超高压发电机升压变压器无励磁调压问题

1、超高压发电机升压变压器无励磁调压问题迄今我国生产的500kV 发电机升压变压器, 无论是与600MW 和500MW , 还是与300MW 和200MW 发电机配套, 其大部分产品的高压侧都带有无励磁分接开关, 分接范围为525kV 22. 5% 和550kV - 22. 5% 两种。尽管这些变压器都在安全运行, 并且有的已运行了近10 年, 但从对分接开关使用的情况看,绝大多数升压变压器在运行中并没有使用过无励磁分接开关调压。1992 年由机械部、电力部专家组成的“500kV (330kV ) 变压器质量现状”调查组写出的工作总结报告中, 也建议“发电机升压变压器尽可能采用不带分接的双绕组变压

2、器”, 前苏联标准#OCT17544 - 85 中规定500kV 及以上的发电机升压变压器无调压结构。此外, 我国为元宝山电厂、大同二电厂和伊敏电厂等制造的500kV 发电机升压变压器也无调压分接开关, 其中有的产品已运行10 年以上。那么, 对500kV 超高压发电机升压变压器是否可取消无励磁分接开关呢。本文对此作肤浅的探讨。2取消无励磁分接开关的可能性通常, 500kV 发电机升压变压器都用于数百公里的远距离输电。从经济的角度考虑, 超高压输电系统中往往都有多台发电机并联运行。超高压电网的电压水平主要取决于系统无功功率的平衡情况。而系统的无功功率主要来源于同步发电机、线路的充电功率和各种补

3、偿装置。同步发电机是经济的无功功率源, 以额定功率因数co s5 = 0. 9 的同步发电机而言, 其视在功率平均每增加1kVA , 就可以获得4kVA以上的无功功率。由于长距离的无功功率输送所引起的有功损耗的增加和由此而引起的电压损失, 发电机升压变压器即使增设了无励磁调压开关, 也不能适时地改变电压比来改变系统无功功率的分布, 从而达到改变系统电压水平的目的。要维持电网的电压水平, 除了系统中应有足够的无功电源之外, 还应使无功电源在电网中合理分布, 考虑包括电网始端的发电机升压变压器的合理运行电压和电网稳定性所允许的同步发电机可能的端电压调节在内的若干因素, 而这些因素应当说在电网设计阶

4、段就已经确定了。因而处在电压与负载均较稳定状况下运行的发电机升压变压器, 很少有要求适时调压的可能性。正因为如此, 才有如前言中所述的那么多不带分接的500kV 发电机升压变压器在电网中正常运行。在利用发电机升压变压器倒送电作为起动电源的场合, 或者在需要适时改变发电机升压变压器的电压比从而改变潮流分布的场合, 可以采用有载调压发电机升压变压器。有载调压方式不仅可使调压范围更大, 而且可根据需要适时进行电压调节。在500kV 变电站采用有载调压自耦变压器, 或者采用可控投入或参数可控的补偿装置,例如可控并联电抗器等, 显然是更加有效地维持系统电压水平的措施。3设置无励磁调压对变压器设计制造的影

5、响目前, 为使国内无励磁调压发电机升压变压器高压侧实现无励磁调压, 通常有两种做法:其一是直接在高压绕组上设置调压线段; 其二是将高压绕组分为基本绕组和调压绕组两个部分。前者可把调压线段设置在中性点或较接近中性点的某个适当位置; 后者通常是把调压绕组串接在基本绕组末端。无论采用哪种做法, 整个绕组的“连续性”还是不可避免地会受到影响, 因而也带来了不同分接情况下的冲击特性、电场分布、漏磁场分布等各种复杂问题, 进而影响绝缘结构和绕组的发热与电动力。调压线段或调压绕组的设置, 使绕组电容分布规律受到影响, 设计上就要考虑各种运行情况下的绝缘强度, 千方百计来保证绝缘的可靠性, 因而增加了绝缘结构

6、的复杂性。众所周知, 较简单的绝缘结构总比复杂结构更容易保证其可靠性。要将分接引线引到分接开关上实施调压,还有一个分接引线的焊接和走线问题。发电机升压变压器一般容量都较大, 引线电缆截面也大, 且包有足够厚度的绝缘层, 将这种粗直径的引线布置在高压绕组和油箱之间, 要想保证电气的和机械的可靠性, 没有经验丰富的高水平技工是难以实现的。无励磁分接开关的设置和对绕组、油箱等结构件实施可靠绝缘, 加大了变压器的有效空间, 因而也增加了变压器的体积和重量。调压结构的设置还恶化了绕组安匝的平衡分布。大家知道, 无论设计者怎样反复精心地调整, 有分接的结构终究也不会比无分接的结构做得更好, 因这种变压器的

7、漏磁场, 尤其是横向漏磁场很自然地具有更大的复杂性和多变性所谓变压器的抗短路能力, 以及由此涉及的结构强度设计, 就是由它决定的。无调压段绕组安匝分布平衡、横向漏磁小的优势还可进一步降低绕组中的附加损耗, 降低绕组的热点温升。超高压发电机升压变压器取消无励磁调压, 变压器的高压绕组无须设置调压线段或调压绕组, 不仅可以简化绝缘结构、降低作业难度, 而且由于其具有更好的安匝分布, 在正常运行情况下, 可进一步降低绕组中的附加损耗和热点温升。在遭受短路情况时, 还能降低变压器的轴向短路力。这无疑会提高变压器运行的可靠性。4无励磁分接开关对运行维护的影响无励磁分接开关本身就是一个具有电气功能和机械转动功能的复杂装置, 带有该装置的变压器存在定期维护的问题。即使仅在某一个固定分接使用, 在运行一定时期后或趁检修之机, 也要将其操作数次, 以去掉触头接触面上的污物, 而后再回到所使用的分接。重新投入运行前, 还要测量每相的直流电阻并确认