特高壓換流變壓器微感線圈故障試驗分析

劉東海,楊士超,劉　永,楊在葆,馬華輝

（山東電力設備有限公司,濟南　250022）

特高壓換流變壓器微感線圈故障試驗分析

劉東海,楊士超,劉永,楊在葆,馬華輝

（山東電力設備有限公司,濟南250022）

摘要：某換流變壓器在空載試驗過程中，發現不等匝問題。后發現問題為單柱閥側并繞線圈存在不等匝問題。本文根據試驗數據以及換流變壓器結構分別建立了微感線圈等值電路，對微感線圈進行了分析，最后判斷出原因所在。

關鍵詞：換流變壓器；短路環；微感線圈；回路

0　引言

在某換流變壓器空載試驗過程中，發現空載損耗與設計值相比很大。最后結合各方面資料查找問題，發現為換流變壓器兩柱閥側線圈的并繞線圈均存在不等匝問題。在空載試驗中，換流變壓器閥側施加電壓，這就使閥側線圈形成了微感線圈，即如果在一個線圈回路注入電流不能建立磁通（或磁通很?。?，則定義為無感線圈（或叫微感線

圈）；否則為有感線圈。

1　換流變壓器結構與試驗數據

1.1換流變壓器結構

本臺特高壓換流變壓器鐵心為兩心四柱式結構。a、b、ao和bo均為閥側繞組線圈，其中ao與bo為并繞線圈套裝在柱1上，a與b為并繞線圈套裝在柱2上。柱1線圈與柱2線圈并聯運行。從鐵心往外分別為調壓線圈、網側線圈、閥側線圈。

1.2試驗數據及分析

為查找出存在不平衡匝的問題，本試驗大廳做了大量試驗工作，現將部分試驗數據及結果羅列如下。

1.2.1空載試驗（網側柱1和柱2并聯）

1.2.2空載試驗（網側柱1和柱2在并聯線處打開，即網側柱1和柱2分開）

1.2.3變比試驗

1.2.4低電壓空載試驗（閥側a和b支路分開）

1.2.5低電壓空載試驗（閥側a和b支路并聯）

1.2.6等匝試驗（閥側a和b支路一端連接，另一端打開）

根據以上試驗數據分析，初步認定閥側1柱和2柱并聯線圈ao與bo，a與b之間均存在相差一匝線圈的問題。此后，根據原理結構分析無感線圈，推斷初步判斷的正確與否。

2　無感線圈的分析

2.1假設兩柱閥線圈a支路與b支路不等匝分析

如果閥線圈a支路與b支路不等匝（差1匝），則兩路間有環流，使閥線圈變成無感線圈（確切說電感很小），即變為純電阻線圈。額定電壓勵磁下環流可達1100A左右，電阻損耗可達1100kW左右，這與試驗值完全符合。具體分析如下

2.1.1閥線圈a和b支路差1匝時變為無感線圈時的等值電路圖

（1）每柱等值電路圖。

（2）應用疊加原理把閥線圈按圖示分解成勵磁回路和無感回路。

（3）圖中勵磁回路建立主磁通，為有感線圈，大電感回路。會在無感回路中產生1匝感應電勢；圖中無感回路由于1匝電勢會產生"特大"無感環流，產生"特大"無感損耗。

（4）a和b支路中的勵磁電流遠遠小于無感環流，被無感環流蓋沒；而無感環流的能量由勵磁側相應的有功分量提供，其Ir≈1100/171.9=6.42A。

2.1.2額定電壓空載試驗時無感損耗和無感環流的計算值

（a和b兩支路不等匝/a支路為337匝/b支路為336匝/匝電壓512V/無感線圈/純電阻線圈）

2.2假設柱1與柱2之間支路不等匝分析

柱1閥線圈兩路均為337匝/柱2閥線圈兩路均為336匝/閥側勵磁/網側并聯

（1）建立等值電路。

（2）空載試驗時環流和損耗的計算。

（柱1閥側兩路為337匝/柱2閥側兩路為336匝/網側柱1和柱2并聯）

因此，可看出在此假設中，柱1和柱2主磁通不等，差額部分走旁柱。多柱并聯線圈的不等匝雖然不會變成無感線圈，但仍然要保證等匝。

3　結論

本文通過假設無感線圈分析，并計算出每種情況下空載換流及表象空載損耗，并結合相關試驗數據，最后得出產生無感線圈的原因為閥側1柱和2柱并繞線圈之間存在相差一匝的不等匝現象。無感線圈的分析在本次故障的判斷中成為了中壓的手段。

對于多根導線并繞的線圈（特別是繞制過程中需要換線的線圈）：一是設計時計算好匝數；二是繞制要正確；三是器身裝配過程中的插板試驗必須把多根并繞線圈的一端打開，做變比、低電壓空載和等匝試驗。應注意首尾封好頭的線圈的變比和直阻不會發現不等匝問題，但低電壓空載損耗會異常。對于多柱并聯線圈的不等匝雖然不會形成無感線圈，但也必須做等匝試驗。對于上下2路并聯線圈的不等匝也會變成無感線圈，空載損耗會增加很多倍，本公司220kV變壓器上下2路不等匝的故障屢見不鮮，也曾有2臺110kV變壓器2根并繞導線的不等匝短路變成無感線圈，空載損耗比設計值增加60%左右。

參考文獻：

[1] 張玉民,戚伯云.電磁學（第二版）[M].北京：科學出版社, 2012（06）：11.

[2] 胡啟凡.變壓器試驗技術 [M].北京：中國電力出版社, 2010（01）：1.

作者簡介：劉東海（1962-）男，高級技師，山東濟南人，大學本科。主要從事超變壓器類產品的試驗研究。