1 000 kV变压器无载调压开关控制系统研究

王晓亮，李 娜，陈 健，李 伟，逯 遥

（1.国网山东省电力公司检修公司，济南 250118；2.国网山东省电力公司电力科学研究院，济南 250003）

1 000 kV变压器无载调压开关控制系统研究

王晓亮1，李 娜2，陈 健1，李 伟1，逯 遥1

（1.国网山东省电力公司检修公司，济南 250118；2.国网山东省电力公司电力科学研究院，济南 250003）

1 000 kV变压器具有独特的调压方式，需设置专门的调压补偿变压器。首先介绍目前无载调压开关控制策略存在的问题，进而说明设置与1 000 kV变压器冷却器控制系统电源回路相独立的无载调压开关电源回路的必要性和方法。现场应用证明了改进控制策略的可行性和实用性，对于1 000 kV变压器无载调压开关控制系统的设计以及故障分析具有一定的参考意义。

1 000 kV变压器；无载调压；控制策略；电源回路

0 引言

随着我国国民经济的飞速发展，用电需求日趋增长，电力行业的发展速度逐步加快，由于我国能源丰富的西部地区远离经济发达的东部地区［1］，为减少污染，实现以电代煤，以电代油的清洁能源输送方式，同时满足电能大容量、远距离、低损耗、低成本的基本要求［2］，采用特高压输电系统成为必然。

特高压变压器是特高压工程的核心设备之一［3］，其调压方式具有特殊性，需设置专门的调压补偿变压器，特高压变压器的无载调压开关控制系统与其余电压等级变压器相比具有独特性。设置与1 000 kV特高压变压器冷却器控制系统电源回路相独立的无载调压开关电源回路对于功能的实现是必要的。

1 1 000 kV特高压变压器概述

1 000 kV特高压变压器主要由变压器本体和调压补偿变压器两部分构成，调压补偿变压器与本体变压器是两个独立的部分，通过硬母线进行连接。以1 000 kV泉城特高压变电站为例，如图1所示为特高压变压器组装结构图。

调压补偿变压器起到稳定中压侧电压，并补偿调整中压侧电压过程中对变压器低压侧电压影响的作用。为实现以上功能，其调压补偿过程采用负反馈原理，即调压绕组与主变压器高压绕组的串联、低压补偿绕组与主变压器低压绕组的串联都应按照负反馈的要求连接，电压升高时使其降低，电压降低时使其升高［4］。

图1 1 000 kV变压器组装结构

2 无载调压开关控制策略

为保证1 000 kV特高压变压器调压功能的实现，需在调压补偿变压器上设置无载调压开关。无载调压开关是变压器在无励磁状态下改变绕组分接位置的一种装置［5］，当可能作为电源侧的变压器高压侧以及中压侧开关均处于分位时，无载调压开关控制回路导通，完成无载调压过程。当变压器高压侧或中压侧任一开关处于合位时，闭锁无载调压开关控制回路，防止发生带负荷调压。图2所示为某特高压变电站无载调压开关控制回路。

图2 无载调压开关控制回路

图2中，QF1为变压器高压侧跳位继电器常闭触点；QF2为变压器中压侧跳位继电器常闭触点；QF3为变压器高压侧跳位继电器常开触点；QF4为变压器中压侧跳位继电器常开触点；ZJ1为冷却器控制回路中间继电器；ZJ2为无载调压开关控制回路中间继电器。当变压器高压侧与中压侧任一开关在合位时，ZJ1中间继电器失电，ZJ1继电器的常闭触点闭合，冷却器系统自动投入运行。当变压器高压侧开关与中压侧开关均在分位时，ZJ2继电器失电，ZJ2继电器的常闭节点闭合，无载调压开关控制回路接通。

但特高压变压器无载调压开关电源往往取自变压器冷却器控制箱，与变压器冷却器系统取自同一电源。变压器冷却器控制逻辑为：当变压器高、中压侧开关均处于分位时实现对变压器冷却器系统的闭锁，当变压器高、中压侧任一开关处于合位时，保证变压器冷却器系统的稳定运行。为实现变压器高、中压侧开关均处于分位时对变压器冷却器系统的闭锁，在变压器冷却器控制回路中串入变压器高、中压侧开关的开关位置，当变压器高、中压侧开关均处于分位时，变压器冷却器电源回路中串接的交流接触器辅助触点断开，变压器冷却器系统电源回路失电实现其停运。若此时进行变压器无载调压，无载调压开关控制逻辑为“1”，但因变压器无载调压开关与变压器冷却器控制系统共用一路电源，电源失电导致无载调压开关电动机构电源失电，进而无法进行调压操作。

3 改进的无载调压开关电源回路控制策略

因特高压变压器结构的独特性，若变压器冷却器系统与变压器的无载调压开关共用一路电源并且保证各项功能的实现，则需设置更加复杂的控制回路，大大提升控制回路造价。此外，复杂的控制回路将降低整个控制系统的稳定性，增加检修人员的检修难度。为实现1 000 kV变压器高、中压侧开关位置闭锁无载调压开关控制系统功能的合理性，应设置与1 000 kV变压器冷却器系统电源回路相独立的无载调压开关电源回路。图3为改进的无载调压开关控制回路。

如图3所示，变压器冷却系统电源回路与无载调压开关电源回路独立设计，即风机电机交流回路通断由交流接触器组1实现，无载调压开关电机交流回路通断由交流接触器组2实现，变压器冷却系统与无载调压开关电源回路分别接至两路不同的交流进线，并由同一组直流控制回路控制两组独立的交流接触器组，进而实现无载调压开关及风冷控制系统的功能。独立电源回路的设置既实现了变压器高、中压侧开关均处于分位时对变压器冷却器系统的闭锁，也实现了变压器高、中压侧开关任一开关处于合位时对无载调压开关的精确闭锁，并保证了用户对成本的要求。此外，回路的分开也很大程度降低了检修难度。

图3 无载调压开关控制回路

4 现场应用

在1 000 kV泉城变电站验收过程中，发现电源回路设计存在以上缺陷后，经过现场改进，从交流电源配电箱引单独电源回路供无载调压开关电动机构使用，如图4所示为投入运行后的现场控制箱。

图4 投入运行后的现场控制箱

采用一套控制回路可完成变压器冷却器系统及无载调压开关的精确控制，实际工程应用验证了本方案的可靠性。若由同一路交流电源供电则需采用两套独立控制回路，户外端子箱的数量翻倍且控制回路复杂程度更高，经济性不高。本方案克服了因1 000 kV变压器结构的独特性造成的冷却器控制系统与无载调压开关控制系统控制逻辑不一致导致的无载调压开关电动机构电源失电问题。

5 结语

对于1 000 kV特高压变压器，设置与冷却器系统电源回路相独立的无载调压开关电源回路，可以彻底解决冷却器控制系统与无载调压开关控制系统控制逻辑不一致导致的无载调压开关电动机构电源失电问题。现场的工程应用证明，改进后的控制策略在保证经济性的同时实现了冷却器控制系统与无载调压开关控制系统精确控制。

［1］杨振家，张成，刘海威，等.±800 kV特高压直流输电线路绝缘选择［J］.山东电力技术，2016，43（5）：57-60.

［2］刘振亚.特高压电网［M］.北京：中国经济出版社，2005.

［3］朱文兵，周加斌，许伟，等.特高压泉城站主变压器现场局部放电试验技术研究［J］.山东电力技术，2016，43（5）：1-4.

［4］贺家李，李永丽，李斌，等.特高压交直流输电保护与控制技术［M］.北京：中国电力出版社，2014.

［5］国网山西省电力公司.特高压交流变电运维检修技能培训教材［M］.北京：中国水利水电出版社，2014.

1 000 kV Transformer No-load Voltage Regulating Switch Control System

WANG Xiaoliang1，LI Na2，CHEN Jian1，LI Wei1，LU Yao1
（1.State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250118，China；2.State Grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China）

Special regulation-compensation transformers are needed for 1 000 kV transformers due to itsunique voltage regulation mode.The problem of 1 000 kV transformer no-load voltage regulation switch control system is analyzed for UHV substations.The necessity and method of the no-load voltage regulating switch power supply circuit，which is independent of the power supply circuit of 1 000 kV transformer cooler control system，are illustrated.The feasibility and practicability of the improved control strategy is verified by field applications，which provides references for designs and fault analysis of the 1 000 kV transformer no-load voltage regulating switch control system.

1 000 kV transformer；no-load voltage regulating；control strategy；power circuit

TM403.4

B

1007－9904（2017）02－0046－03

2016-07-28

王晓亮（1987），男，工程师，从事电力系统继电保护研究工作；

李 娜（1987），女，工程师，从事电力系统运行与控制研究工作；

陈 健（1983），男，工程师，从事电力系统继电保护研究工作；

李 伟（1990），男，从事电力系统继电保护研究工作；

逯 遥（1989），男，从事电力系统继电保护研究工作。