于國(guó)旺

基于常規(guī)變比電橋測(cè)試阻抗平衡牽引變壓器變比的方法

于國(guó)旺

朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司肅寧分公司

該文以朔黃鐵路牽引變電所技改及運(yùn)行維護(hù)中電氣試驗(yàn)為工作背景，介紹了電氣化鐵道牽引阻抗匹配平衡變壓器的接線方式及其具備的優(yōu)越條件，并根據(jù)交接試驗(yàn)的實(shí)際要求，應(yīng)用常規(guī)的變比電橋測(cè)試其變比誤差和進(jìn)行理論分析，并提出測(cè)試中應(yīng)注意的事項(xiàng)。

平衡牽引變壓器 變比電橋測(cè)試 變比誤差

1 使用阻抗匹配平衡牽引變壓器的優(yōu)點(diǎn)

目前，采用單相工頻交流電作為牽引動(dòng)力的電氣化鐵路，由于其自身巨大的單相工作負(fù)荷，會(huì)使三相供電系統(tǒng)處于不平衡運(yùn)行狀態(tài)，在系統(tǒng)中引起負(fù)序和零序電流干擾系統(tǒng)正常運(yùn)行。盡管線路上各牽引變電所采用了一次側(cè)相序輪換的措施，仍不能使負(fù)序電壓降低到理想水平。國(guó)內(nèi)外為減輕或消除負(fù)序電流和零序電流對(duì)電網(wǎng)的影響，普遍采用平衡變壓器作為牽引用主變壓器，但是就現(xiàn)在投運(yùn)的部分平衡變壓器性能及使用狀況來(lái)看，斯科特（Scott）接線變壓器一次側(cè)不能引出中性點(diǎn)接地；李勃輪克（Leblanc）接線變壓器沒(méi)有三角形回路，三次諧波電流不能通過(guò)；伍德橋（Woodbridge）接線變壓器需要2臺(tái)自耦變壓器且容量利用率只有50%，增加了場(chǎng)地面積和設(shè)備投資費(fèi)用?；诖?，阻抗匹配平衡變壓器就以其高壓側(cè)中性點(diǎn)可直接接地，低壓側(cè)有三角形回路、兩相出線有公共點(diǎn)、可引出接鐵軌、容量利用率高等優(yōu)點(diǎn)在BT供電方式和直供方式的電氣化鐵路上得到了廣泛的應(yīng)用。朔黃鐵路牽引變電所技改中用的YNV接線平衡變壓器就是阻抗匹配平衡變壓器中的一種。

2 YNV接線平衡牽引變壓器接線繞組

平衡變壓器原邊接成星形，其繞組匝數(shù)為W1。副邊接成三角形，三角形各繞組匝數(shù)為W2。在三角形兩個(gè)角各連接外延繞組，可構(gòu)成阻抗匹配平衡變壓器。當(dāng)連接一組平衡繞組ΔW，并將ΔW與三角形ab繞組繞制在同一個(gè)鐵芯柱上，構(gòu)成YNV接線阻抗匹配平衡變壓器（見(jiàn)圖1），簡(jiǎn)稱(chēng)YNV接線。實(shí)際運(yùn)行中，變壓器原邊接110kV對(duì)稱(chēng)系統(tǒng)，副邊兩個(gè)供電臂電壓為27.5kV，形成相位差為90度的二相系統(tǒng)（見(jiàn)圖2），并使原邊三相電流保持對(duì)稱(chēng)。

圖1 YNV接線阻抗匹配平衡變壓器繞組接線圖

圖2 副邊繞組向量圖

YNV接線變壓器（圖1）利用阻抗匹配的方法，使副邊三角形ab繞組阻抗為ac或bc繞組阻抗的R倍，R稱(chēng)為阻抗匹配系數(shù)，平衡繞組aα或bβ的與ab繞組的匝數(shù)比分別為：

式中：ΔW與W2為副邊繞組匝數(shù)，為固定參數(shù)；R為阻抗匹配系數(shù)或漏抗系數(shù)，R2為電壓系數(shù)。

3 研究平衡牽引變壓器變比測(cè)試方法的必要性

朔黃鐵路牽引變電所技改中，采用YNV型SQY-40000/ 110平衡牽引變壓器，依據(jù)《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50150-2006）的要求，以及方便日后預(yù)防試驗(yàn)數(shù)據(jù)和變壓器故障分析的對(duì)比，需要對(duì)變壓器的變比進(jìn)行測(cè)試。在日常的試驗(yàn)工作中，測(cè)試變壓器變比使用的是BZC型全自動(dòng)變比測(cè)試儀，該儀器具有精度高、操作方便快捷等優(yōu)點(diǎn)，但是對(duì)于平衡變壓器這種特殊的接線方式，無(wú)法直接對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，不光是該機(jī)型不行，目前常規(guī)的變比電橋都沒(méi)有這種特殊接線方式。通過(guò)咨詢(xún)?cè)撟儔浩鞯纳a(chǎn)廠家得知，該變壓器的變比是廠家在兩個(gè)匹配繞組與ab繞組斷開(kāi)的情況下進(jìn)行測(cè)試的，當(dāng)匹配繞組與ab繞組焊接完成后，變比測(cè)試不能進(jìn)行。這樣，在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法準(zhǔn)確地對(duì)該變壓器進(jìn)行變比測(cè)試，對(duì)牽引變壓器的安全投運(yùn)會(huì)帶來(lái)一定的隱患。

4 基于常規(guī)變比電橋測(cè)試平衡牽引變壓器變比的方法

在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)專(zhuān)用變比測(cè)試儀器的情況下，為了克服上述缺陷，我們通過(guò)理論分析和實(shí)際試驗(yàn)，建議在使用常規(guī)變比電橋測(cè)試時(shí)，采用單相測(cè)量的接線方式測(cè)量阻抗匹配平衡牽引變壓器的變比。下面從該變壓器的繞組結(jié)構(gòu)及接線示意圖（見(jiàn)圖3）來(lái)分析這樣測(cè)試的可行性。

圖3 YNV變壓器繞組結(jié)構(gòu)及接線示意圖

由于向接觸網(wǎng)上下行供電只需兩相，所以副邊線圈中c既成為接地點(diǎn)，不再在變比測(cè)試中使用。采用單相接線形式測(cè)量時(shí)，根據(jù)圖3所示，令一次側(cè)A與O短接，使其高低壓繞組形成單相對(duì)應(yīng)，為BO/αβ。以朔黃某一牽引變電所實(shí)測(cè)為例，得出這樣測(cè)試的結(jié)論，如表1所示。

表1 高低壓變比誤差結(jié)果

從表1我們看出，測(cè)試的結(jié)果與理論計(jì)算值相比，呈現(xiàn)正值增大。分析原因，當(dāng)向BO線圈施加電壓時(shí)，產(chǎn)生的磁通量絕大部分通過(guò)了AB接線柱，但是仍有一小部分會(huì)經(jīng)由C接線柱分流，這樣的結(jié)果就使在低壓側(cè)線圈中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)減小，從而造成感應(yīng)電壓變小，變比變大。

5 結(jié)論

測(cè)試出的變比誤差數(shù)據(jù)符合《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50150-2006）的要求。通過(guò)上述結(jié)論，我們認(rèn)為采用單相法測(cè)試阻抗匹配平衡變壓器的方法是可行的，同時(shí)也可通過(guò)全自動(dòng)變比測(cè)試儀顯示的接線組別對(duì)變壓器原、副邊的接線情況進(jìn)行分析，為變壓器繞組質(zhì)量提供判斷依據(jù)。

采用單相法測(cè)試阻抗匹配平衡變壓器變比，實(shí)現(xiàn)了基于常規(guī)電橋?qū)υ撔妥儔浩髯儽鹊臏y(cè)試，有效彌補(bǔ)了特殊接線方式變壓器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試難的問(wèn)題，也為今后的試驗(yàn)工作提供了新的方法，這對(duì)提高試驗(yàn)效率和牽引變電所的安全投運(yùn)具有十分重要的意義。

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