变压器有载调压并列运行及分接头控制

朱月华

（贵州工业职业技术学院，贵州 贵阳 550000）

0 引 言

电力系统中，异步电动机的电力负荷比较大，该设备的定子电流、功率效率和因数等都会随着供电电压的改变而发生变化。当电压持续下降时，会迅速增加定子电流，如果电压下降超过50%，电动机的转矩就会变为25%。电压下降幅度越大，电动机的定子、转差率以及转子电流就越大，这样就会提升电动机温度的上升速度，促使规律因数与效率持续降低，对电动机造成损坏。异步电动机转速降低会相应减低水泵和风机，对汽机和锅炉等设备造成影响，如果电压持续降低，还会对电炉设备的出力情况造成影响。

1 变压器有载调节并列运行和分接头控制的现状

有载调节控制技术对自动控制具有较高的可靠性要求。从早期手动控制到变压器的有载调压自动控制，现阶段国际所研发的先进技术，能够应用无功均衡法和最小环流法实现多台变压器并列，对变压器进行级连控制[1]。控制电压等级向上可以对中低压变电站实现有载调压，向下延伸能够实现配电网基础变压器的有载调节。变压器的类型主要包括自耦变压器、两卷变压器和三卷变压器。

有载调压器控制器主要控制分接头开关，近些年的不断深入研究，提升了分接头开关制造技术的可靠性和制造工艺。有载分解开关能够实现数万次安全调节，改变电压时不仅可以应用分接头调节，改变无功也能调节电压[2]，尤其是系统不具备无功情况下，可以采用改变无功的方式实现。因为国外开发的技术能够确保电网系统功率因数提升至较高水平，所以分接头能够有效调节电压水平。我国研发的技术需要按照实际情况，划分为调分接头和无功调节等不同情况。从当前技术的运行情况可知，我国电网无功水平呈现持续改善趋势，有载调压自动控制的作用将无限增加。

2 变压器有载调压并列运行和分接头控制的重要性

对110 kV和220 kV的重要变电站而言，实行变压器有载调压并列与分接头控制的智能控制具有较大作用，主要表现在以下几个方面。第一，随着用电负荷量的持续增加，大多数变电站开始装设第三台主变压器，多台主变压器并列运行加大了实时供电容量，在较大程度上提升变电站的供电可靠性。第二，变电站数量规模持续增大，集控站式调度值班人员的工作量随之加大，并且电压调整主要集中在高峰低谷时间段，增加了值班人员的工作强度，延长了处理时间，在较大程度上增加了人为误操作率[3]。第三，近些年，我国高压和超高压电压等级电网的建设规模不断加大，大多数中低压变电站均需要进行有载调压和并列运行。第四，普通分列运行过程中，分接头位置的差别将会导致变压器容量出现能量损耗问题，实行并列运行和有载调压可降低能量损耗，满足高经济性运行的条件。第五，普通类型的变压器在并列运行中产生的环流会导致变压器在运行过程中出现过热情况，有载调压和并列运行会消除变压器运行环流期间引发的过热现象，确保变压器安全、稳定运行。

3 有载调压在枢纽变电站的作用分析

有载变压器能够在带负荷条件下实现分接头切换，确保变电站在任何条件下都能够安全、稳定运行，并且可以优化配置无功，控制分层、分区，避免变压器出现过励磁，进而确保系统电压质量[4]。

使用有载调压变压器时，能够按照最大负荷计算出电压最小负荷值和最大负荷值，进一步计算出电压最小值，选择出适宜的分接头。通过此种方式能够降低次级电压的变化幅度，还会改变电压的变化趋势。比如在小负荷状态下，降压变电所电压偏高，按照电压调节要求，在最小负荷无补偿的情况下明确变压器分接头。变压器分接头电压值为Vt=V2N×V12min/V2min，其中，V12min表示最小负荷时低压母线归算到高压侧的电压；V2min表示最小负荷时低压母线所要求保持的实际电压；V2N表示低压母线的电压额定值。

有载调压变压器具有较大的调节范围，通常能够超过15%。比如在某地区变电站中，1号主变压器为有载调压变压器，使用中压线圈首端能够实现电压调节。另外，该主变压器具有17个分接头，电压变化幅度在20%左右，这样能够改善电压质量。

4 变压器分解控制与电容器无功控制综合考虑方案

变电站的变压器控制与电容器控制由控制器完成电容器和分接头控制；因此，在可靠性，速度以及功能上存在较多问题。由于变压器控制存在显著优势，因此可以将电容器控制器与变电器控制器联合组成分布式VQC系统，且提出了有效的解决方案。

4.1 第一种方案

由图1可知，第一种方案主要由独立控制装置控制变压器和电容器，系统AVC的实现主要由整个网络下发命令进行计算执行。该方案的优势在于操作简便，具备较高的可靠性，能够应用在电容器控制变电站的过程中。此方案也存在不足之处，如果系统AVC失效，会导致电容器控制器与变压器控制器之间缺乏配合。

图1 分布式VQC系统

4.2 第二种方案

该方案主要通过分接头控制器和电容器控制器实现独立控制，并且利用串行口连接两个控制器。如果系统AVC正常运行，电容器控制器解析系统AVC控制命令将逐渐变为电容器控制器系统电压和功率因数，并且与变压器控制器组成分布式VQC系统。当系统发生极端情况时，低电压、低功率因数能够闭锁变压器分接控制器。此方案也存在不足之处，第一，当变电站预先安装电容器控制器时，需更新和升级控制单元；第二，将电容器控制器设置在变压器分接头控制器与系统AVC之间，此时电容器控制器的可靠性会影响分接控制的可靠性。为了防止可靠性遭受影响，可以从以下几点入手。第一，打开分接控制的电压上限与下限闭锁；第二，打开分接控制档位的下限与上限闭锁；第三，增加闭锁的日均动作次数。如果分接头调整次数超过日均设定值，分接控制器将会自动闭锁来自电容器控制器的控制命令。日均动作次数定值主要包括静态值与动态值两种，其中静态值为预先设置的数据，软件动态能够设定动态值，此时静态定值会大于动态静值。

对已有电容器控制的变电站来说，能够有效更新和升级控制器。从上述分析能够看出，第二种方案能够给予一种比较完善的分布式VQC系统。相比于单一控制器实现分接头和电容器控制方式来说，第二种方案在可靠性、速度以及功能方面具有显著优势，再加上变压器并列运行功能，此种方案可以确保变压器有载并列运行，实现分布式VQC系统。

5 分析可行性方案

对于电压变压频率较高的地区，变电站保证了变压器自动并列有载调压，以有效提升变电站实际供电容量，全面加强供电电压质量，减少运行人员的劳动强度，全面提升变电站运行的可靠性和稳定性，避免变压器并列运行导致无力损耗和环流，延长变压器的使用时间，提升供电经济效益。通常情况下，变电站一次设备的相关配置比较高，能够有效实施变压器智能有载调压与并列运行，但此种方式主要通过调度人工方式进行操作，利用变电站综合自动系统执行，能够实现变电站位置显示。尽管可以利用人工干预实现有载调压，但不能够自动设定和调整电压范围，尤其当电网要求并列运行时会暴露出较多问题。

实行智能并列有载调压后，能够确保变电站具备较多功能。第一，变压器并列运行。在此期间出现的自动无功平衡会消除并列运行期间产生的环流；第二，变压器自动电压调节能够设置电压调节范围和电压中心值；第三，变压器能够由集控中心和调度实施干预，实现就地控制和远程控制；第四，变压器能够与电容器实现投切配合，利用电容器投切装置接电信号能够动态化调节电压中心值。

6 结 论

综上所述，电力系统中衡量电能质量的重要指标在于电压，电力系统运行调整的任务在于确保用户电压接近额定值。对发电设备和变电设备来说，都需要根据额定电压进行设计。设计电压时，如果偏离合格范围，将极大影响电力设备的使用寿命，增加电力企业经济损失。通过变压器有载调压并列运行和分接头控制技术，能够全面确保电力系统安全、稳定运行。