220kV變電站低壓側(cè)帶電抗的變壓器升流方法

江蘇省送變電有限公司 姜 越

新安裝的變壓器在投運(yùn)之前需要進(jìn)行一次升流試驗(yàn)，如今最常用的一種升流方法是在變壓器的某一側(cè)加入三相對(duì)地的220V 電壓，將其余側(cè)短路接地，這樣變壓器各側(cè)就會(huì)有電流流過，根據(jù)主變參數(shù)計(jì)算出電流值，再與試驗(yàn)值相比較，來確保變壓器的一次參數(shù)和二次回路的正確性。

但是現(xiàn)在隨著變壓器生產(chǎn)制造技術(shù)的提高，其低壓側(cè)電壓等級(jí)往往很低，這樣可以跳過一些中間變電站，直接供給用戶，減少線路損耗，此時(shí)為防止低壓側(cè)電流過大，需要在低壓側(cè)串入一臺(tái)限流電抗器，這種情況升流時(shí)除了考慮主變的參數(shù)外，還要代入電抗器的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

1 電流大小的計(jì)算

現(xiàn)以一臺(tái)220kV 變壓器為例，分別介紹低壓側(cè)不帶限流電抗器和帶限流電抗器的短路電流的計(jì)算方法和結(jié)果，說明限流電抗器所起到的限流作用。變壓器和電抗參數(shù)見表1。

表1 變壓器和電抗器參數(shù)

1.1 不帶限流電抗器的短路電流

由于本文主要計(jì)算低壓側(cè)的短路電流，所以此主變選用的升流方式為：110kV 側(cè)加220V 三相電壓，220kV 側(cè)開路，10kV 側(cè)短路接地。此時(shí)的變壓器T 型等效電路[1]如圖1所示。

圖1 不帶電抗的變壓器T 型等效電路

由變壓器參數(shù)計(jì)算可得：

各側(cè)折算到中壓側(cè)的阻抗為－0.703Ω。

故中壓側(cè)電流為：

低壓側(cè)電流為：

1.2 帶限流電抗器的短路電流

低壓側(cè)串入限流電抗器后，其等效電路圖如圖2所示。

圖2 帶電抗的變壓器T 型等效電路

由變壓器原理可知，限流電抗器折算到中壓側(cè)的阻抗XR為：

由于限流電抗器和變壓器繞組都可以看作純電感，故：

限流后的低壓側(cè)電流為：

以上就是兩種不同狀態(tài)下的一次電流的計(jì)算結(jié)果，可以明顯看出限流電抗器的作用，再以此計(jì)算值和試驗(yàn)值進(jìn)行校對(duì)，直觀地驗(yàn)證主變一次參數(shù)的可靠性。

2 電流角度的計(jì)算

在主變保護(hù)中最快速、最可靠的保護(hù)就是差動(dòng)保護(hù)，因此差動(dòng)回路電流的極性尤為重要，如果電流極性接反，當(dāng)變壓器投運(yùn)時(shí)，會(huì)造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。在變電站建設(shè)過程中，因?yàn)橐淮卧O(shè)備的極性難以改動(dòng)，所以我們就需要調(diào)整二次電流的極性以滿足變壓器各側(cè)電流矢量和為零的要求，在升流之前我們要確定各側(cè)電流的角度，以便和試驗(yàn)值相比較。根據(jù)工程的實(shí)際情況，我們分中壓側(cè)加壓、高壓側(cè)接地（以下簡(jiǎn)稱中對(duì)高）和中壓側(cè)加壓、低壓側(cè)接地（以下簡(jiǎn)稱中對(duì)低）兩種情況進(jìn)行討論。

2.1 中對(duì)高時(shí)電流的角度

假設(shè)變電站的一次設(shè)備極性及電流流向如圖3所示，主變兩側(cè)一次電流極性正好相反，所以二次電流極性全部正接。

圖3 中對(duì)高主變一次設(shè)備極性圖

升流試驗(yàn)時(shí)，用投產(chǎn)表測(cè)量電流角度，其原理是以A 相電壓為基準(zhǔn)，測(cè)量其超前各相電流的角度。主變繞組相當(dāng)于一個(gè)純電感，故在圖3中，中壓側(cè)A相電壓超前A 相電流90°，高壓側(cè)和公共繞組與其相反，各側(cè)電流測(cè)量角度見表2。

表2 中對(duì)高主變二次電流測(cè)量角度

2.2 中對(duì)低時(shí)電流的角度

假設(shè)變電站的一次設(shè)備極性及電流流向如圖4所示，主變中低兩側(cè)一次電流極性正好相反，所以我們選擇中壓側(cè)電流極性正接，而低壓側(cè)電流極性反接。

圖4 中對(duì)低主變一次設(shè)備極性圖

由表1可知，主變低壓側(cè)采用的是Y-Y-d11接線方式[2]，又稱為11點(diǎn)接線方式，就是低壓側(cè)繞組通過三角形接線方式，低壓側(cè)電流落后中壓側(cè)電流30°，如圖5所示，低壓側(cè)和中壓側(cè)同相電流正好位于11點(diǎn)，故叫作11點(diǎn)鐘接線方式。

圖5 11點(diǎn)鐘接線方式

所以在圖4中，取反后的低壓側(cè)A 相電流落后中壓側(cè)A 相電流150°，而A 相電壓超前中壓側(cè)A 相電流90°，故A 相電壓超前低壓側(cè)A 相電流240°，各側(cè)電流測(cè)量角度見表3。

表3 中對(duì)低主變二次電流測(cè)量角度

由于限流電抗器和變壓器繞組都可以看作純電感，故限流電抗器對(duì)電流的角度幾乎沒有影響。

3 總結(jié)

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，取220V 的三相交流電源從在主變中壓側(cè)加入，在低壓側(cè)母線處相間短接，確保電流流過限流電抗器和低壓側(cè)電流互感器，此時(shí)通過上面的分析，仍可以計(jì)算出各側(cè)電流的大小和角度，在升流試驗(yàn)前計(jì)算出數(shù)據(jù)并列成表格，見表4，直觀地反映了二次電流的計(jì)算值和角度，這樣可以明確升流思路，通過實(shí)測(cè)值快速判斷電流回路的正確性，提高工作效率，進(jìn)一步確保變壓器在投運(yùn)時(shí)的可靠性。

表4 升流試驗(yàn)方案

在一些電流互感器變比較大的變電站，尤其是500kV 變電站，二次電流往往很小，難以達(dá)到變壓器保護(hù)裝置的精度，無法直觀地觀察電流的平衡，此時(shí)就更需要計(jì)算出理論值以確保電流回路的正確性。