浅谈带稳定绕组变压器在印尼水泥生产线150kV总降变电站的应用

浅谈带稳定绕组变压器在印尼水泥生产线150kV总降变电站的应用

管宁军

（煤炭工业合肥设计研究院有限责任公司安徽合肥230041）

摘要：本文简述了一项水泥生产线总降变电站设计中主变压器的选型问题，介绍了变压器稳定绕组的作用，给出了变压器选型中相关参数的选择与设置。

关键词：变电站稳定绕组零序

一、引言

项目概况：

印尼SJW5000t/d熟料水泥生产线工程（SB1）项目建设地址位于印度尼西亚爪哇省苏加武眉市。投资方为泰国SCG集团，工程总包方为安徽海螺集团。本期工程150kV总降变电站总容量为2x30MVA主变，已于2015年6月成功送电。终期变电站总容量为4x30MVA，二期2x30MVA主变及GIS相关配套设备于2018年建成。

150kV系统采用单母线不分段接线，电源由印尼电网PLN变电站馈出1回150kV电缆线路向本工程总降变电站供电，长度约300米。主变采用有载调压方式，型式为SZ11-30000/150型三相两卷有载调压变压器，额定容量为30000/30000/7500kVA（稳定绕组）、额定电压比：150±10×1.25%/6.9Kv/6.9kV（稳定绕组）、接线组别：YN/Yn0-d、阻抗电压：Uk%=10.5。

变电站为末端负荷站，110kV母线短路电流约15kA。6.6kV系统采用单母线分段接线。

二、稳定绕组的作用

1、在全星形联接的变压器中，经常需要设置一个三角联接的减小零序阻抗的辅助绕组。国家标准GB1094.1-1996中规定：在星形-星形联结的变压器中，为减小星形联结绕组的零序阻抗而专门设计的辅助的三角形联结的绕组称为稳定绕组。在实际应用中，稳定绕组也常常被称为平衡绕组。稳定绕组给三次谐波电流提供通路，从而减小零序阻抗。

2、励磁电压和励磁电流的三次谐波无论对变压器本身还是对其连接的系统都是有危险的，应采取措施补偿这种谐波。但是由于变压器中性点运行方式是不固定的，可能直接接地，也可能不直接接地。故要求大容量变压器制造时必须解决三次谐波问题，既不能导致变压器相电压中三次谐波电势过大造成变压器绝缘问题，也不能对系统输出较大的三次谐波电流污染电网，这就要求大容量变压器有一个角接的绕组来提供三次谐波励磁电流，从而保证变压器磁通基本为正弦波，而且这个三次谐波电流只能在变压器三角形绕组内环流，不会流入电网造成谐波污染。

全星形变压器加入一个三角形接线的绕组后，三次谐波磁通就要在绕组内产生一个三次谐波电流，它所产生的三次谐波磁通就要抵消原来铁芯中的三次谐波磁通，从而使铁芯中的合成磁通基本呈正弦波。对磁路来说，它的作用与原边有三次谐波励磁电流的情况是一样的，磁通和相电压都接近于正弦形，附加损耗问题也不存在。因此对大容量全星形变压器无论三柱还是五柱铁芯这个三角形接线的稳定绕组都是必须的，其目的就是为三次谐波励磁电流提供通路，实现供电系统对三次谐波的抑制作用。

三、稳定绕组的设置条件

是否设置稳定绕组主要依据变压器型式及绕组联接组别。

对于全星形联接的三相变压器组必须增加稳定绕组。但是当容量较小时，在结构上采取一些措施后也可以不设稳定绕组。釆取的措施主要有：

1、对于小容量的三相心式变压器可以采用全星形联接组，但不带旁柱，即不能采用三相五柱铁心，而采用三相三柱铁心。

2、为了减少三次漏磁通在夹件等构件中的杂散损耗，可以在结构的联结上采取措施避免铁心两侧结构件形成环路。

四、设置稳定绕组时的相关参数确定及结构选择

1、稳定绕组容量的确定

合理的确定稳定绕组容量可以在保证安全性的同时提高变压器运行的经济性。容量选择太大是一种浪费，容量太小又不能满足要求。确定稳定绕组容量时，通常要考虑非对称运行最严重的情况。当低压发生单相短路时，理论上其短路电流产生的磁势由高压绕组提供2/3和稳定绕组提供的1/3得到平衡。因此稳定绕组的容量一般按变压器容量1/3左右设计。但这1/3容量也只有故障情况或非对称运行情况下才会有，正常运行时稳定绕组中的3次谐波电流很小，故在与变压器厂家充分交流，并在以往变压器设计经验的基础上，本项目变压器稳定绕组的设计容量为7500kVA。

2、稳定绕组电压的确定

稳定绕组主要作用是给3次谐波电流提供通路，减小零序阻抗，在运行时稳定绕组是接地的，所以稳定绕组的绝缘水平不需要太高，绝缘等级一般在6.3kV〜15kV范围。一般稳定绕组的电压不高于低压绕组的电压，故本设计确定稳定绕组电压为6.9kV。

五、结束语

稳定绕组可以使三次谐波电流流通，与一次线圈共同建立励磁电流，使磁通为正弦磁通及正弦的感应电势。同时稳定绕组可以平衡零序安匝，减小零序电抗，有利于零序电流保护的实现。工程设计中合理地选择稳定绕组的电压、容量，可以减小零序阻抗，同时保证变压器的其他技术要求，提高变压器运行可靠性与经济性。

在全星形联结的变压器的设计选型中稳定绕组有着不可忽视的作用，尤其是对于大容量高电压的变压器，没有稳定绕组会直接影响变压器的安全运行。

参考文献：

[1]马洪涛；印尼INDORAMA2_30MW工程电气设计特点和经验介绍[J]；电力设计；2007年6月第3期

[2]王新颖；谈稳定绕组在电力变压器中的应用[J]；甘肃科技纵横；2015年03期。

作者信息：

姓名：管宁军性别：男，专业：电气工程，工作单位：煤炭工业合肥设计研究院有限责任公司，邮编：230041