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        特高壓換流變壓器微感線圈故障試驗分析

        2014-04-28 07:42:32劉東海楊士超楊在葆馬華輝
        山東工業(yè)技術(shù) 2014年16期

        劉東海,楊士超,劉 永,楊在葆,馬華輝

        (山東電力設(shè)備有限公司,濟(jì)南 250022)

        特高壓換流變壓器微感線圈故障試驗分析

        劉東海,楊士超,劉永,楊在葆,馬華輝

        (山東電力設(shè)備有限公司,濟(jì)南250022)

        摘要:某換流變壓器在空載試驗過程中,發(fā)現(xiàn)不等匝問題。后發(fā)現(xiàn)問題為單柱閥側(cè)并繞線圈存在不等匝問題。本文根據(jù)試驗數(shù)據(jù)以及換流變壓器結(jié)構(gòu)分別建立了微感線圈等值電路,對微感線圈進(jìn)行了分析,最后判斷出原因所在。

        關(guān)鍵詞:換流變壓器;短路環(huán);微感線圈;回路

        0 引言

        在某換流變壓器空載試驗過程中,發(fā)現(xiàn)空載損耗與設(shè)計值相比很大。最后結(jié)合各方面資料查找問題,發(fā)現(xiàn)為換流變壓器兩柱閥側(cè)線圈的并繞線圈均存在不等匝問題。在空載試驗中,換流變壓器閥側(cè)施加電壓,這就使閥側(cè)線圈形成了微感線圈,即如果在一個線圈回路注入電流不能建立磁通(或磁通很小),則定義為無感線圈(或叫微感線

        圈);否則為有感線圈。

        1 換流變壓器結(jié)構(gòu)與試驗數(shù)據(jù)

        1.1換流變壓器結(jié)構(gòu)

        本臺特高壓換流變壓器鐵心為兩心四柱式結(jié)構(gòu)。a、b、ao和bo均為閥側(cè)繞組線圈,其中ao與bo為并繞線圈套裝在柱1上,a與b為并繞線圈套裝在柱2上。柱1線圈與柱2線圈并聯(lián)運(yùn)行。從鐵心往外分別為調(diào)壓線圈、網(wǎng)側(cè)線圈、閥側(cè)線圈。

        1.2試驗數(shù)據(jù)及分析

        為查找出存在不平衡匝的問題,本試驗大廳做了大量試驗工作,現(xiàn)將部分試驗數(shù)據(jù)及結(jié)果羅列如下。

        1.2.1空載試驗(網(wǎng)側(cè)柱1和柱2并聯(lián))

        1.2.2空載試驗(網(wǎng)側(cè)柱1和柱2在并聯(lián)線處打開,即網(wǎng)側(cè)柱1和柱2分開)

        1.2.3變比試驗

        1.2.4低電壓空載試驗(閥側(cè)a和b支路分開)

        1.2.5低電壓空載試驗(閥側(cè)a和b支路并聯(lián))

        1.2.6等匝試驗(閥側(cè)a和b支路一端連接,另一端打開)

        根據(jù)以上試驗數(shù)據(jù)分析,初步認(rèn)定閥側(cè)1柱和2柱并聯(lián)線圈ao與bo,a與b之間均存在相差一匝線圈的問題。此后,根據(jù)原理結(jié)構(gòu)分析無感線圈,推斷初步判斷的正確與否。

        2 無感線圈的分析

        2.1假設(shè)兩柱閥線圈a支路與b支路不等匝分析

        如果閥線圈a支路與b支路不等匝(差1匝),則兩路間有環(huán)流,使閥線圈變成無感線圈(確切說電感很?。?,即變?yōu)榧冸娮杈€圈。額定電壓勵磁下環(huán)流可達(dá)1100A左右,電阻損耗可達(dá)1100kW左右,這與試驗值完全符合。具體分析如下

        2.1.1閥線圈a和b支路差1匝時變?yōu)闊o感線圈時的等值電路圖

        (1)每柱等值電路圖。

        (2)應(yīng)用疊加原理把閥線圈按圖示分解成勵磁回路和無感回路。

        (3)圖中勵磁回路建立主磁通,為有感線圈,大電感回路。會在無感回路中產(chǎn)生1匝感應(yīng)電勢;圖中無感回路由于1匝電勢會產(chǎn)生"特大"無感環(huán)流,產(chǎn)生"特大"無感損耗。

        (4)a和b支路中的勵磁電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于無感環(huán)流,被無感環(huán)流蓋沒;而無感環(huán)流的能量由勵磁側(cè)相應(yīng)的有功分量提供,其Ir≈1100/171.9=6.42A。

        2.1.2額定電壓空載試驗時無感損耗和無感環(huán)流的計算值

        (a和b兩支路不等匝/a支路為337匝/b支路為336匝/匝電壓512V/無感線圈/純電阻線圈)

        2.2假設(shè)柱1與柱2之間支路不等匝分析

        柱1閥線圈兩路均為337匝/柱2閥線圈兩路均為336匝/閥側(cè)勵磁/網(wǎng)側(cè)并聯(lián)

        (1)建立等值電路。

        (2)空載試驗時環(huán)流和損耗的計算。

        (柱1閥側(cè)兩路為337匝/柱2閥側(cè)兩路為336匝/網(wǎng)側(cè)柱1和柱2并聯(lián))

        因此,可看出在此假設(shè)中,柱1和柱2主磁通不等,差額部分走旁柱。多柱并聯(lián)線圈的不等匝雖然不會變成無感線圈,但仍然要保證等匝。

        3 結(jié)論

        本文通過假設(shè)無感線圈分析,并計算出每種情況下空載換流及表象空載損耗,并結(jié)合相關(guān)試驗數(shù)據(jù),最后得出產(chǎn)生無感線圈的原因為閥側(cè)1柱和2柱并繞線圈之間存在相差一匝的不等匝現(xiàn)象。無感線圈的分析在本次故障的判斷中成為了中壓的手段。

        對于多根導(dǎo)線并繞的線圈(特別是繞制過程中需要換線的線圈):一是設(shè)計時計算好匝數(shù);二是繞制要正確;三是器身裝配過程中的插板試驗必須把多根并繞線圈的一端打開,做變比、低電壓空載和等匝試驗。應(yīng)注意首尾封好頭的線圈的變比和直阻不會發(fā)現(xiàn)不等匝問題,但低電壓空載損耗會異常。對于多柱并聯(lián)線圈的不等匝雖然不會形成無感線圈,但也必須做等匝試驗。對于上下2路并聯(lián)線圈的不等匝也會變成無感線圈,空載損耗會增加很多倍,本公司220kV變壓器上下2路不等匝的故障屢見不鮮,也曾有2臺110kV變壓器2根并繞導(dǎo)線的不等匝短路變成無感線圈,空載損耗比設(shè)計值增加60%左右。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 張玉民,戚伯云.電磁學(xué)(第二版)[M].北京:科學(xué)出版社, 2012(06):11.

        [2] 胡啟凡.變壓器試驗技術(shù) [M].北京:中國電力出版社, 2010(01):1.

        作者簡介:劉東海(1962-)男,高級技師,山東濟(jì)南人,大學(xué)本科。主要從事超變壓器類產(chǎn)品的試驗研究。

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