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电压器校验仪的选型和原理赖振学(福州亿森电力设备有限公司)摘要电力变压器的选型密切关系到日后运行可靠性、社会和系统的经济效益这里从运行角度提出几点建议,供变压器选型参考关键词电力变压器选型可靠性经济效益ProposalsforPowerTransformerTypeSelectionGuangdongPowerGridCorporationChengQichengAbstract:Theselectionofpowertransformerconcernsverymuchtotheoperatingreliabilitythesocialprofitandsystemeconomicprofitafterward.Herebasingontheviewofoperationseveralproposalsareputforwardforthereferenceofpowertransformertypeselection.Keywords:powertransformertypeselectionreliabilityeconomicprofit
1.概述电力变压器是电力系统的主设备,它的选型涉及很多方面,大的方面有如下几种
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1.单台变压器的相数大多数电力变压器都是三相共体的,即所谓三相变压器但对于大容量变压器(容量≥750MVA),限于运输重量,往往采用单相变压器采用单相变压器投资增大比同容量的三相变压器大20%~30%,且占地面积也较大但单相变压器优点很多最大的好处是可以设置备用相,大大地提高运行可靠性尤其是大电厂的升压变,机组停发几天的损失就抵得上一相变压器!单相变压器磁路闭合,在系统非全相运行(跳单相)时,主磁通基本没有外漏,不易产生结构局部过热问题
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2.变压器铁芯结构形式电力变压器的铁芯结构分为“芯式”和“壳式”两大类三相芯式变压器又称为“三相三柱式”变压器图1三相壳式变压器又称为“三相五柱式”变压器图3“三相五柱式”变压器磁路也闭合,在非全相运行(跳单相)时也有单相变压器的优点相同容量下,它的结构高度比“三相三柱式”的矮电网部门选用它,有时只是铁道的运输高度的限制“三相五柱式”的造价比“三相三柱式”的高些(约10%)单相壳式变压器有两种器身结构普通线圈型变压器和所谓“适型form-fit”变压器后者有时被人误称为“壳式变压器”,这是不准确的说法“适型”变压器结构十分紧凑,很省料(省25%~30%)所以造价较低,重量轻南方电网的山区大水电站往往选用“适型”变压器缺点是生产这种变压器的厂家不多,发生内部缺陷几乎不可能现场检修下面着重谈谈电力变压器的冷却方式选择、阻抗设定和有载调压问题
2.电力变压器的冷却方式选择
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1.电力变压器的冷却方式类型通常电力变压器有四种冷却方式表1表1No.冷却方式符号描述选型建议1自然油循环,自然风冷ONAN无油泵、无风扇首选2自然油循环,强逼风冷ONAF无油泵、有风扇停风扇负荷减少20~40%可选3强逼油循环,强逼风冷OFAF有油泵、有风扇停泵停扇负荷减少20~40%特殊情况选用4导向油循环,强逼风冷ODAF有油泵、有风扇停泵只能运行20~30分钟不选
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2.全自然冷却电力变压器―首选第一种是全自然冷却,不带油泵,不带风扇,标记为ONAN英文简读成Naturaloilnaturalair,中文简读成“自然油自然风”是最理想的冷却方式电力变压器是长年不停运行的设备特别是现在推行在线监测、状态检修,变压器一两年都没有机会停下来而风扇和油泵都是旋转机械,无论在机械上,电气上都无法长年不间断运行作为静止设备的变压器,可靠性就被风扇油泵大打折扣而且风扇油泵的能耗很大,噪音大在重视环保的城区变电站,噪音也是要考虑的重要因素所以ONAN冷却不但节能,而且大大提高供电可靠性,较少维护工作量,是最理想的冷却方式随着技术的进步,现在已经能生产容量达240MVA的220kV全自然冷却的变压器了当然,ONAN变压器价格要比其它冷却方式的变压器要高些但即使不考虑可靠性的重大效益,只算两三年节约的电能和维护费用,就足够补偿这个投资差额所以,应当首选全自然冷却电力变压器
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3.自然油循环,强逼风冷变压器―可选这种变压器带风扇,不带油泵,标记为ONAF英文简读成Naturaloilforcedair,中文简读成“自然油强风”当需要的容量超过现有可能生产的ONAN变压器时,可以考虑选用带风扇的变压器但要注意选用低噪音,高效率的风扇这种冷却风扇转速比较低,风叶按空气动力学流型设计(类似飞机翼截面);一般是垂直上吹,以充分利用热对流的助力要提出的负载条件是风扇全停,即处于ONAN状态时,变压器须能带70%~80%额定负荷持续运行对于负荷特别重要的变电站,如大电厂,宜装设备用冷却器组,以免在检修风扇时压负荷现在,已经有ONAF大型500kV变压器在运行,容量达1200MVA3个单相400MVA变压器在运行可见,油泵是有可能避免的
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4.强逼油循环,强逼风冷变压器―特殊情况选用这种变压器带风扇又带油泵,标记为OFAF英文简读成forcedoilforcedair,中文简读成“强油强风”变压器冷却油泵又称潜油泵,它密封在变压器油箱内运行,能耗比风扇高,可靠性(运行寿命)也明显低于变压器本体潜油泵的检修更换比风扇更麻烦,而且必须停运变压器所以要尽量避免采用油泵有时,大容量的ONAF变压器体积太大,受使用条件限制,不得已选用OFAF变压器这时亦要注意不能采用必须两台油泵“对称运行”才能保证冷却的结构这种结构变压器在一台(侧)油泵损坏时,就要大幅度减载!OFAF变压器的负载条件应为在风扇和油泵全停,即处于ONAN状态时,变压器需能带50%~60%额定负荷连续运行油泵停运的减载量应与停运油泵台数大致成比例
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5.导向油循环,强逼风冷变压器―不选用导向油循环,强逼风冷变压器带风扇又带油泵,标记为ODAF英文简读成directoryoilforcedair,中文简读成“导向油强风”所谓导向,就是油箱内设置特殊的导油管道,使油流对准线圈的最高发热点(部位)这对厂家无疑是一种先进的冷却手段,可以节约材料,变压器造价较低进口变压器往往采用这种冷却方式但这种变压器在油泵停运时,变压器只能支持一段时间(≤30min),必须停下来而油泵的可靠性还直接受油泵电源回路的影响曾经发生过多次只因为油泵电源故障,迫使ODAF变压器停运的事件对供电可靠性要求很高的今天,ODAF变压器是不可接受的
3.关于电力变压阻抗的设定电力系统的发展,许多电网的短路容量已经超过常规开关的开断能力为了解决开关的开断安全,某些地区习惯选用高阻抗变压器所谓高阻抗,一般指低压侧对高、中压侧的阻抗普通变压器的阻抗,uk1-2%和uk1-3%通常在12%~16%之间,而高阻抗变压器则高达45%高阻抗变压器有如下问题
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1.高漏通,大短路机械力所谓“漏通”是指铁芯“主磁通”以外,线圈电流在周围非铁磁性物体内(铜导线、绝缘材料、油…)形成的磁通阻抗就是漏通的表现,所以变压器阻抗又称“漏抗”提高阻抗,靠的是增加漏磁通,加大线圈之间距离(直径差)而线圈之间的电磁力,也和漏通成正比所以高阻抗变压的短路电磁力远比普通阻抗的大,所以高阻变压器抗短路能力比普通阻抗的低由于加大线圈直径,电磁耗材增多,造价也较高
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2.高阻抗消耗无功多,输出电压波动大变压器消耗的无功也是和阻抗成正比的高阻变压器消耗无功多高阻变压器电压调整率高,即输出电压随负荷电流变化敏感负荷电流增加,输出电压下降很快;而在低谷负荷时,特别在午夜电网无功剩,无功倒流,容性电流流过感性高阻,输出压飙升电压的波动,劣化了供电质量
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3.采用外置串联电抗器可以抑制短路电流当然,串抗也存在电压调整率高问题较好的办法是采用外置“分裂电抗器”图4,既抑制短路电流,又不加大正常运行的电压波动所以,采用高阻抗变压器不应作为限制短路电流的唯一途径
4.关于有载调压开关(OLTCOnloadtapchanger)的设置电力变压器有载调压有两种方式
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1.恒磁通调压方式CFVVConstantfluxvoltagevaliation;
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2.变磁通调压方式VFVVVariablefluxvoltagevaliation;新变电站变压器的调压方式可以根据系统运行要求自由选定但对于已经有变压器的运行中变电站,新添置变压器除了受传统的并列条件约束之外,即使调压档次和级差完全相同,还必须配置相同有载调压方式,否则和原有变压器不能完全并列运行因为传统的并列条件未考虑有载调压,是“静态”的基本条件
5.结语电力变压器选型的基本依据是国标(GB)和电力行业标准(DL)国际上通用IECInternationalElectro-technicalCommission,国际电工委员会标准但IEC标准是协调性的准则,许多要求都低于GB,更低于DL标准所以在订货时,尤其是向国外订货时,必须明确,那些部分该用GB,那些按DL以上是则重运行角度提出来的建议供电力变压器选型参考参考文献
[1]IECPublicationPowerTransformer76-176-2图2单相壳式变压器器身图1三相芯式变压器器身图3三相壳式变压器器身10kV馈线开关10kV1段母线10kV2段母线10kV总开关图4分裂电抗器结线。