有載調壓變壓器在電力系統中的應用技術簡介
?
?
　　摘要： 通過分析有載調壓變壓器的優缺點后，提出有載調壓變壓器在電力系統中應用的技術對策。

　　一、有載調壓變壓器的優點

　　1、保持電壓穩定 變壓器存在阻抗，在功率傳輸中，將產生電壓降，并隨著用戶側負荷的變化而變化。系統電壓的波動加上用戶側負荷的變化將引起電壓較大的變動。在實現無功功率就地平衡的前提下，當電壓變動超過定值時，有載調壓變壓器在一定的延時后會動作，對電壓進行調整，并保持電壓的穩定。

　　2、保證電壓質量 供電變壓器的任務是直接向負荷中心供應電力，一次側直接接到主電壓網(220 kV及以上)或接到地區供電電網(35～110 kV)。這類變壓器不但向負荷提供有功功率，也往往同時提供無功功率，而且一般短路阻抗也較大。隨著地區負荷變化，如果沒有配置有載調壓變壓器，供電母線電壓將隨之變化。因此，我國《電力系統技術導則(試行)》規定了“對110 kV及以下變壓器，宜考慮至少有一級電壓的變壓器采用帶負載調壓方式”。因此，對直接向供電中心供電的有載調壓變壓器，在實現無功功率分區就地平衡的前提下，隨著地區負荷增減變化，配合無功補償設備并聯電容器及低壓電抗器的投切，調整分接頭，以便隨時保證對用戶的供電電壓質量。

　　3、主變壓器的改造 至1998年底，珠海電力局的3座220 kV變電站有6臺主變壓器已改造成有載調壓變壓器，加上22座110 kV變電站的有載調壓變壓器，合計有載調壓變壓器39臺，市區變電站全部為有載調壓變壓器。1997年，斗門供電局已對3臺主變壓器進行了有載調壓變壓器的改造，并計劃在1999年底把余下的主變壓器改造或更換成有載調壓變壓器。進一步保證10 kV配網電壓質量，為爭創一流供電企業奠定了堅實的基礎。此外，有載調壓變壓器可以保持電網運行在較高的電壓水平，優化了無功功率，從而降低了線損，提高了電網經濟效益。

　　二、有載調壓變壓器的缺點

　　1、不能改變無功需求平衡狀態 當系統無功功率缺額時，負荷的電壓特性可以使系統在較低電壓下保持穩定運行，但如果無功功率缺額較大時，為保持電壓水平，有載調壓變壓器動作，電壓暫時上升，將無功功率缺額全部轉嫁到主網，從而使主網電壓逐漸下降，嚴重時可能引發系統電壓崩潰。因為這個原因，世界上有幾次大停電事故：例如1983年12月27日的瑞典大停電事故；1987年7月23日的日本東京電力系統停電事故。這幾次大事故都造成了極大的損失。瑞典大停電事故使南部系統全停電，停電負荷11 400 MW，占整個系統負荷的67%，電網全部恢復時間用了7 h 以上，事故損失2～3億瑞典 克 郎，約3 000 ～5 000萬美元。日本東京大停電事故停電8 168 MW，影響用戶280萬戶，停電時間最長達3 h 21 min，兩個500 kV變電站及一個275 kV變電站全站停電，影響日本13條鐵路線停運達3 h 50 min，東京地鐵及私營鐵路停運長達3 h，自來水中斷，銀行計算機系統中斷，造成社會生活混亂。

　　2、影響變壓器運行的可靠性 變壓器配置有載調壓分接頭，降低了變壓器運行的可靠性。 1982年，國際大電網會議變壓器委員會提出過一份報告，特別指出了帶負荷調節電壓的分接頭，不僅自身不可靠，同時還增加了變壓器整體設計的復雜性。此外，有載調壓變壓器由于帶負荷調整電壓，不可避免地產生電弧，其積聚游離變壓器油使有載調壓變壓器中的瓦斯冒出，有時還會引起誤動作或誤發信號。因此，大容量變壓器配置了有載調壓分接頭，的確給變壓器的可靠運行造成了一定的影響。

　　3、加大投資及運行費用 變壓器配置了有載調壓分接頭后，體積上要比同容量的變壓器大，不僅增加了變壓器的投資，同時也增加了運行維護費用，另一方面在檢修調壓箱時，停電所需時間也較長。 例如，一臺SCZ-800／10型10 kV干式有載調壓變壓器約30萬元，而一臺SC-800／10型10 kV無載調壓變壓器才約20 萬元，增加了投資約1／3。一臺110 kV，40 MVA有載調壓主變壓器約155萬元，比相同容量無載調壓變壓器的設計更為復雜，價格也相對較高。另外，頻繁動作有載分接開關及其傳動機構也增加了運行管理及維護費用。

　　4、采用相應的技術對策 有載調壓變壓器雖存在一些不足，但只要我們在電網規劃時進行全面的綜合考慮，在系統受到擾動時合理調度，就能揚長避短，發揮其積極作用。

　　下面是筆者對應用有載調壓變壓器的幾點建議：

　　a)對供電變壓器，為提高用戶供電質量，減低線損，宜采用有載調壓方式。由于有載調壓變壓器無法改變系統的無功需求平衡狀態，為避免引發電網電壓崩潰，系統應有足夠的無功容量。對電網及無功功率規劃設計時，應進行綜合考慮，提高網絡電壓強度。系統無功功率能分層分區就地平衡，優化配置并保持足夠的事故備用容量，避免有載調壓變壓器動作引發電壓崩潰，造成大面積停電。

　　b)系統出現大擾動，引發電壓大幅度下降時，調度員應及時采取措施，閉鎖有載調壓，并切除部分負荷，消除系統有功和無功缺額，或在系統中設置電壓降低自動減負荷裝置，抵消變壓器控制產生的負面影響，快速動作，限制局部擾動發展為全網或主網事故。

　　c)根據《電力系統技術導則》規定，除了在電網電壓可能有較大變化的220 kV及以上的降壓變壓器及聯絡變壓器(例如接于出力變化大的電廠或接于時而為送端，時而為受端的母線等)時，可采用帶負荷調壓方式外，一般不宜采用帶負荷調壓方式。

　　d)對高電壓大容量變壓器(包括升壓變壓器和聯絡變壓器)，為提高本身的可靠性，防止諧振過電壓，也應盡可能不用分接頭，必要時也僅用調節范圍不大的無載調壓方式，在變壓器內采用氧化鋅避雷器作吸收過電壓保護。

　　e)對兩臺并聯運行的有載調壓變壓器，容許在85%變壓器額定負荷電流及以下的情況時進行分接頭變換操作，對85%以上的情況應閉鎖分接頭變換。另外，必須設置可靠的失步保護，確保兩臺變壓器同步切換。

　　f)嚴格執行“電力系統電壓和無功電力管理條例”。對變壓器分接頭，按照其電壓管理范圍，分級管理。各級電力調度部門應根據負荷及潮流的變化，準確下達調整有載調壓變壓器分接頭動作命令，以改善電壓質量。在變化了的分接頭電壓等級下，自動進行無功補償的投切，以達到系統電壓和無功功率的全面優化管理。
?