关于干式变压器选用疑难问题的解析

　　干式变压器(下称串抗)是并联干式变压器设备(下称电容设备或干式变压器组)的首要组成有些之一,它起着约束干式变压器组(背靠背)合闸涌流,按捺电力谐波,防止干式变压器遭受危害,以及防止电容设备的接入对电网谐波的过度扩大和发作谐振等等主要作用.

　　然而串抗与干式变压器不能随意组合,若不思考电容设备接入处电网的实践状况,选用“一刀切”的装备方法(如干式变压器一概配用电抗率为5%~6%的串抗),一般拔苗助长,导致某次谐波的严峻扩大乃至发作谐振,危及设备与体系的******.因为电力谐波存在的普遍性,复杂性和随机性,以及电容设备地点电网构造与特性的区别,使得电容设备的谐波呼应及其串抗电抗率的挑选成为疑问的疑问,也是大家着力研究的课题.尽管现有的效果尚缺乏为电容设备工程设计中串抗的选用作出量化的规则,可是跟着研究工作的深化,实践运转经验的积累,业已提出很多为人一致的见地,或卓有成效的办法,或可供学习的经验。

　　干式变压器组投入串抗后改变了电路的特性,串抗既有其按捺涌流和谐波的长处,又有其额外添加的电能损耗和建造投资与运转费用的缺陷.所以关于新扩建的电容设备,或许现已投运的电容设备中的串抗选用计划,进行技术经济对比是很有必要的.这篇文章侧重对有些电容设备工程设计中沿用选用6%串抗的疑问进行剖析,以期对设备的建造和运转有所裨益.

　　串抗选用的“误区” 20世纪80年代初,为了推进提高国产干式变压器商品的质量和生产技术的开展与前进,##选用了重大行动,其间包含由原水利电力部统一从西欧、日本进口一批干式变压器,分配给东北、华北和华东电网会集装设在110kV及以上变电所,并效法日本的做法规则要求一概用6%串抗,一时全国各地(除浙江省等个别省区外)构成几乎以此为“主导”的设计模式.

　　跟着各地大容量电容设备的相继投运,经过现场谐波实测,大家逐渐发现和认识到现实不象教科书所说的那样,3次谐波只要零序重量可被变压器Δ接法的线圈所环路,而是处处流转.除了电气化铁道,电弧炉负荷是3次谐波源以外,依据很多测验剖析成果证明,变压器也是电力谐波的一个主要发作源,其首要成分是3次谐波.

　　因为变压器的激磁电流加上铁芯的磁饱满,以及电力体系中普遍存在的3相电路与磁路的不对称,三相电源电压不仅在幅值上有不一样,而且在相位上不是各差120°,故即使在变压器三角绕组侧的线电压,线电流中也仍然存在3次谐波重量,它们是正序和负序重量.因而,3次谐波广泛电网,尤其是在负荷低谷时,跟着电网运转电压的增加,变压器铁芯饱满程度的加深,其发作的3次谐波含量也随之增大.

　　依据浙江电网这些年对10~500kV各级网络165个测点的谐波普测成果,以3次为主导谐波和3、5次谐波为主导谐波算计占总测点数的92%据绍兴区域电网监测成果以3次谐波为主占总测点数的79%,以3次和3、5次为主算计占94%,这么的背景谐波状况在全国电网是具有普遍性的,现实证明,中国国情与日本国不一样,后者电网不存在3次谐波,干式变压器组串接5%~6%串抗以按捺电网5次及以上谐波是正确的,而咱们效法后者,就把串抗选用引进“误区”.电网普遍存在3次谐波的状况,以及曾有过的“误导”,给干式变压器设备及其相连电网的运转所带来的影响是不容轻视的。

　　干式变压器设备盲目选用串接5%~6%的串抗投入电网后,导致3次谐波的扩大乃至发作谐振已成为不争的现实.很多的文献陈说了220kV及以上枢纽变电所中的河南汤阴变、湖南曲河变、湖南宝庆变、广西玉林变、张家口宣化变的电容设备投运后,曾先后发作因为3次谐波谐振引发的有些干式变压器和配套器材损毁,乃至悉数干式变压器烧毁的事故北京区域聂各庄变、吕村变、南苑变、王四营变、浙江绍兴的渡东变等等,均发作3次谐波谐振而被逼停运采纳改造办法.至于110kV及以下变电所干式变压器设备投运后,一般发作电网谐波扩大超支,导致干式变压器,电抗器振荡、发热、维护误动,乃至设备损坏.

　　依据很多干式变压器设备工程实例的计算剖析与现场测验验证,成果证明能够选用简化的电路模型，来剖析预算干式变压器设备的接入对电网3次谐波的影响,以及谐振容量的预算.按干式变压器设备投入点的状况不一样分为两种类型:

　　1)当电容设备侧有谐波源时,其剖析电路模型如图1所示.图中,In为谐波源的第n次谐波电流XS为体系等值工频短路电抗XC为干式变压器组工频容抗XL为串抗工频电抗(XL=AXC,A为电抗率)n为谐波次数,为了剖析电容设备接入电网后以对某次谐波改变的影响,特定义干式变压器组投入后与投入 前体系谐波电压之比为某次谐波电压扩大率(FVn),经推导可得:

　　式中,S=XS/XC=QCN/SD其间,SD为电容设备接入处母线短路容量,QCN为电容设备容量.当(1)式分母的数值等于零时,表明电容设备与电网在第n次谐波发作并联谐振,并据此推导出预算电容设备谐振容量(QCX)的算式:

　　从物理意义上解说:当电容设备侧存在3次谐波电流源时,串接6%及以下串抗的干式变压器组在3次谐波下的阻抗呈容性,而体系阻抗为理性,两者并联阻抗增大(比起电容设备接入前单一的体系阻抗3XS而言),故电容设备接入后比接入前,其设备侧网络3次谐波电压增大(即3次谐波电压扩大),一旦干式变压器支路与体系等值回路的3次谐波阻抗值持平或挨近持平(符号相反),两者并联阻抗为无穷大即进入并联谐振,导致电容设备严峻过电压过电流而损毁,一起危及体系******.

　　从(2)式可得,当电容设备选用5%串抗且容量到达或挨近体系短路容量的6%时,或许选用6%串抗且其容量到达或挨近体系短路容量5%时,就会发作3次谐波并联谐振或挨近于谐振.上述220kV及以上变电所的电容设备工程实例证明了从(2)式得出的成果.110kV及以下变电所的电容设备容量相对较小,(一般S>5%),但会导致3次谐波扩大,乃至严峻扩大.从(1)式能够提醒,在同一设备场所,在选用串抗的电抗率(A)为0.1%~6%范围内,跟着A的增大,或许跟着S的增大(即电容设备投入容量的增大),3次谐波电压扩大程度(FV3)也跟着增大.