三绕组变压器绕组的布置及其影响.pdf

第39卷第4期
Vol39 No 4
2002年4月
TR ASHORBR
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作者简介:徐勇(1955-),男,湖南津市市人,湖南大学副教授,从事高电压技术的科研和教学工作
李福彬(1941-),男,吉林吉林市人,湖南大学副教授,从事检测仪器的科研和教学L作
张立雄(1970-),男,湖南岳阳市人,岳阳电?业局工程师,从事用电管理工作。
三绕组变压器绕组的布置及其影响
向国洋
(重庆涪陵水资源公司石板水电厂,重庆408224)
在发电厂和变电所内,常常需要把儿种不同电大小主要决定于变压器的结构和采用的材料。当变
压等级的输电系统连接起来。有时,由于输电距离和压器的电压比、结构、型式、材料确定之后,其阻抗大
输送容量的不同,发电厂发出的电能需要采用两种小一般和变压器容量关系不大
不同的电压等级线路输送。在这些情况下,采用三绕
从电力系统稳定和供电电压质量考虑,希望主
组变压器比较经济。
变压器的阻抗越小越好;但阻抗偏小又会使系统短
1三绕组变压器绕组的布置
路电流增加,高、低压电气设备选择遇到困难:另外
阻抗的大小还要考虑变压器并联运行的要求。主变
三绕组变压器有一个一次绕组和两个二次绕压器阻抗的选择要考虑如下原则:
组。对应于三相绕组有高压、中压和低压三个电压等
(1)各侧阻抗值的选择必须从电力系统稳定、潮
级。三绕组变压器的铁心一般为心式结构铁心,每个流方向、无功分配、继电保护、短路电流、系统内的调
铁心柱上都食着高压、中压和低压三个绕组。为了绝压手段和并列运行等方面进行综合考虑,由对工.程
缘方便,高压绕组都放在最外边。对于降压变压器,起决定性作用的因素来确定。
中压绕组放在中间,低压绕组靠近铁心柱,如图1a
(2)三绕组变压器的最大阻抗是放在高、中压侧
所示。对于升压变压器,为了使漏磁场分布均匀、漏还是高、低压侧,必须按上述原则确定。目前国内生
电抗分配合理、保证较好的电压变化率和提高运行产的变压器有升压型和降压型炳种结构,见图1。升
压型的高、中压側阻抗最大;降压型的高、低压側阻
低中压高压
中压低胚离压
抗最大2
三绕组变压器绕组布置错误的影响
下面结合石板水电厂3号主变三绕组升压变压
器绕组排列错误造成的影响来具体分析
3.1变压器连接及参数
u)降压烈结构
b)开压结构
石板水电厂3号主変是一台三绕组升压变压
图1三绕组变压器绕组的布置
器,额定容量为42MVA,电压比为121+2x2.5%/
性能,把中压绕组放在靠近铁心柱处,低压绕组放在38.5±5%/10.5kV;三侧容量配合为100%、100%、
中间,如图1b所示。这时若采用图1a所示方法布100%。共高压侧经110kV母线接入系统,低压侧连
置,则低压和高压绕组之间的漏磁通较大,同时附加接3号发电机出口,中压侧供近区负荷,但近区实际
损耗也显著增加,使变压器可能发生局部过热和效负荷非常小,接近于空载,潮流方向主要出低压侧流
率降低。
向高压侧。在订货选型时,大多数参数可满足要求,
只是由于对三绕组变压器绕组排列结构及阻抗选择
三绕组变压器阻抗的选择
的影响不熟悉等原因,将升压变压器绕组布置选成
变压芳抗实质就是绕组间的漏抗。阻抗的了降压型结构,如图1b所示,在运行中产生了一些
第4期
向国洋:三绕组变压器绕组的布置及其影响
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表13号主变主要参数(铭牌值)
量(2号主变)变压器与同容量3号主变的效率、无
高一低
中一低
功损失率,对比结果如表3所示。表中P、Q、P、Q
短路阻抗/%
10.6
6.63
分别为发电机侧和主变高压侧计量的有功、无功电
负载损耗/kW234.585
24.085
201.241
量,η为变压器效率,△Q%为无功电暈损失率。
载损耗/kW
4.3.25
空载电流/%
△0m=x10
00%
0.31
不良影响。3号主变主要参数(铭脚值)见表1。
从表3可以看出,2号主变比3号主变损耗增
3.2限制短路电流的能力下降
加较多,特別是无功损失率显著变大,尤其是在负载
由表1可知,3号主变的高压对低压的阻抗最率较高(即发电量较多)时更为明显。变压器的效率
大,其阻抗选择符合上述降压型结构的要求。在该电也明显下降。
厂因3号主变不考虑并联运行的要求,故重点分析
限制短路电流的能力。分別对中、低压側在升压侧和4结论
降压型结构下,短路电流(冲击电流)与其额定电流
绕组变压器绕组的结构布置应根据变压器接
的比值(倍数)进行计算(计算过程略),其结果如表入系统的情況及用途等要求进行正确排列。如果将
2所示。
升压变压器排成了降压型结构,将使变压器承受的
表2计算结果对比表(冲击电流d/额定电流)
短路电流增大,变压器很容易损坏。石板水电厂3号
结构
主变在中压侧出口附近遭遇三相瞬时短路,结果不
低压
升压型结构
16.6
仅使中压侧三相绕组全部损坏,低压侧B相绕组也
降压型结
12.7
因受到挤压变形而报废。若为升压型结构,则短路电
由表2可知,采用降压型结构,在中压侧绕组
流几乎减少ー半,也许破坏程度要轻得多。
口附近短路时,冲击电流可达额定电流的29倍,其
据前述分析,由于效率降低、损耗增加,将使该
电磁力可达841倍左右,将对变压器造成严重破坏
变压器长期处于不经济运行状态中。另外,限制短路
而升压型结构比值只有16.6倍,最大电磁力只有电流能力差,以及显著增加的附加损耗可能使变压
276倍左右,不足降压结构的13。表明升压型结构器发生局部过热,使该变压器的正常运行时处于危
在中压侧限制短路电流的能力比降压型结构强得
险状况之中。并且该变压器现在进行改造也非常困
难,一是工作量较大,需返厂重做:二是费用太高,工
再来看低压侧,虽然升压型结构比降压型结构
作量和费用都接近于新制造一台变压器;三是影响
的冲击电流与额定电流的比值要大,但最大电磁力现场生产。只有重新订一台升压型结构的变压器代
也只有400倍左右。从石板水电厂的具体情况来看
替原3号主变才能彻底解决问题
低压侧直连发电机,中间无10kV直馈负荷,不易发
当然,如果将降压变压器选成了升压型结构,也
生近端短路;而中压侧经电缆连接35kV架空线,架会影响安全经济运行。
空线路近区遭雷击或经小电阻接地也会使3号主变参考文献:
通过较大的短路电流,对3号安全运行是一个潜在
的威胁。
1]许实章.电机学(上M.北京:机械业出版社,1980
3.3损耗增加,效率降低
[2]西北电力设计院.电カ工程电气设计手册1(电气一次
部分儿M].北京:水利电力出版社,1989.
据运行资料选取几个典型月份统计计算,同容
表3典型月份2号主变、3号主变效率及无功损失率对比表
P/万kWh
P2/万kWh
O1/万 kvar.h
Q2/万 kvar. h
△Q1/%
时间
2号主变3号主变2号主变「3号主变2号主变3号