特高压变压器以及调压补偿变压器的原理分析

王广文

摘 要：伴随着我国电力行业的不断发展以及创新，我国电力行业的相关设备问题也逐渐受到了越来越多人的关注和重视。在一系列电力相关设备中变压器无疑是非常重要的一个电力设备。变电站的有效运行，以及电力能源的有效输出在很大程度上依赖于变压器的有效运行。在变压器设备当中，特高压变压器占据着非常重要的作用，伴随着我国电力行业的不断发展，我国电压的不断提升，特高压变压器实际应用范围也变得越来越广泛。文章主要针对特高压变压器以及相应的调压补偿变压器的相关原理进行详细的分析和阐述，希望通过文章的阐述以及分析能够有效的提升我国特高压变压器设备的发展以及应用，同时也为我国电力行业的进一步发展以及创新贡献力量。

关键词：特高压变压器；调压补偿变压器；原理；单独补偿变压器；结构特点；分析

中图分类号：TM41 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）24-0177-02

在我国变压器设备领域，自耦变压器有着非常多的优点，主要的优点有四个。首先是自耦变压器能够优化并且提升变压器在运行过程中的运行效率；其次是自耦变压器能够在保障功能的前提下减轻重量。再次自耦变压器的结构紧凑，体积较小，最后是自耦变压器具有超高的等级容量。因此在目前的特高压变电器中，自耦变压器的应用范围非常的广泛，并且在应用的过程中取得了较好的应用效果。在我国高压电网中的应用效果尤为突出。自耦变压器能够通过自身系统的不断完善以及优化，提升变压器在运行过程中的稳定性。通常我国特高压变电站中使用的变压器都是一千千伏的自耦变压器。自耦变压器的一个基本功能就是能够与进行主体的电压变化，同时自耦变压器还能够单独运行作为调压补偿变压器使用。本文就是要对自耦变压器的补偿调压方式进行研究，同时还要对自耦变压器的差动保护相关原理以及相关方式方法来进行总结归纳，同时还要对自耦变压器的相关配置进行补偿原理的说明以及总结。通过上述的内容对特高压变压器在运行过程中的稳定性进行概括以及证明。在实际的应用中自耦变压器在运行的过程中能够保障电网系统的安全运行，稳定运行，提升电网系统的运行效率。

1 简要叙述特高压变压器的主要结构特点

相较于传统形式上的变压器，特高压变电器的结构具有一定的特殊性。主要体现在特高压变压器采用的调压方式为中性点的变磁通方式的调压，在调压的过程中还会设置相应的补偿绕组来限制由于分接位置的改变而出现的电网低压波动。从整体的变压器调压方式来看，特高压调压方式较为独立，主要体现在变压器的主体同变压器的调压补偿采用分箱的方式进行布置。这样的变压器分布方式主要是由于特高压变压器的特点高电压，大容量所导致的。目前我国电网系统中特高压电网使用的变压器主要为单项自耦形式的三项绕组特高压变压器。在变压器设计的过程中采用的设计方式为：为了有效的保障特高压变压器的运行稳定性以及可靠性，采用了中性点的设计调压方式来进行电压调整，同时自耦变压器的调压方式采用的是变磁通方式的调压设计。在设计的过程中，低压会伴随着开关的分开位置的变化进行相应的变化和调整，但是在这一过程中，低压会出现非常大的波动，因此我们在特高压变压器中还会设置相应的补偿绕组来对波动进行相应的电压补偿。电压补偿绕组主要是通过串联的方式并入低壓绕组中，这样才能够有效的实现低压限制的控制目的。自耦变压器的主要设计思路是调压部分以及补偿部分，这两个部分分开设置；同时主体变压器同调压补偿变压器两个部分分开设置。需要注意的是自耦特高压变压器在设计的过程中将主体的结构定义为并联多柱的形式，这种设计形式最大的优点就是能够将变压器的有效运输距离缩短，这样更加符合目前我国变压器的设计要求，保障了特高压变压器的运行效率。

2 简要叙述特高压变压器的主要组成部分

特高压变压器的主要组成部分为主体铁芯，特高压变压器主体铁芯在结构上有七个主要特点。首先是变压器的主铁芯的结构方式为单相五柱式的设计结构，采用三心柱的线圈结构形式；其次是主体铁芯采用的铁芯材料是应用进口的低损耗，但是高导磁的优质晶粒。通过冷轧，叠技的方式进行全斜焊接，在加工的过程中采用的加工设备全部为进口加工设备，这样能够有效的保障特高压变压器的主铁芯加工质量；第三变压器主铁芯内部为了有效的进行散热，达到散热的效果，在主铁芯内部设置了相应的绝缘油道，实现散热效果的目的，同时为了有效的防止主铁芯过热，还会在铁芯拉板以及小芯片的位置进行开槽处理；第四特高压变压器采用的加紧方式也非常特别，采用了板式夹件，拉板以及上梁，钢带等部件来构成变压器的加紧结构。上述加紧结构的组成部件在设计的过程中都需要进行相应的设计，在设计的基础上进行优化以及完善设计，要在机械强度上保障主体铁芯的夹紧效果以及规避主体铁芯出现短路状况；第五是为了有效的保障主体铁芯具有足够的，有效的拉力，我们采用粘带绑扎的形式来对铁芯进行绑扎处理，在很大程度上能够保障铁芯的紧度以及圆度，效果非常好；第六是为了有效的控制铁芯出现损耗状况以及漏磁现象，我们在主铁芯的位置上设计了漏磁屏蔽，能够在一定程度上保障变压器的漏磁以及损耗，同时还能够有效的防止变压器的过热问题。最后是主铁芯同相应的组成部件之间都进行了相应的绝缘处理，能够通过相应的引线将电压传输到外部，直至引入地下。

3 简要叙述调压补偿变压器的主要调压方式

在自耦变压器的结构中，自耦变压器有效的将调压补偿装置从变压器主体中进行了分离，这样做的好处主要有三个。首先是能够有效的保障变压器的运输安全。其次是能够有效的保障自耦变压器的运行稳定性以及可靠性，最后是能够保障变压器的便捷维修。自耦变压器在运行的过程出现问题也能够很快的得到妥善处理，由于其补偿器同变压器主体进行了分离，因此在检查和维修变压器的过程中不会影响主变压器的运行。自耦变压器在调压方式上主要有两种形式，一种是无励磁方式的调压，另一种是有载方式的调压。在这两种调压方式中，有载调压方式的调压器内部结构非常复杂，因此在价格方面也非常昂贵。因此在世界范围内调压方式主要采用的是无励磁方式的调压。但是也有个别国家采用的调压方式为无分接头形式的调压器。真正意义上在实际运行中采用有载变压器的国家只有德国以及日本。根据相关的统计数据得出，有载调压变压器在运行的过程中出现的事故较多，大多数有载调压在事故率上都超过了无励磁调压。因此在经济的角度以及应用可靠性的角度分析，目前特高压变压器在调压的选择上最优化的选择还是无励磁方式的调压。endprint

除了上述的调压方式以外，我国还会采用中性点的方式进行调压。中性点调压虽然结构简单，价格便宜，但是由于这种方式对于绝缘的要求非常高，因此在运行的过程中会出现电压偏移的问题。

4 简要叙述调压补偿变压器保护方式中的差动保护

4.1 简述特高压变压器差动保护装置的主要配置

具体指为调压变和补偿变分别配置相应的差动保护，其电流互感器均可采用双重化配置。由于调压补偿变两者绕组线圈的匝数占据总匝数的比例值相对较小，直接开展特高压变压器调压变的试验即可证明。调压变产生时，将引发严重匝间故障，而当变压器主体差动保护感受到差流幅值时，即远远超过了差动保护的起动定值。而当调压变短路匝开始持续下降后，其变压器的主体差动保护将不会起动。

4.2 简述特高压变压器的差动保护具体原理

特高压变压器一般都是采用中性点无励磁正反调压的方式。其调压的方式总共可设置出9档的数值，将其额定档位设定为5档，即1至4档位正档，6-9档为负档。其将随着调压正负档为相互间的切换，而导致其流通的一次电流也将随之发生明显的改变。当调压装置本身处在不同的档位时，其调压补偿变的各个绕组参数也由此随之改变，像調压变调压绕组、调压变励磁绕组以及补偿变低压励磁绕组和低压补偿绕组等在每个档位当中的额定电流都将呈现出明显的差异性。而当调压装置出现两个不相同的档位时，其调压变和补偿变的绕组参数也将随之发生变化。所以，调压变和补偿变差动保护装置在1至9档之间均具备1套定值，其在实际的运用当中，应当充分结合调压装置的档位来选择相应定值。

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