载分接开关每进行一次调压操作一个档位的变换操作完毕，须间隔一分钟方可进行第二次的调
压操作。

??调压操作须使母线电压保持在—之间。

??调压开关应避免调到极限位置，即最高档或最低档位置，每次调压操作均应作记录，并实地检查档位是否一致，如发现档位不一致或调压拒动应立即停止操作，并??由于有载调压开关的油与变压器本体的油是分隔开的，所以有载调压开关装有反映自身内部故障的瓦斯保护, 跳开主变两侧断路器。

??瓦斯继电器动作后，需进行瓦斯气体分析，在变压器不带电的情况下打开变压器顶部继电器的顶盖，复归继电器。

复归时可通过继电器侧面小窗口看到内部红色掉牌标记复位。

??两台有载调压主变需并列运行时，应使两台主变分接开关的档位一致。

MB)
2013-7-20 10:43
MB)
2013-7-20 10:42
MB)
2013-7-20 10:42
MB)
2013-7-20 10:43
110 kV及以上变压器的非电量保护及整定原则
Nonelectricparameter Protection for Transformersof 110 kV
and Higher and Their Setting Criteria
周佩娟，霍光，王炜
（石家庄供电公司，河北石家庄050011）
摘要：介绍了110 kV及以上变压器的非电量保护，同时提出了此类保护整定所应遵循的原则。

关键词：大型电力变压器；非电量保护；整定原则；压力释放阀
Abstract:This paper introduces nonelectricparameter protection and their setting criteria have to be followed.
Keywords:large power transformer;nonelectricparameter protection;setting
criteria;pressure release valve
变压器非电量保护一般指涉及到整定值的气体、压力和温度方面的保护。

当变压器内部出现单相接地、放电或不严重的匝间短路故障时，其他保护因得到的信号弱而不起作用，但这些故障均能引起变压器及其它材料分解产生气体。

利用这一特点构成的反映气体变化的保护装置称气体（瓦斯）保护。

1气体保护继电器及整定
目前国产的气体保护用气体继电器结构为挡板式磁力接点结构，进口的气体继电器有浮桶式和压力式两种结构。

气体继电器具有两个功能：集气保护（称轻瓦）和流速保护（称重瓦）。

集气保护是当变压器内部出现过热、低能量的局部放电等不严重的局部故障时，变压器油分解产生的气体上浮集于继电器的顶部，达到一定体积时，继电器内上置磁铁使上干簧管触点接通启动信号；流速保护是当变压器内部出现高能量电弧放电等严重故障时，变压器油急剧分解产生大量气体，通过气体继电器向储油柜方向释放，形成的油、气流达到一定流速，冲击挡板，下置磁铁使下干簧管触点接通启动跳闸。

变压器本体主继电器一般使用QJ-80型，具有两对触点，分别作用于轻瓦信号和重瓦跳闸。

本体继电器多使用国产继电器，流速的整定按～ m／s即可；日本三菱产变压器使用浮桶式继电器，流速整定值为 m／s；有载开关一般使用国产QJ-25型继电器，只有一对触点，作用于跳闸，流速整定值为 m／s；进口开关使用的继电器不尽相同，MR开关为自产继电器，流速值为 m／s，ABB开关配德国产继电器，流速值为 m／s，并且流速整定值不可调。

这些问题在订货和使用中应加以注意。

早期的有载开关使用具有两对触点的继电器，目前仍有运行。

由于开关切换时，产生的电弧必然引起开关内变压器油的分解，但由于电弧能量不是很大，且切换次数有限，产气速率很低，在相当的一段时间内轻瓦斯应不发出信号。

如在短时间内连续出现轻瓦斯信号，表明开关内部出现连续发展型故障，或开关内的油含碳量过多，油的灭弧能力降低，使电弧能量变大，此时需进行检查或换油。

2压力保护装置及整定
压力保护使用压力释放装置，当变压器内部出现严重故障时，压力释放装置使油膨胀和分解产生的不正常压力得到及时释放，以免损坏油箱，造成更大的损失。

压力释放装置有两种：安全气道（防爆筒）和压力释放阀。

安全气道为释放膜结构，当变压器内部压力升高时冲破释放膜释放压力，如日本三菱产变压器。

压力释放阀是安全气道的替代产品，被广泛应用，结构为弹簧压紧一个膜盘，压力克服弹簧压力冲开膜盘释放，其最大优点是能够自动恢复。

目前河北省南部电网主网、城网变压器已基本通过改造将安全气道改造为压力释放阀。

压力释放阀一般要求开启压力与关闭压力相对应，且故障开启时间小于2 ms，因此在校核压力释放阀时，开启压力、关闭压力和开启时间均需校核。

对于110～220 kV变压器常用的压力释放阀，其喷油的有效直径为130 ms，开启压力为55±5 kPa，对应的关闭压力为 kPa。

压力释放阀带有与释放阀动作时联动的触点，作用于信号报警。

3温度保护
变压器运行温度的监测和温度高报警
110 kV及以上的变压器顶层油温报警值设定为80℃，均比运行规程略低，留有一定裕度；温度指示一般使用压力式温度计，表计安装在变压器本体易于观测的部位，可以配置温度变送器将温度信号传送至远方如控制室；有极少量的变压器同时安装了酒精温度计，读取数值时需爬上变压器，不太方便，但精度较高。

变压器冷却系统的温度控制
变压器冷却系统控制逻辑有“手动”和“自动”两种方式，“自动”方式是指按变压器运行负荷或顶层油温控制冷却器的启、停，片式、管式散热器的冷却器包括风扇电机和油泵电机的电源控制。

220 kV强油风冷冷却器（YF型）的“自动”控制方式又分为“辅助”和“备用”两种状态。

变压器在运行中，当上层油温达到65℃时（或负荷电流达到70%或厂家出厂值时）自动投入辅助冷却器，下降至55℃时退出。

当“工作”、“辅助”状态运行的冷却器组
发生故障时，自动启动投入“备用”状态的冷却器组；根据外部环境温度和负荷情况，可以手动选择调整几组冷却器的工作状态，变压器运行过程中一般均设置至少一组冷却器运转。

220 kV强油片式散热器(PC型)不再有独立属于各冷却器的风扇和油泵，工作状态也变为“自冷”、“风冷”和“强油风冷”3种工作状态，上层油温达到55℃时自动投入风扇，达到65℃时自动投入油泵。

按负荷启动一般根据变压器铭牌所标的冷却方式设定，如负荷为60%额定容量时自动投入风扇，80%时自动投入油泵。

对于110 kV风冷冷却器（散热器），一般规定变压器顶层油温达到65℃时投入风扇，或负荷电流达到70%额定值时投入风扇。

为防止风扇电机频繁启动，还应调整装置在65℃时投入风扇，油面温度下降至55℃时才退出风扇，或负荷电流低于50%额定值时才切除风扇。

除220 kV强油风冷冷却器外，其他具备上述功能的两种冷却系统均可运行于自动控制档位。

4冷却器的控制
大多数变压器一般同时使用按温度和按负荷控制冷却器，变压器冷却器控制应以温度优先，有些使用片式散热器的变压器铭牌所标的按负荷启动强油风冷的百分数较低，如220 kV变压器铭牌标的冷却器方式为：ODAF/ONAN100%/60%，但片式散热器的散热效率较高，当负荷电流达到60%额定值时，上层油温往往达不到65℃，使之实际形成了以负荷电流优先启动的情况，变压器常在40℃左右即投入风扇和油泵。

即使增加了负荷启动的百分数，夏季温度优先控制的散热系统进入冬季仍可能会转为负荷优先。

以过低的油温投入风扇，对于110 kV变压器只是增加了电力和风机的损耗，对运行影响不大。

对于强油循环变压器，除增加上述损耗外，过低的运行温度还会增加变压
器油流带电的危险性，并且如变压器运行在负荷启动的临界值，因负荷变化频率远高于温度变化，造成风机和油泵频繁启/停，使元件故障率增大，另外还加大了油泵轴承磨损的金属微粒进入变压器油的机会，因此不推荐负荷启动冷却系统的方式。

石家庄供电公司的220 kV变压器用于220 kV变压器片式散热器的风扇和油泵分组启动时间设定，根据使用说明和运行经验，一般将启动风扇和自动、手动启动油泵的分组启动时间继电器KT1、KT2和KT3设置为20 s，按温度自动启动风扇和油泵的时间继电器KT4和KT6设置为60 s，按负荷自动启动风扇、油泵的时间继电器KT5和KT7设置为30 s，但不使用按负荷启动功能。

油泵分组启动具有两个优点：减轻电源主接触器的启动负荷，减少触头烧蚀的故障率；避免同时启动（尤其是频繁启动）时产生较大涌流可能造成的本体气体继电器的重瓦误动。

按温度启动油泵风扇也有缺点。

当变压器短时过载或有局部热点产生时，因变压器油的热容量非常大，很难在短时间内将其显示出来，较慢流速的油通过局部热点容易引起油的分解和老化，因此，最好的方法是按绕组温度启动，将温度计的探头插入绕组顶部内部，以绕组温度控制冷却系统的启动。

5结语
非电量保护在变压器的继电保护配置中有着不可替代的作用，是对常规配置的模拟量保护的重要补充，在变压器的保护配置中应该加强对非电量保护的设计选型、整定校验和运行监护，使之能够正常发挥作用。