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        縮小大范圍調(diào)壓整流變壓器阻抗變化的方法

        2018-08-27 10:23:58符以平吳華林易梅生梁建宇
        機(jī)電信息 2018年24期
        關(guān)鍵詞:融冰漏磁檔位

        符以平 吳華林 易梅生 梁建宇

        (特變電工衡陽(yáng)變壓器有限公司,湖南衡陽(yáng)421007)

        0 引言

        融冰變壓器作為移動(dòng)式救災(zāi)設(shè)備,需要最大限度地為各種容量、各個(gè)不同距離的電力線路提供應(yīng)急融冰服務(wù),其負(fù)載呈現(xiàn)出多種容量和多種電壓組合的要求,且往往高電壓與大負(fù)載電流同時(shí)出現(xiàn)。因此,其負(fù)載特性與普通電力變壓器完全不同,這就決定了融冰變壓器必須具備大范圍調(diào)容和寬幅調(diào)壓的特性,其最大容量與最小容量,最大負(fù)載電壓與最小負(fù)載電壓之比可達(dá)數(shù)倍。融冰變壓器無(wú)法也沒(méi)必要采用有載調(diào)壓的結(jié)構(gòu)型式。從經(jīng)濟(jì)性及合理性的角度考慮,融冰變壓器一般采用二次側(cè)無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓,輸出多種電壓。

        1 改進(jìn)前的短路阻抗

        1.1 性能參數(shù)及繞組排列

        一臺(tái)實(shí)際的融冰變壓器,型號(hào)為ZSS-119670/35,二次電壓為6級(jí),二次恒電流,因此容量也分為6級(jí),具體如表1所示。

        該變壓器的繞組結(jié)構(gòu)排布如圖1所示,低壓繞組由多段串聯(lián),排布于一次繞組的一側(cè),低壓繞組依次切除1、2、3、4、5段可得到1~6檔的電壓,為使6檔阻抗電壓與1檔阻抗電壓差距相對(duì)較小,將低壓繞組1~6與高壓繞組的位置距離按由近及遠(yuǎn)依次排列。

        表1 ZSS-119670/35具體參數(shù)

        圖1 傳統(tǒng)方式下的繞組排列示意圖

        1.2 改進(jìn)前的短路阻抗計(jì)算及實(shí)測(cè)值對(duì)比

        從表1中漏磁磁勢(shì)變化來(lái)看,第一檔最大,為258 480安匝,第六檔最小,為93 340安匝,兩者比為2.77倍。而這是由變壓器性能參數(shù)所決定的,是無(wú)法改變的常數(shù)。要使變壓器阻抗參數(shù)隨檔位變化趨緩,唯一可做的調(diào)節(jié)只能是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上使第六檔至第一檔的漏磁面積由大到小,起到盡可能抵消磁勢(shì)變化趨勢(shì)的作用。

        本變壓器第一檔時(shí),低壓繞組全部載流運(yùn)行,根據(jù)漏磁面積計(jì)算公式,代入相應(yīng)數(shù)值計(jì)算得

        第一檔漏磁分布示意如圖2所示。

        圖2 H-L1時(shí)漏磁組分布圖

        本變壓器第六檔時(shí),低壓繞組僅剩最靠鐵芯的2層載流運(yùn)行,根據(jù)漏磁面積計(jì)算公式,代入相應(yīng)數(shù)值計(jì)算得:∑D=841.23。

        第六檔漏磁分布示意如圖3所示。

        綜合計(jì)算及實(shí)測(cè)的極限檔位阻抗結(jié)果:

        (1)1檔阻抗:計(jì)算值16.58%,實(shí)測(cè)值16.04%;

        (2)6檔阻抗:計(jì)算值8.85%,實(shí)測(cè)值8.03%。

        從上述結(jié)果可以看出,通過(guò)低壓繞組的這種排列,一定程度上均衡了變壓器隨檔位和容量變化即相應(yīng)的漏磁磁勢(shì)變化所帶來(lái)的阻抗變化,最大檔阻抗約為最小檔阻抗的2倍。

        但是,變壓器阻抗偏大,必然造成無(wú)功功率消耗偏大,使變壓器電壓調(diào)整率變大,功率因數(shù)降低,變壓器的使用效率受到影響。為此,客戶提出了進(jìn)一步均衡各檔位阻抗的要求。

        2 改進(jìn)后繞組排列及短路阻抗計(jì)算

        2.1 改進(jìn)后的繞組排列及原理分析

        分析結(jié)果顯示,要實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)阻抗的目的,唯有從改變變壓器漏磁結(jié)構(gòu)調(diào)整漏磁面積著手。我們知道,變壓器的漏磁面積還受漏磁組數(shù)的影響。前述的方案是一個(gè)漏磁組結(jié)構(gòu),如果把低壓繞組分成兩大部分,分別置于高壓繞組的內(nèi)外側(cè),就構(gòu)成了兩個(gè)漏磁組結(jié)構(gòu),下面我們來(lái)分析計(jì)算這種結(jié)構(gòu)的阻抗情況。為了使改進(jìn)前后的效果具有可比性,高低壓繞組的線規(guī)、各層結(jié)構(gòu)繞組的幅向、高度、繞制結(jié)構(gòu)均不作改變。

        圖3 H-L6時(shí)漏磁組分布圖

        改進(jìn)后的變壓器繞組排布如圖4所示,低壓繞組1、2、3檔繞組段放在高壓繞組的內(nèi)側(cè),低壓繞組4、5、6檔繞組段放在高壓繞組的外側(cè),1、2、3檔時(shí),變壓器依次切除低壓繞組的0、1、2段,高壓繞組內(nèi)外都有低壓繞組,是兩個(gè)漏磁組,從第4檔開(kāi)始,變壓器內(nèi)側(cè)的1、2、3段低壓繞組全部切除,僅剩外側(cè)部分,構(gòu)成一個(gè)漏磁組結(jié)構(gòu)。其中,高壓繞組HV1、HV2兩部分的寬度比等于高壓繞組內(nèi)外側(cè)的低壓繞組匝數(shù)比。

        圖4 改進(jìn)后的變壓器繞組排列示意圖

        2.2 改進(jìn)后的短路阻抗計(jì)算

        第一檔運(yùn)行時(shí),低壓繞組全部載流運(yùn)行,根據(jù)漏磁面積計(jì)算公式,代入相應(yīng)數(shù)值計(jì)算得:

        第一檔漏磁分布示意如圖5所示。

        圖5 第一檔時(shí)漏磁組分布示意圖

        第六檔運(yùn)行時(shí),低壓繞組僅最外2層載流運(yùn)行,根據(jù)漏磁面積計(jì)算公式,代入相應(yīng)數(shù)值計(jì)算得:∑D=658.11。

        第六檔漏磁分布示意如圖6所示。

        結(jié)構(gòu)改進(jìn)前后各檔位的阻抗計(jì)算結(jié)果如表2所示。

        從上面的計(jì)算結(jié)果可以看出,通過(guò)改變變壓器的漏磁組數(shù),可以顯著將最大的第一檔的阻抗由16.04%調(diào)整到6.46%,使最大阻抗變?yōu)榈谒臋n的9.5%,阻抗變化范圍變成了6.46%~9.5%,是35 kV級(jí)變壓器的常用阻抗區(qū)間。

        3 結(jié)語(yǔ)

        對(duì)于恒磁通、多級(jí)大范圍調(diào)壓且伴隨大幅度容量變化的融冰變壓器,容量增加對(duì)阻抗增大有著巨大而關(guān)鍵性的影響,通過(guò)繞組漏磁結(jié)構(gòu)的排布調(diào)整,可一定程度上抑制阻抗的增加,但難以根本性改變阻抗隨容量變化大幅增加的趨勢(shì),難以達(dá)到變壓器高效運(yùn)行的理想狀態(tài)。而改變變壓器的漏磁組數(shù)量,可以完全調(diào)整變壓器阻抗變化的趨勢(shì),使變壓器阻抗變化區(qū)間達(dá)到可接受的狀態(tài)。上例變壓器阻抗的值還可以通過(guò)繞組漏磁高度和寬度的調(diào)整在一定范圍內(nèi)優(yōu)化,使變壓器的運(yùn)行達(dá)到用戶滿意的效果。

        圖6 第六檔時(shí)漏磁組分布示意圖

        表2 結(jié)構(gòu)改進(jìn)前后各檔位的阻抗計(jì)算結(jié)果

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