董海波 王慶斌

【摘要】 電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性是衡量電網(wǎng)質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，電力系統(tǒng)正常運(yùn)行過程中電壓偏差過大會(huì)直接影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，不僅會(huì)造成用電設(shè)備的效率降低，還有可能導(dǎo)致用電設(shè)備由于過壓或過流而損壞。電力系統(tǒng)通常采用有載調(diào)壓的方法來調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓，從而保證電力系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定。本文主要對(duì)電力變壓器有載調(diào)壓技術(shù)進(jìn)行了介紹和分析，對(duì)電力系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)有一定的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】 電力變壓器 有載調(diào)壓 電力電子技術(shù) 晶閘管

一、概述

變壓器的有載調(diào)壓技術(shù)是確保電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的有效措施，在配電網(wǎng)和發(fā)電廠中得到廣泛應(yīng)用。變壓器的有載調(diào)壓通常采用在變壓器線圈設(shè)置一定數(shù)量的分接頭，在不斷開負(fù)載的情況下，通過切換分接頭，實(shí)現(xiàn)改變電壓的目的。應(yīng)用機(jī)械式調(diào)壓分接開關(guān)轉(zhuǎn)換分接頭進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)是最常規(guī)的方法，但這種方式故障率高，使電力系統(tǒng)的可靠性降低。隨著電力電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，多種晶閘管無弧調(diào)壓技術(shù)被相繼提出，對(duì)改善變壓器無弧調(diào)壓的穩(wěn)定性有重要意義。

二、常規(guī)的有載調(diào)壓變壓器

通常應(yīng)用機(jī)械式有載分接開關(guān)是有載調(diào)壓變壓器有載調(diào)壓的主要方式。機(jī)械調(diào)壓變壓器的機(jī)械結(jié)構(gòu)往往比較復(fù)雜，同時(shí)，由于在分接開關(guān)帶載切換過程中很容易產(chǎn)生電弧，使觸頭的損耗加快，嚴(yán)重影響觸頭的使用壽命，而且電弧還會(huì)降低變壓器繞組的絕緣水平，甚至造成變壓器短路故障的發(fā)生，此外，電弧還會(huì)引起變壓器油品質(zhì)的降低。在電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過程中，有載調(diào)壓分接開關(guān)的故障在變壓器故障中所占比重是比較大的。而且機(jī)械開關(guān)的動(dòng)作時(shí)間一般為5秒，大都用于穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整。由于機(jī)械式有載調(diào)壓變壓器的種種弊端，新型的有載調(diào)壓方案的提出是十分必要的。[1]

三、基于電力電子技術(shù)的新型有載調(diào)壓方案

1、新型機(jī)械式改進(jìn)型調(diào)壓變壓器。在常規(guī)的機(jī)械式有載分接開關(guān)的基礎(chǔ)上增加電子開關(guān)電路，則形成了改進(jìn)型的機(jī)械式調(diào)壓變壓器，此種方式只需增加一個(gè)過渡電阻和一些晶閘管，采用電子開關(guān)和機(jī)械開關(guān)相配合的方式，抑制電弧在分接頭轉(zhuǎn)換過程中的產(chǎn)生。該方法的原理是在機(jī)械轉(zhuǎn)換開關(guān)的兩端并接一對(duì)反接的晶閘管，當(dāng)需要斷開某支路時(shí)，晶閘管被觸發(fā)，回路電流從晶閘管回路流過，當(dāng)回路電流過零時(shí)，晶閘管自動(dòng)關(guān)斷，電流的持續(xù)時(shí)間少于半個(gè)周期，由于電流被晶閘管回路分得部分電流，機(jī)械觸頭流過的電流大大減小，從而有效的抑制了電弧的產(chǎn)生。該調(diào)壓方案的優(yōu)勢(shì)在于可以省去時(shí)間控制回路，晶閘管的觸發(fā)信號(hào)可以由機(jī)械開關(guān)發(fā)出，且對(duì)晶閘管的負(fù)荷能力要求比較低，即使晶閘管失控也不會(huì)對(duì)變壓器分接頭和變壓器本身造成危害，但其轉(zhuǎn)換速度較慢，不適合要求電壓調(diào)節(jié)速度較快的場(chǎng)合。[2]

2、串接輔助線圈型調(diào)壓變壓器。最早的串接輔助線圈調(diào)壓，采用調(diào)節(jié)晶閘管導(dǎo)通角的方式將可調(diào)電壓疊加到變壓器線圈上。其具體方法為，將三相變壓器和另外一個(gè)升壓變壓器串聯(lián)，升壓變壓器的另一繞組經(jīng)過一對(duì)反接的晶閘管和變壓器的第三繞組串接，當(dāng)晶閘管過零觸發(fā)時(shí)，則將有一個(gè)同相位的電壓疊加到負(fù)荷上，為確保疊加電壓和原電壓相位相同，可在此基礎(chǔ)上增加一個(gè)輔助電壓。西門子公司提出了另外一種輔助線圈有載無弧調(diào)壓變壓器，其主要通過接入一個(gè)可調(diào)0.625%額定電壓的輔助線完成?？刂齐娐分?，開關(guān)和一對(duì)反接的晶閘管串聯(lián)后和另外一組串接的開關(guān)和反接晶閘管并聯(lián)。該方法操作過程比較復(fù)雜，故障率比較高，由于操作開關(guān)通常按照無弧標(biāo)準(zhǔn)選取，當(dāng)晶閘管觸發(fā)出現(xiàn)誤動(dòng)作時(shí)，很容易造成開關(guān)燒毀。

3、晶閘管開關(guān)型調(diào)壓變壓器。隨著晶閘管制造工藝的不斷進(jìn)步，晶閘管的容量和性能有了很大的改善，使拋開機(jī)械開關(guān)的輔助，完全應(yīng)用高速微處理器控制晶閘管開關(guān)切換調(diào)壓成為可能。該方法通過在負(fù)載回路安裝檢測(cè)模塊，獲得電壓電流數(shù)據(jù)，并反饋到微處理器，形成閉環(huán)回路，控制晶閘管的觸發(fā)角，達(dá)到調(diào)節(jié)回路電壓的目的。該調(diào)壓方式的相應(yīng)速度快，且可以實(shí)現(xiàn)無極連續(xù)調(diào)壓，由于智能控制器的引入，可以對(duì)動(dòng)作過程進(jìn)行更好的監(jiān)控，且具有故障報(bào)警功能，符合電力系統(tǒng)智能化的要求。但其對(duì)晶閘管的要求較高，雷電沖擊或晶閘管本身的故障都有可能造成晶閘管的損壞，對(duì)系統(tǒng)可靠性造成影響，相對(duì)而言其投資也比較大，運(yùn)行維護(hù)成本也較高。但隨著電力電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，該調(diào)壓方式必將成為有載無弧調(diào)壓的主流。[3]

四、結(jié)論

無弧有載調(diào)壓變壓器技術(shù)是電力系統(tǒng)的重要研究對(duì)象，對(duì)維持電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定有著重要作用，是確保電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的重要保障。各種先進(jìn)的無弧有載調(diào)壓變壓器被應(yīng)用于電力系統(tǒng)調(diào)壓工作中，為電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行保駕護(hù)航。由于晶閘管調(diào)壓的優(yōu)越性，隨著電力電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，該調(diào)壓方式必定成為電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的主流。因此，要加大晶閘管調(diào)壓技術(shù)研發(fā)工作的人力和物力投入，盡可能快的提高無弧有載調(diào)壓技術(shù)的發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]張德明.有載分接開關(guān)國內(nèi)現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)向[J].變壓器，2000，37（1）：36-39.

[2]吳畏.晶閘管有載分接開關(guān)[J].高壓電器.40（1）：48-49，52

[3]王金麗.配電變壓器無弧有載調(diào)壓技術(shù)研究[D].中國電力科學(xué)研究院，2006.