有载调压

2011年12月7日变压器与有载调压供电李玉壁在电力系统中，从电力的生产、输送、以及分配到各用电部门，变压器是重要的电气设备，在各个环节中，变压器的可靠运行直接关系到整个供电系统的可靠性。绪论目录一变压器及其分类二三调压的分类与原理调压开关的常见故障与维护四电压偏差与电压调整一变压器及其分类变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能转变成另一种电压等级的交流电能。不同类型的变压器，尽管在结构、外形、体积和重量上有很大的差异，但是它们的基本结构主要还是有铁心和绕组两部分组成的。1、变压器的原理一变压器及其分类变压器的种类很多，按其相数分，可分为单相电力变压器和三相电力变压器；按其绕组的数目分，可分为双绕组、三绕组、多绕组和自耦变压器；按其调压方式分，可分为有载调压和无激励调压；按其冷却方式分，可分为油浸自冷、油浸水冷和空气自冷等2、变压器的分类单位目前用的其中三种变压器SSZ10-180000/220/110/10SFZ10-31500/110/10SC10-315/10变压器及其分类一一变压器及其分类SSZ10-180000/220/110/10S:三相S:三绕组Z:有载调压180000:容量KV/A三相三绕组油浸自冷有载调压变压器一变压器及其分类一变压器及其分类SFZ10-31500/110S:三相F:油浸风冷Z:有载调压三相自然循环风冷有载调压变压器及其分类一一变压器及其分类SC10-315/10S:三相C:干式浇注绝缘三相干式浇注绝缘双绕组无励磁调压变压器自然循环不标双绕组不标无励磁调压不标一变压器及其分类一变压器及其分类变压器的结构大体分为以下部分，以油式变压器为例：铁心、绕组、绝缘材料、分接开关、油箱、冷却装置、储油柜（油枕）、安全气道（防爆管）、吸湿器、气体继电器、高低压绝缘套管等。3、变压器的结构一变压器及其分类干式变压器主要绝缘介质是环氧树脂，绝缘漆、玻璃丝等，油浸式变压器的主要绝缘介质是变压器油、电缆纸、绝缘式板等。4、油式变压器与干式变压器的区别一变压器及其分类绝缘介质的不同导致它们运行时所允许的温度不同，整体结构上，干式体积、维护量较小，但是过负荷能力较小，冷却效果要差些，如果布置在要求防火的厂房内，可以选用干式的，布置在车间外可以选用油式的。4、油式变压器与干式变压器的区别一变压器及其分类对于抗瞬间时电压冲击来讲，油式变压器比干式好一些，油式费用低，维护容易，不易损坏。干式变压器费用高，不设置外壳，不能露天布置，维护工作量大一些，更容易损坏。4、油式变压器与干式变压器的区别二电压的偏差与电压调整电压偏差也称电压偏移，是指给定瞬间设备的端电压U与设备额定电压Un之差对额定电压Un的百分值电压的偏差二电压的偏差与电压调整电压降是电流产生的，有功电流也会造成系统电压降低（直流供电没有无功的概念，但是系统照样有电压损耗）。无功功率的定义：无功功率是指电力系统中用于电磁能量转换的那一部分功率。无功功率在电源和负载之间来回传递而不被消耗。电压的偏差二电压的偏差与电压调整举一个简单的例子：一个LC震荡电路，充了电的电容向电感放电，电感将电能变成磁场能量，电容放电终止时，电感中的磁场能量又会转变成电能向电容充电变成电场能量，周而复始。这其中传递的就是“无功功率”。电压的偏差二电压的偏差与电压调整还要引申一个概念：电力系统中的大部分负载都是电感性的，在系统电压的作用下，它们同时进行电磁转换，它们“消耗”无功功率。并入系统运行的发电机正常时都是电流超前电压的，具有电容的特性，它们“发出”无功功率，电压的偏差二电压的偏差与电压调整也就是说，当电感负载磁场储能的瞬间，发电机相当于电容释放电场能量。当负载释放磁场能量时，发电机将这部分能量储存起来。说到这里很多人不能理解，明明发电机线圈也是电感，发电机怎么会变成“电容”呢？电压的偏差二电压的偏差与电压调整道理很简单，我们的发电机是在“过励磁”（感应电势大于端电压）状态运行，它从系统吸收电磁能量的相位正好跟负载相反，所以说它相当于“电容”，发出“容性无功”。电压的偏差二电压的偏差与电压调整现在问题已经比较清楚了。改变发电机的励磁电流，就可以改变定子的感应电势，增大励磁电流就可以使感应电势大于端电压（电动机的端电压永远大于感应电势），从而使发电机的电流超前于端电压，使发电机发出无功功率。电压的偏差二电压的偏差与电压调整电力系统的某一时间，负载“消耗”的无功是和发电机“发出”的无功平衡的。一台机多带了无功，其他机组的无功负荷就会下降。当负载无功功率增大时，无功电流的增量就会在发电机的电枢反应中起到“去磁作用”，使发电机的感应电势降低，电压的偏差二电压的偏差与电压调整从而造成系统电压下降（严格说是在较低的电压下达到新的平衡），所以可以认为系统电压下降是因为发电机输出的无功功率不足造成的。电压的偏差三调压的分类与原理有载调压变压器在电力系统中有着重要作用，它不仅能稳定负载中心电压，而且也是联络电网、调整负载潮流、改善天功分配等不可缺少的重要设备。因此可以说，有载调压变压器不仅是保证现代化电力系统供电质量的关键设备，同时也可用来产生很大经济效益。有载调压变压器目前，发达国家对容量在10MVA及以上的变压器大都安装了有载分接开关。我国电力系统及用户也愈来愈多地采用了有载调压变压器。调压的分类与原理三有载调压变压器目前，发达国家对容量在10MVA及以上的变压器大都安装了有载分接开关。我国电力系统及用户也愈来愈多地采用了有载调压变压器。调压的分类与原理三有载调压变压器三调压的分类与原理变压器存在阻抗，在功率传输中，将产生电压降，并随着用户侧负荷的变化而变化。系统电压的波动加上用户侧负荷的变化将引起电压较大的变动。在实现无功功率就地平衡的前提下，当电压变动超过定值时，有载调压变压器在一定的延时后会动作，对电压进行调整，并保持电压的稳定。变压器在负载运行中能完成分接电压切换的称为有载调压变压器。三调压的分类与原理三调压的分类与原理一般情况下是在高压绕组上抽出适当的分接，因为一则高压绕组常套在外面，引出分接方便，二则高压侧电流小，分接引线和分接开关的截流部分截面小，开关接触触头也较容易制造。分接开关三调压的分类与原理调压的基本原理为了供给稳定的电压、控制电力潮流或调节负载电流，均需对变压器进行电压调节，变压器调压的方法是在其某一侧绕组上设置分接，以切除或增加一部分绕组的线匝，以改变绕组的匝数，从而达到改变电压比的有极调压方法，这种绕组抽出分接以供调压的电路叫做调压电路。即U1:U2=N1:N2得U2=U1*N2/N1调压方式无励磁调压变压器一、二次侧都脱离电源的情况下，变换高压侧分接头来改变绕组匝数进行调压的。有载调压利用有载分接开关，在保证不切断负载电流的情况下,变换高压绕组分接头，来改变高压匝数进行调压的。调压的分类与原理三三调压的分类与原理无励磁调压有载分接开关的两项基本功能•第一、在开路情况下“选择”一个分接头；•第二、在不中断通过电流的情况下把功率“切换”或“调换”到所选的分接头上。有载分接开关所分的大类型负载电流从接通分接到预选分接的调换可通过电阻过渡或者电抗器过渡（美国）来完成，即分为电阻式有载分接开关和电抗式有载分接开关。有载分接开关还可分为真空有载分接开关和油浸式有载分接开关。调压的分类与原理三1、有载分接开关顶2、有载分接开关油室与切换开关3、分接选择4、电动机构5、保护继电器6、有载分接开关储油柜7、角度齿轮，联轴油浸式有载分接开关与变压器组合结构调压的分类与原理三有载分接开关的组合结构图调压的分类与原理三调压的分类与原理三AB12R图中分接开关的两个触点1、2都和分接头A相接触负载电流由分接头A输出图为简单的单电阻过渡电路示意图调压的分类与原理三图中触点2已切换到分接头B上，这时负载电流仍有分接点A输出，电阻R起限制循环电流的作用AB12R调压的分类与原理三图中触点1已切换到中间位置，负载电流有分接头B经触点2输出AB1R2调压的分类与原理三图中触点1已切换到分接头B上，至此切换过程全部完成AB1R2有载分接开关主要部件图据统计1990年全国110～500kV变压器事故或故障中，有载分接开关的事和故障分别占变压器的18％和12．5%；500kV变压器的57次故障中，有载分接开关约占25%。事故和故障率高，而且有上升趋势，直接威胁主变压器和电网的安全运行，引起电力系统的广泛关注。调压开关的常见故障与维护四有载调压开关四调压开关的常见故障与维护有载调压变压器的优点保证电压质量供电变压器的任务是直接向负荷中心供应电力，一次侧直接接到主电压网(220kV及以上)或接到地区供电电网(35～110kV)。这类变压器不但向负荷提供有功功率，也往往同时提供无功功率，而且一般短路阻抗也较大。随着地区负荷变化，如果没有配置有载调压变压器，供电母线电压将随之变化。四调压开关的常见故障与维护我国《电力系统技术导则(试行)》规定了“110kV及以下变压器，宜考虑至少有一级电压的变压器采用带负载调压方式”。因此，对直接向供电中心供电的有载调压变压器，在实现无功功率分区就地平衡的前提下，随着地区负荷增减变化，配合无功补偿设备并联电容器及低压电抗器的投切，调整分接头，以便随时保证对用户的供电电压质量。四调压开关的常见故障与维护有载调压变压器的缺点不能改变无功需求平衡状态当系统无功功率缺额时，负荷的电压特性可以使系统在较低电压下保持稳定运行，但如果无功功率缺额较大时，为保持电压水平，有载调压变压器动作，电压暂时上升，将无功功率缺额全部转嫁到主网，从而使主网电压逐渐下降，严重时可能引发系统电压崩溃。调压开关的常见故障与维护四因为这个原因，世界上有几次大停电事故：例如1983年12月27日的瑞典大停电事故；1987年7月23日的日本东京电力系统停电事故。这几次大事故都造成了极大的损失。瑞典大停电事故使南部系统全停电，停电负荷11400MW，占整个系统负荷的67%，电网全部恢复时间用了7h以上，事故损失2～3亿瑞典克郎，约3000～5000万美元。调压开关的常见故障与维护四日本东京大停电事故停电8168MW，影响用户280万户，停电时间最长达3h21min，两个500kV变电站及一个275kV变电站全站停电，影响日本13条铁路线停运达3h50min，东京地铁及私营铁路停运长达3h，自来水中断，银行计算机系统中断，造成社会生活混乱。调压开关的常见故障与维护四影响变压器运行的可靠性变压器配置有载调压分接头，降低了变压器运行的可靠性。1982年，国际大电网会议变压器委员会提出过一份报告，特别指出了带负荷调节电压的分接头，不仅自身不可靠，同时还增加了变压器整体设计的复杂性。此外，有载调压变压器由于带负荷调整电压，不可避免地产生电弧，其积聚游离变压器油使有载调压变压器中的瓦斯冒出，有时还会引起误动作或误发信号。因此，大容量变压器配置了有载调压分接头，的确给变压器的可靠运行造成了一定的影响调压开关的常见故障与维护四有载调压变压器虽存在一些不足，但只要我们在电网规划时进行全面的综合考虑，在系统受到扰动时合理调度，就能扬长避短，发挥其积极作用。下面对应用有载调压变压器的几点注意事项调压开关的常见故障与维护四a)对供电变压器，为提高用户供电质量，减低线损，宜采用有载调压方式。由于有载调压变压器无法改变系统的无功需求平衡状态，为避免引发电网电压崩溃，系统应有足够的无功容量。对电网及无功功率规划设计时，应进行综合考虑，提高网络电压强度。系统无功功率能分层分区就地平衡，优化配置并保持足够的事故备用容量，避免有载调压变压器动作引发电压崩溃，造成大面积停电。调压开关的常见故障与维护四b)系统出现大扰动，引发电压大幅度下降时，调度员应及时采取措施，闭锁有载调压，并切除部分负荷，消除系统有功和无功缺额，或在系统中设置电压降低自动减负荷装置，抵消变压器控制产生的负面影响，快速动作，限制局部扰动发展为全网或主网事故。调压开关的常见故障与维护四c)根据《电力系统技术导则》规定，除了在电网电压可能有较大变化的22