變壓器短路阻抗對(duì)系統(tǒng)短路電流和穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響探究

摘要：本文介紹了變壓器短路阻抗的基本情況，簡(jiǎn)述變壓器短路阻抗計(jì)算方法，通過建立模型和公式推導(dǎo)，對(duì)短路電流問題經(jīng)行了闡述，詳細(xì)分析了變壓器短路阻抗對(duì)系統(tǒng)短路電流和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的原因，并就如何平衡短路電流于系統(tǒng)穩(wěn)定性提出了建議，具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：短路阻抗;短路電流;系統(tǒng)穩(wěn)定性

引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展和電力網(wǎng)的建設(shè)與改造，電網(wǎng)建設(shè)與城市用地之間的矛盾日趨突出。解決電網(wǎng)建設(shè)與城市用地之間矛盾的途徑之一是采用大容量變壓器，在此情形下，電力系統(tǒng)的阻抗隨著電力系統(tǒng)中容量的增加而減少，短路電流也就越來越大，變壓器的安全運(yùn)行也會(huì)由于過大的短路電流而受＼到嚴(yán)重的影響，從而使電壓器損壞，不能維持電力系統(tǒng)的正常工作，影響電力提供的穩(wěn)定性。因此，在變壓器短路工況時(shí)，研究變壓器短路阻抗對(duì)短路電流和繞組穩(wěn)定性方面的影響已成為電力行業(yè)亟待突破的重要難題之一。

1.影響變壓器短路阻抗的相關(guān)因素

1.1變壓器的短路阻抗的一般定義

當(dāng)頻率定額以及確定溫度之下，一對(duì)繞組中的一繞組端子之間產(chǎn)生等效串聯(lián)阻抗就是短路阻抗。

讓電壓在一次繞組中逐漸增長(zhǎng)，若是二次繞組中短路電流到達(dá)定額的電流數(shù)值時(shí)，一次繞組中的電壓（短路電壓）與定額電壓的比值，由此變壓器的短路阻抗又被成為阻抗電壓。

1.2變壓器的短路阻抗的計(jì)算方法

由圖4分析可得，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路故障時(shí)，系統(tǒng)的短路電流迅速增加，接地結(jié)束后，暫態(tài)分量電流在過渡時(shí)間內(nèi)迅速衰減，系統(tǒng)電流逐漸衰減至穩(wěn)定狀態(tài)。對(duì)比不同變壓器阻抗電壓，不難發(fā)現(xiàn)變壓器在采用高阻抗標(biāo)幺值時(shí)，短路電路電流衰減較快，短路電流的衰減速度隨著短路阻抗的增加而增加，大小隨阻抗標(biāo)幺值的增加而減小，因從對(duì)于限制變壓器短路電流值的激增，高阻抗標(biāo)幺值具有顯著的作用

2.3變壓器不同短路阻抗對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

在研究變壓器短路阻抗對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響時(shí)，選用系統(tǒng)功率角（下簡(jiǎn)稱功角）作為觀測(cè)指標(biāo)，在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行過程中，功角能夠?qū)ζ溥\(yùn)行情況進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，為了防止發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)失穩(wěn)等情況，必須對(duì)功角進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)，其也能為勵(lì)磁系統(tǒng)低勵(lì)限制的安全深度提供一定的依據(jù)。本文在變壓器短路阻抗電壓比例為4%的情況，選取了一系列功角δ0，進(jìn)行模擬計(jì)算。直到增大后的臨界功角曲線在失穩(wěn)，從而得到系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定臨界功角δlim和臨界功率Plim。仿真結(jié)果如表2所示，從圖中可以看出當(dāng)初始功角為72°，系統(tǒng)在發(fā)生大攪動(dòng)之后能夠達(dá)成穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，但是當(dāng)初始功角增加至73°時(shí)，系統(tǒng)會(huì)在大攪動(dòng)之后失去穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。由此可以得出，4%的變壓器短路阻抗下，系統(tǒng)暫時(shí)穩(wěn)定狀態(tài)下的功角為72°，其臨界功率是421 MW。繼續(xù)對(duì)比不同阻抗下變壓器的短路電流和穩(wěn)定性，結(jié)果見表2，選取了4%，38%，64%，80%的變化過程，數(shù)值結(jié)果表明變壓器的短路阻抗標(biāo)幺值逐步增加，系統(tǒng)穩(wěn)定性隨之減小，短路電流也逐步降低。4%時(shí)系統(tǒng)暫態(tài)臨界功角相比于80%，減小了約7°，短路電流減小到最初的43%，即在短路電流降低的同時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有所下降，綜合考慮到減少短路電流與提升系統(tǒng)穩(wěn)定性的需求，在短路阻抗標(biāo)幺值64%時(shí)，此使系統(tǒng)臨界功角降低了5%，而最大短路電流減少了53%，性能更為均衡。

3.結(jié)語

研究變壓器短路阻抗對(duì)系統(tǒng)短路電流和穩(wěn)定性的影響，有利于進(jìn)一步分析高阻抗變壓器參數(shù)于短路電流變化之間的相關(guān)規(guī)律，尋找出一套合適的變壓器參數(shù)選擇規(guī)范。高阻抗變壓器的出現(xiàn)為系統(tǒng)短路電流過大問題提供了解決方案，但是過大的阻抗值又會(huì)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成負(fù)面影響，因此如何選擇合適的參數(shù)來平衡上述兩個(gè)方面具有十分重要的意義。

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作者簡(jiǎn)介：

孫振，男，漢族，1985年12月生，湖北孝感人，工學(xué)學(xué)士，工程師，主要從事：電力系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)。