火電廠電除塵干式變壓器分接頭調壓分析應用

王 浩

（國網能源神頭第二發電廠，山西 朔州 036011）

1 引言

大唐神頭發電有限責任公司#3機電除塵31段、32段共帶有28面電除塵升壓變高壓調節柜，因電源側開關在2008年改造為NC9-400型真空接觸器，其線圈吸合電壓為（85%～110%）Us，Us為380 V，一年內先后有幾臺接觸器線圈燒毀，在一定程度上影響了電除塵升壓變投運率、除塵率。經現場分析，是由電除塵段在最小運行方式下電源側線電壓最高值約419 V及環境粉塵大、線圈整流模塊元件質量不良等綜合原因造成。也曾考慮在接觸器控制線圈回路串電阻或改造接觸器線圈整流模塊以提高其工作電壓范圍等措施予以解決，但從二次回路降電壓不便實現。所以，從電除塵段電源側調低電壓是首選方案。

2 電除塵干式變壓器運行方式及要求分析

2.1 設備概況

#3機電除塵段有兩臺工作變壓器、一臺備用變壓器，均為瑞士制造THT 7FN 2M/G型干式變壓器。其采用的調壓分接頭是簡單的無勵磁分接開關，設置在高壓繞組，中部連接板連接形式，共有5個分接擋位，分接范圍±2×2.5%，2-5分接頭是額定分接位置。

表1 #3機電除塵干式變壓器

2.2 無勵磁分接開關調壓基本原理

分接開關是變壓器繞組的抽頭變換裝置。在變壓器繞組中引出若干分接頭并與它連接，在變壓器無勵磁即不帶電情況下，通過手動或電動操作，由一個分接頭轉換到另一個分接頭，以改變繞組的有效匝數，即改變其電壓比，從而實現調壓目的。

2.3 電除塵干式變壓器運行方式

圖1 #3機除塵段電氣主接線圖

在電除塵干式變壓器的調壓分接頭調整之前要考慮接線和運行方式。在一般情況下，#3機電除塵31段3BFC及32段3BFD工作電源進線開關3BFC01和3BFD01處于工作位置合閘狀態，分段獨立運行，30除備變是帶電空載運行狀態，兩臺備用進線開關23處于斷位，作為電除塵兩個段備用電源（熱備用）。在電除塵工作變壓器其中一臺檢修時，存在不能停負載如除塵升壓變壓器或除塵振打電機等的情況，需要合上除塵段備用進線開關3BFC23或3BFD23給母線充電，不中斷對負載供電；或者在某臺電除塵工作變壓器過載運行時，可合上除塵段備用進線開關3BFC23或3BFD23投入備用變壓器以分配負載，提高效率。所以，#3機電除塵變壓器存在并聯運行的情況。

2.3.1 變壓器并聯運行的條件（雙繞組變壓器）

變壓器并聯運行是指同一變電站或發電廠內兩臺或幾臺變壓器的出線端子與出線端子直接連接到公共母線上，同時對負載供電。

（1）接線組別相同，相位關系要相同，即時鐘順序數要相同。

（2）變壓比要相同，允許偏差也相同（允許偏差≤±0.5%），調壓范圍與每級電壓要相同。

（3）阻抗電壓（短路電壓）相同，允許偏差≤±10%，極限正分接位置阻抗電壓與極限負分接位置阻抗電壓要分別相同。

（4）容量比小于 3∶1。

2.3.2 不滿足以上條件產生的影響

（1）電壓比不同時，在并聯變壓器之間就有循環電流，影響變壓器出力。

（2）當阻抗電壓不等時，則負載不能按容量比例分配，阻抗電壓較小的變壓器將有較多的輸出容量，有時會過負荷。

（3）接線組別不一致，將會造成短路發生。

（4）變壓器容量相差較大，則阻抗電壓亦將相差較大。

從表1可知，目前#3機3臺電除塵干式變壓器接線組別、變壓比、阻抗電壓（短路電壓）及變壓器容量比都滿足并聯運行條件。若改變其調壓分接頭位置進行調壓必然使其電壓比改變。下面，重點分析電壓比、調壓分接頭位置選擇的相關問題。

3 調壓分接頭選擇分析

3.1 調壓分接頭電壓比

式中：k：變壓器電壓比；

U1e：變壓器一次繞組線電壓；

U2e：變壓器二次繞組線電壓。

分接頭2-5是現使用的額定電壓分接頭，k1>k3，k2>k3，3-6、3-5 是調高電壓分接頭，不必考慮；k4>k1，k3>k1，2-4、1-4 位置是實現降壓效果的兩個備選分接頭位置。

3.2 備選調壓分接頭與原分接頭電壓比差別

Δk1%>>0.5% Δk2%>>0.5%

所以，3臺電除塵干式變壓器分接頭降壓調整必須選用相同分接頭位置，才能滿足變壓器并聯運行的電壓比要求。

3.3 調壓分接頭位置選擇近似推導

電除塵干式變壓器是降壓變壓器，應用降壓變壓器分接頭的選擇方法。選擇變壓器分接頭，應考慮最大和最小兩種運行方式。據以往現場點檢數據記錄可知，電除塵干式變最大負荷值1320kW，2200A，高壓側電壓U1max為3.62kV；最小負荷480kW，800 A時，高壓側電壓U1min為3.6 kV。其低壓側實際電壓U2允許變動范圍為380～418 V。參考短路電壓百分比Uk%和短路功率ΔPk值，以變壓器參數公式折算到高壓側短路阻抗值ZT=RT+jXT=0.0675+j0.621。

因從廠用6 kV段到電除塵變為電纜傳輸距離近，阻抗值很低，線路電壓降可忽略，系統電壓等級低，變壓器電壓損失的橫分量對電壓絕對值影響很小，也可忽略。

（1）最大負荷時，P=1 320 kW，COSΦ≈0.85,S=1 320+j818，按要求最大負荷時低壓側電壓不低于380 V，變壓器應選分接頭電壓：

式中：UBmax：最大負荷時，變壓器應選擇的高壓側分接頭電壓；

U2max：最大負荷時，變壓器低壓側電壓，380 V；

U1max：最大負荷時，變壓器高壓側電壓，6 270 V；

ΔUmax：最大負荷時，變壓器高壓側電壓損失；

U2e：變壓器低壓側額定電壓；400 V。

（2）最小負荷時，P=480 KW，COSΦ≈0.85，S=480+j297，按要求最小負荷時低壓側電壓不高于418 V，變壓器應選分接頭電壓

式中：UBmin=（U1min-ΔUmin）U2e/U2min

UBmin：最小負荷時，變壓器應選擇的高壓側分接頭電壓；

U2min：最小負荷時，變壓器低壓側電壓，418 V；

U1min：最小負荷時，按到變壓器高壓側電壓，6 235 V；

ΔUmin：最小負荷時，變壓器高壓側電壓損失；

U2e：變壓器低壓側額定電壓；400 V

（3）因無載調壓在正常運行時變壓器分接開關不能改變，故需取兩者平均值，根據計算出的UB可選擇與之最接近的分接開關。

取最接近的分接頭：6 150 V，（2-4）位置，+2.5%擋。

3.4 最大和最小兩種運行方式下電壓近似校驗

選擇雙繞組變壓器分接頭時，二次側電壓U2應按最大和最小負荷計算，校驗所選分接頭是否能使變壓器低壓母線電壓滿足調壓要求。

式中：U1：變壓器高壓側實際電壓；

ΔU：變壓器的電壓損失（歸算到高壓側）；

U2e：變壓器低壓側額定電壓，400 V；

UB：變壓器高壓側調整后的分接頭電壓，6 150 V。

最大負荷和最小負荷時變壓器低壓側母線實際電壓U2分別為：

均為超出允許變動范圍，因此，所選擇分接頭位置是合適的。

經以上對調壓分接頭選擇分析、校驗，將調壓分接頭從2-5調整到2-4位置，符合實際負載工作電壓要求，能實現較好的降壓目的。

4 調整分接頭后直阻測量、變比試驗、試運行

4.1 直流電阻測量

表2 電除塵干式變高壓繞組直阻表

從表2直阻數據可知，3臺電除塵干式變調整分接頭到2-4位置后，變壓器高壓繞組直阻誤差符合規程要求。

4.2 電壓比試驗

表3 電除塵干式變電壓比測量值

通過表3可看出，將3臺電除塵干式變壓器分接頭調整到分接頭位置（2-4）后，其變比誤差都小于+0.5%，完全符合《電力設備交接及預防性試驗規程》的要求。

4.3 沖擊合閘、送電試運行

干式變壓器投運規定,新投運或大修后投運前必須斷開負載，在額定電壓下沖擊合閘5次，每次間隔時間不少于5 min。第一次受電后持續時間不少于10 min。變壓器運行無異音、異味、運行溫度正常，勵磁涌流不應使保護裝置誤動?？蛰d運行30min后無異常逐步加載至正常負載，24 h后投入正常運行。

5 降壓效果

將電除塵干式變壓器分接頭位置調整到2-4后，其在空載狀態下降壓約15 V，負載狀態下降壓約15 V，滿足#3機電除塵段負載對電源電壓的要求。

6 結束語

#3機電除塵干式變壓器分接頭調整后，電除塵段負載運行穩定、正常。電壓是電能質量的主要指標之一，電壓偏移出允許范圍時，對用電設備具有很大影響。變壓器分接頭調壓適用于在系統無功功率平衡前提下，當最大和最小負荷兩種情況下的電壓變化幅度不大且不要求逆調壓時，適當調整普通變壓器的分接頭，即改變其電壓比就可滿足要求的情況。

由于缺乏瑞士制造THT 7FN 2M/G型干式變壓器出廠資料，在計算變壓器參數值存在誤差，在選擇電除塵變最小負荷時未考慮其功率因數的變化等。所以，文中關于應選分接頭位置推導、校驗是運用電力網潮流的簡化近似計算，為分析選擇變壓器調壓分接頭位置可行性可提供理論參考依據，論證調壓后低壓側母線電壓的偏移在負載允許電壓范圍內。

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