上海壹僑國際貿(mào)易有限公司
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電力自耦變壓器公共繞組過負(fù)荷分析
電力自耦變壓器與普通變壓器相比,具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益,因此在330?KV及以上電壓等級的超高壓電網(wǎng)中,自耦變壓器在許多場合得到了廣泛的應(yīng)用。
自耦變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理與普通變壓器相比,有著本質(zhì)的差別,具有功率傳導(dǎo)容易、體積小等特點。自耦變壓器在不同的運行方式下,公共繞組流過的電流與同處一個鐵心的串聯(lián)繞組有所不同。本文從分析自耦變壓器的電流流向入手,導(dǎo)出公共繞組過負(fù)荷特征,對過負(fù)荷保護(hù)及第三側(cè)無功容量與公共繞組容量的關(guān)系進(jìn)行了必要的討論,以便供設(shè)計與運行人員參考。?
1自耦變壓器在不同運行方式下的電流流向??
1.1自耦變壓器常見的幾種使用形式?
(1) 按電壓等級分,第三側(cè)有35kV和10kV兩種;?
(2) 按與系統(tǒng)連接形式分,第三側(cè)有:
①直接向用戶供電;
②直接向用戶供電且安裝無功補(bǔ)償裝置;
③不直接向用戶供電,只接無功補(bǔ)償裝置;
④不直接向用戶供電,亦不接無功補(bǔ)償裝置,只作為平衡繞組使用。?
1.2各種不同運行方式下的自耦變壓器電流流向及過負(fù)荷分析?
降壓變電站使用的自耦變壓器,其運行方式可歸納為兩大類型,一類是高壓向中壓(或低壓)或者是同時向中低壓低電,如上述接入系統(tǒng)方式中的a、b兩種;另一類是高壓和低壓同時向中壓供電,如上述接入系統(tǒng)方式中的b、c兩種[1]為直觀起見,舉例來加以分析,假設(shè)某一變壓器變量為120MVA,電壓比為220/110/10kV?,容量比為100/100/50,通常設(shè)計公共繞組的容量等于自耦變壓器的計算容量,所以該變壓器的公共繞組容量為:MVA(K12為高壓側(cè)與中壓側(cè)的變比)
[2]由此可知,高壓側(cè)額定電流為,高壓側(cè)額定電流即等于串聯(lián)繞組的額定電流ICe;?
中壓側(cè)額定電流為I2e=120?000/(31/2×110)=630A;?
低壓側(cè)額定電流為I3e=60?000/(31/2×10)=3?464A;?
公共繞組額定電流為IGe=計算容量/(31/2×110)=60?000(31/2×110)=315A。
??降壓變電站使用的自耦變壓器*類運行方式又可分為三種情形,如圖1~3所示。?
A.高壓側(cè)單獨向中壓側(cè)供電(圖1)?
此時I3=0。該運行方式即為自耦變壓器的自耦運行方式。高壓側(cè)以自耦方式向中壓側(cè)供電,有S1=S2。根據(jù)鐵心中磁勢平衡原理,有:?
其中: I1、I2、I3分別為高壓側(cè)、中壓側(cè)、低壓側(cè)的電流;IAB、IDB分別為自耦方式運行時串聯(lián)繞組、公共繞組的電流;I?B為高、低壓側(cè)之間以變壓器方式(電磁感應(yīng))運行時高壓側(cè)的電流;WAB、WCD、W3分別為串聯(lián)繞組、公共繞組、低壓繞組的匝數(shù)。?
當(dāng)自耦變壓器在額定負(fù)荷下運行時,即S2=120MVA,U1=220kV,K12=2,可得:IC=IDB=315A??
可見,在這種運行方式下,若變壓器未過負(fù)荷,則公共繞組不會過負(fù)荷,所以此時自耦變壓器的過負(fù)荷保護(hù)可按普通變壓器的方式裝設(shè)。?
B.高壓側(cè)單獨向低壓側(cè)供電(圖2)?
此時I2=0。該運行方式即為雙繞組普通變壓器的工作方式,高壓側(cè)以普通變壓器方式向低壓側(cè)供電,有S1=S3。?
當(dāng)自耦變壓器在額定負(fù)荷下運行時,即S3=60MVA,U1=220kV,可得:IG=IB=157.5A??
可見,在這種運行方式下,即使變壓器低壓側(cè)滿負(fù)荷,則公共繞組中的電流也未達(dá)到額定值,所以,此時自耦變壓器的過負(fù)荷保護(hù)可按普通變壓器的方式裝設(shè)。?
C.高壓側(cè)同時向中低壓側(cè)供電方式的電流流向(圖3)?
這種方式可看作上面兩種方式的迭加,高壓側(cè)輸入容量分為兩部分:、。?
為高壓側(cè)以自耦方式傳遞給中壓側(cè)的容量,等于中壓側(cè)的輸出容量,=S1,此時相當(dāng)于高壓側(cè)單獨向中壓側(cè)供電,高-中壓繞組間自耦方式供電,IAB、IDB為串聯(lián)繞組、公共繞組中流過的電流。
為高壓側(cè)以高、低壓繞組間以變壓器(電磁感應(yīng))方式傳遞的容量,等于低壓側(cè)的輸出容量,=S3,相當(dāng)于高壓側(cè)單獨向低壓側(cè)供電,高-低壓繞組間以電磁感應(yīng)方式供電,IB為高壓側(cè)電流。?
從圖中可見,公共繞組中有兩個電流:IDB和IB,且兩電流方向相反,所以公共繞組中的電流為: IG=IDB-IB?
當(dāng)?shù)蛪簜?cè)滿負(fù)荷運行時,即本例中的S3=60MVA,則S2=60MVA,且有U1=220kV,K12=2,將其代入式(1-1′)、式(1-1″),可以求得:?
所以,公共繞組中的電流為:IG=IDB-IB=0?