武志強（國網(wǎng)山西省電力公司孝義市供電公司，山西呂梁032300）

試論電力變壓器無弧有載調(diào)壓技術

武志強（國網(wǎng)山西省電力公司孝義市供電公司，山西呂梁032300）

當電力系統(tǒng)的電壓偏差參數(shù)超過一定程度時，系統(tǒng)的正常運行會受到一定影響，即客戶的供電需求無法得到有效滿足。電力變壓器無弧有載調(diào)壓技術是控制這一現(xiàn)象的關鍵。本文從電力變壓器的單相過渡過程入手，對電力變壓器無弧有載調(diào)壓技術進行分析和研究。

電力變壓器；無弧有載調(diào)壓技術；分析

1 電力變壓器的單相過渡過程

以電力變壓器的穩(wěn)定運行狀態(tài)為例，其等效電路如圖1所示。假定圖1中電路的k2和k1分別處于斷開和閉合狀態(tài)。當時間T為0時，將整個電力變壓器接入調(diào)壓繞組，并將k1和k2的當前狀態(tài)調(diào)整為相反狀態(tài)。

當電路中原邊電流的差值為0時，被接入調(diào)壓繞組的電阻與電感參數(shù)遠遠小于電路中主繞組的相關參數(shù)，因此其接入過程無法使得電力變壓器一次側(cè)電流產(chǎn)生暫態(tài)過程變化。因此可以認為：當電路中電流參數(shù)為0時，將調(diào)壓繞組接入電路中無法使得電力變壓器出現(xiàn)暫態(tài)變化[1]。

與電力變壓器的整個電路相比，調(diào)壓繞組的電感參數(shù)與電阻參數(shù)相對較小。當電力變壓器處于運行狀態(tài)時，調(diào)壓繞組分擔的電流參數(shù)相對較大，但電壓參數(shù)相對較小。繞組中環(huán)流的出現(xiàn)會對電路產(chǎn)生沖擊作用，進而影響晶閘管的使用性能以及有載調(diào)壓過程的進行。當這種沖擊作用達到一定程度時，電力變壓器可能產(chǎn)生電壓降落問題。為了避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，應該加強對k1及k2開關的調(diào)節(jié)，即當處于過零點狀態(tài)時，立即接通開關k2，同時將開關k1斷開。此時，系統(tǒng)中的開關支路及調(diào)壓繞組位置都無法出現(xiàn)環(huán)流，因此，電力變壓器可以正常運行。

圖1 基于穩(wěn)定運行狀態(tài)的電力變壓器等效電路

2 電力變壓器無弧有載調(diào)壓技術的動態(tài)控制方法

在實際運行狀態(tài)中，為了保證有載調(diào)壓系統(tǒng)的正常運行，需要要求控制系統(tǒng)注重二次側(cè)電壓電流值的變化情況。該檢測結(jié)果的作用在于：其能夠通過邏輯判斷過程完成電壓值的合理整定操作。在這種情況下，該功能可以結(jié)合有載調(diào)壓系統(tǒng)的實際需求通過電壓信號的優(yōu)化調(diào)整，保證電力變壓器的正常運行，進而滿足電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行需求[2]。

3 電力變壓器無弧有載調(diào)壓過程的仿真

這里分別從雙向狀態(tài)方面方面入手，對電力變壓器無弧有載調(diào)壓過程進行仿真分析：

就該方面而言，這里將雙向狀態(tài)電力變壓器的仿真操作實現(xiàn)目標設定為：由原始的85%額定電壓優(yōu)化為110%額定電壓。

電力變壓器的仿真操作：利用二進制編碼模式將變壓器中的4個調(diào)壓繞組仿真為1%額定電壓、2%額定電壓、4%額定電壓、8%額定電壓。整個仿真模型中起到關鍵調(diào)整作用的開關主要包含k11、k52及k0（晶閘管開關）。當k0處于接通狀態(tài)時，電力變壓器將會在主繞組的作用下進行；當該開關處于斷開狀態(tài)時，電力變壓器將在4個調(diào)壓繞組的作用下進行。此外，k11與k52的聯(lián)合控制作用對象為調(diào)壓繞組的電流。當這兩個開關的狀態(tài)發(fā)生變化時，調(diào)壓繞組的電流方向會發(fā)生相應變化。

4 基于電子技術的有載調(diào)壓方案

這里主要從以下幾方面入手，對基于電子技術的有載調(diào)壓方案進行分析：

4.1 晶閘管開關調(diào)壓方面

晶閘管開關調(diào)壓方案是在晶閘管制造工藝不斷發(fā)展的基礎上產(chǎn)生的。這種調(diào)壓方案是指：將檢測裝置加設在系統(tǒng)的負載回路位置，使得系統(tǒng)的電流及電壓參數(shù)處于被監(jiān)控狀態(tài)。除了基本的監(jiān)控記錄功能之外，檢測裝置還可以將獲得的電流與電壓參數(shù)結(jié)果傳輸至系統(tǒng)的微處理器部分，并與該部分形成一個閉環(huán)回路。當整個回路處于運行狀態(tài)時，該回路可以對晶閘管的觸發(fā)角產(chǎn)生良好的控制作用，該作用的產(chǎn)生使得整個系統(tǒng)的電壓得到有效控制。該方案與傳統(tǒng)調(diào)壓方式的對比情況如表1所示。結(jié)合目前該方案的實際應用情況可知，影響這種調(diào)壓方式推廣的因素主要是成本因素[3]。

表1 晶閘管開關調(diào)壓方案與傳統(tǒng)調(diào)壓方式的對比

4.2 機械式改進型調(diào)壓方面

這種調(diào)壓方案是指：將電子開關電路布設在機械式有載分接開關中。此時，整個系統(tǒng)的控制方式被調(diào)整為機械開關與電子開關聯(lián)合控制模式。與原本的調(diào)壓過程相比，這種聯(lián)合控制模式能夠更好地避免電力變壓器在分接頭轉(zhuǎn)換操作中產(chǎn)生電弧。從本質(zhì)角度來講，由于機械式改進型調(diào)壓方案使得機械開關的兩端位置增加了一對處于反接狀態(tài)的晶閘管。在電力變壓器的實際運行過程中，當需要將系統(tǒng)中的某條支路斷開時，處于反接狀態(tài)的晶閘管可以被立即觸發(fā)。因此，系統(tǒng)中產(chǎn)生的回路電流會從晶閘管通過，過零狀態(tài)的出現(xiàn)使得晶閘管從觸發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)化成關斷狀態(tài)，進而實現(xiàn)部分電流的分擔。就系統(tǒng)的機械觸頭位置而言，晶閘管的電流分擔功能使得該位置的電流參數(shù)顯著減小，因此電弧得到有效控制。

4.3 串接輔助線圈調(diào)壓方面

這種調(diào)壓方案是指：將升壓變壓器與三相變壓器串聯(lián)在一起，然后將升壓變壓器處于閑置狀態(tài)的繞組與處于反接狀態(tài)的晶閘管、變壓器繞組連接起來。此時，當晶閘管的電流過零特性處于出發(fā)狀態(tài)時，同相位電壓參數(shù)將被疊加在變壓器上，利用輔助電壓辦證疊加電壓與系統(tǒng)原本電壓參數(shù)的數(shù)值相同，進而實現(xiàn)對暫態(tài)過程及電弧的合理控制。

5 結(jié)語

從電力變壓器以往的運行經(jīng)驗可知，電弧及調(diào)壓操作中暫態(tài)過程的出現(xiàn)會從一定程度上影響變壓器的正常運行。為了改善這種現(xiàn)象，可以將無弧有載調(diào)壓技術作用在電力變壓器中，以此保證客戶用電需求的合理滿足。能夠?qū)崿F(xiàn)該技術的方案主要包含晶閘管開關調(diào)壓方案、串接輔助線圈調(diào)壓方案、機械式改進型調(diào)壓方案等。在實際選用過程中，應該根據(jù)具體的投資成本、電力變壓器運行需求等選擇最佳的方案。

[1]張凱,楊少輝.電力變壓器無弧有載調(diào)壓方案[J].電氣技術,2015,10:55-58.

[2]胡群榮.大功率電力電子開關用于配電變壓器無弧有載調(diào)壓方案[J].電子世界,2013,24:46.

[3]董海波,王慶斌.電力變壓器無弧有載調(diào)壓技術的分析與討論[J].中國新通信,2016,01:113.