不同调压线圈形式中性点入波时波过程分析

不同调压线圈形式中性点入波时波过程分析

赵国峰

特变电工股份有限公司新疆变压器厂，新疆 昌吉 831100

摘要：通过实际变压器，分析了不同调压线圈形式中性点入波时调压线圈最大振荡电位及全范围梯度大小。

关键词：变压器；调压线圈；振荡电位；梯度；

1 引言

各种类型有载调压变压器，调压线圈形式不尽相同，以往一些文献只针对高压线圈首端入波时调压线圈波过程做过分析，而 高压中性点入波时整个调压线圈振荡电位及梯度分布情况确很少有所提及。GB/T 1094.3-2017《电力变压器 第3部分 绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙》第13.4.2条允许中性点入波时波前时间达到13μs，当入波波头时间改变时整个调压线圈波过程会发生很大的改变，在设计过程中如果调压线圈形式选取不当，可能会导致中性点入波时振荡电位及全范围梯度过高，往往会导致变压器线圈或开关出现故障。

由于线圈排列及绕制结构多变，其中的电容和电感关系很复杂，要求出线圈各点振荡电位及梯度分布，需要建立并求解一些庞大的矩阵方程，而解此矩阵方程早已超出了人类大脑的计算能力，为此需采用专用软件利用计算机进行求解，本文借助乌克兰专用波过程软件进行计算分析，其计算结果对后 期产品设计及试验具有指导意义。

2 软件计算方法简介

不考虑变压器损耗的情况下，变压器等值电路模型可以简化为由电感和电容构成的网络。如图1所示

图1 变压器绕组等值电路

将变压器的每个绕组分为若干计算单元，每一单元用自感L，轴向电容C_s，对地电容C_g和相邻绕组间的C_w电容表示，线饼之间的磁耦合用互感表示，即以单个绕组为基础，构成传统网络，并在各个绕组的等值网络中加入各绕组的互感和电容，从而组成多绕组等值网络。

3 实例

【实例1】

型号：SFZ10-K-20000/110

1) 额定容量：20000kVA

2) 额定电压：110×(1±8×1.25%)/6.3 kV

3) 绝缘水平：

h.v. 线路端子 LI/AC 480/200 kV

h.v. 中性点端子 LI/AC 325/140 kV

4) 联接组别：YNd11

5) 调压线圈形式：单层圆筒式(电气匝数排列简图见图2)

6) 采用正反调压，中性点入波时接线原理图见图3（以额定分接为例）

图2 调压线圈电气匝数排列简图

图3 调压线圈接线原理图

中性点入波共有4种接线状态：

额定分接1：开关静分接头Ak、Bk、Ck接“+”，动分接头（中性点）接“9”分接，“1”分接悬空，高压首端短接接地；

额定分接2：开关静分接头Ak、Bk、Ck接“-”，动分接头（中性点）接“1”分接，“9”分接悬空，高压首端短接接地；

最正分接：开关静分接头Ak、Bk、Ck接“+”，动分接头（中性点）接“1”分接，高压首端短接接地；

最负分接：开关静分接头Ak、Bk、Ck接“-”，动分接头（中性点）接“9”分接，高压首端短接接地；

计算结果见表1，从表1可以看出：入波波头时间不同，两者全范围梯度相差23%，分接头最大对地电位相差7.2%。

表1：调压线圈最大对地电位及全范围梯度电压

【实例2】

型号：SFPZ9-K-5000/110

1) 额定容量：5000kVA

2) 额定电压：110×(1±8×1.25%)/10.5 kV

3) 绝缘水平：

h.v. 线路端子 LI/AC 480/200 kV

h.v. 中性点端子 LI/AC 325/140 kV

4) 联接组别：YNd11

5) 调压线圈形式：连续式（线圈出头匝数简图见图4）

图4 调压线圈出头匝数简图

6) 采用正反调压，中性点入波时接线原理图同图3。

计算结果见表2。此台变压器调压线圈采用全连续式，共32饼，每4饼为一调压抽头，每饼匝数为7匝，从表2可以看出，分接头最大对地电位已达到1.956×325=635.7kV。

此台变压器在做中性点冲击试验时（入波波头时间为1.2μs），高压最末线饼对低压最末线饼爬电击穿。试验时调压处于最正分接，分接头“9”产生最大振荡电位1.473*325=478.7 kV。

从表2同时可以看出，对于连续式调压线圈，中性点入波波头时间大小对调压线圈全范围梯度及分接头对地电位大小影响特别大，在设计及试验时应给予充分重视。

表2：调压线圈最大对地电位及全范围梯度电压

4 总结

通过上述4个实例分析可以看出，随着调压线圈形式及中性点入波波头时间的不同，调压线圈振荡电位及全范围梯度均发生不小的变化，本文计算结果对变压器设计及试验均具有一定指导意义。

参考文献

[1] 张嘉祥《变压器线圈波过程》北京：水利电力出版社，1982

[2] 谢琉城《电力变压器手册》北京:机械工业出版社,2003

赵 国峰（1978-），男，黑龙江明水县人，特变电工股份有限公司新疆变压器厂工程师，长期从事变压器电磁场仿真计算与研究工作。