浅析有载调压过负荷闭锁回路

浅析有载调压过负荷闭锁回路

隋玉博

哈尔滨汇通电力工程有限公司 黑龙江 哈尔滨 150090

摘要：电力系统由于运行方式及负载变化等原因引起系统电压发生变化，为保证电压稳定在规定偏差范围之内，110kV及以上变电站主变设计采用有载调压变压器，但当电力变压器过负荷时进行有载调压，过大的负荷电流将可能烧毁调压开关或引起主变事故，为防止发生此类事件，智能变电站采用主变本体过流继电器动作闭锁调压回路，从而实现可靠的闭锁主变有载调压动作。

关键词：电力变压器 ； 有载调压 ；过负荷 ；闭锁回路 ；电流继电器

系统电压的稳定是保证用户用电质量的重要指标，在正常运行情况下，一般通过发电、输电和配电三个环节进行配合达到系统调压的目的。随着电力系统的发展，有载调压变压器进行调压被广泛采用，主要是因为其能够实现连续调压，并且无需其他投资，节约成本。本文简单介绍变压器有载调压的调压运行原理及作用，引入闭锁有载调压的必要性，并通过对比常规变电站有载调压闭锁控制回路的区别，举例说明智能变电站实现有载调压变压器过负荷闭锁的控制回路。

变压器有载调压的实现，一般是在变压器高压侧绕组经过匝数计算，设计绕组抽头，在不切断负载电流的情况下，使用有载分接开关完成高低压两侧电压变比在一定范围内可变的效果（即高压侧线圈匝数可变，低压侧线圈匝数固定）。因在调压这一过程中要求连续可靠，通常使用过渡电阻消除两侧环流，并要求分接开关处具有一定的灭弧能力。

1.电力变压器有载调压的作用

（1）稳定负载中心电压

当降压变压器处于区域中心时，有载调压变压器可以调节电压波动，以至于不影响主要负荷供应，保证重要用户因电压过低造成不可挽回的损失。

（2）联络电力电网

在电力系统多源电网中电力变压器的并联运行具有可逆性调压的作用，特别是距离较远的输电线路，当某处发电机检修时，该处运行电网将会转为受电状态而出现电压下降，此时需要通过有载调压变压器直接调节电压，保证电压等级。

（3）调节负载潮流及调节无功

电网中发出的功率与消耗功率保持平衡，当发出有功功率不足时，频率将降低，当发电机发出无功功率不足时系统电压将降低，严重情况可能导致负载解列。此时发电机受电网电压作用限制端电压无法升高，而发出的无功功率不足，使其无法保证自身的额定功率，造成其无法保证额定功率的输出。而有载调压变压器可以通过改变电压变比，保证发电机端电压不受电网电压影响，只需增加发电机励磁电流便可提高无功功率。

利用改变有载调压变压器的分接头位置进行调压时，调压措施本身不产生无功功率，但系统消耗的无功功率与电压水平有关，因此在系统无功功率不足的情况下，不能用改变变比的办法来提高系统的电压水平，否则电压水平调得越高，该地区的无功功率越不足，反而导致恶性循环。所以在系统缺乏无功的情况下，必须利用补偿电容器进行调压。投补偿电容器既能补充系统的无功功率，又可改变系统中的无功分布，从而有利于系统电压水平的提高。因此必须把调节变压器的分接头与控制电容器组的投、切两者结合起来，进行合理调控，才能起到既改善电压水平，又降低网损的效果。

2.有载分接开关的分类

有载分接开关的结构分为复合式和组合式两种。

(1)复合式有载分援开关。其特点是选择开关和切换开关共为一体，分接开关油箱的油与变压器本体油隔离，在分接选择的同时完成切换操作，因此体积较大。由于调压是一次完成，故结构简单，造价低，动作过程简单，适用于电流不大、电压较低的变压器，一般使用于电压分接级数较少(多为七级)的有载调压变压器上。

(2)组合式有载分接开关。其结构特点是由选择开关和切换开关分开组合而成，选择开关先动作，选择需要上调一级或下调一级的分接数。由于没有切换动作电流的影响，不会产生电弧。因此选择开关一般安装在变压器本体油箱内，而切换开关由于存在负载电流切换过程，为防止切换时电流的火花对变压器油的污染，因此安装在一个单独的油箱内。由于选择调压级与切换是先后进行的，因此适合电流大、电压高的变压器使用，同时调压级数范围可以大大增加。目前大中型变压器大多采用组合型有载分接开关。

3.过负荷闭锁有载调压

当变压器在过负荷状态调压时，过大的负荷电流将导致在档位切换过程烧毁调压触头，引起有载调压变压器油重瓦斯，主变保护的非电量保护动作跳闸，跳开主变各侧受总开关。为防止此类事故发生，一般设计在有载调压控制回路中加入过载闭锁节点，使得过负荷状态下无法调节电压。

（1）常规闭锁有载调压方式

以传统变电站为例，有载调压闭锁由主变后备保护启动实现，保护装置的闭锁调压继电器输出的常开接点串接于闭锁调压控制回路，当主变出现过负荷时，通过主变高后备保护装置检测到高压侧电流值大于过负荷整定值时，闭锁调压继电器的常开接点闭合，接通调压闭锁控制回路，此设计过程只需将后备保护的闭锁节点由主变保护屏通过二次控制电缆接至主变测控屏即可实现，且回路相对简单。

但此种闭锁有载调压的节点多设计到变压器调压装置的控制电源的紧急停止回路中，在变压器过负荷的情况下，直接跳开有载调压装置的控制电源，在过负荷状态消失后，不能实现自动复归，当下一次需要进行调压时，需值班人员必须赶到主变现场手动将调压控制的操作开关合上，这样远方后台才能进行下一次的调压调档操作。这种状态将延长系统电压的调整时间，不能及时的将系统电压控制在合格的范围内，严重影响了电压合格率。

（2）智能变电站闭锁有载调压方式

过负荷闭锁有载调压回路优化前，智能变电站的闭锁回路设计与常规变电站并无差异，只是通过合并单元将保护电流通过SV点对点直采发送给主变保护，当主变过负荷运行时，后备保护将采样值与闭锁调压元件定值比较后，发出GOOSE指令“闭锁有载调压”，然后通过过程层交换机发送至主变本体智能终端，最终通过智能终端将数字信号转变为模拟量实现硬接点的开出，并且变压器有载调压装置配置集成的控制器，在接收信号后实现调压闭锁，但这种闭锁方式中间环节较多，只要整个回路一处发生故障将会导致闭锁失效（如图2所示）。

图2 过负荷闭锁有载调压控制回路

（3）主变本体过流继电器实现闭锁

在主变高压侧套管CT引出一相电流（天津送变电项目为B相），该电流可与主变绕组温度控制器的电流回路可共用一相。将该电流直接与主变本体二次回路中的过负荷电流继电器接通，该过负荷电流继电器线圈的电源可直接引子主变本体箱的电源。此时，继电器的一对常开节点串入调压开关的闭锁回路中，即直接实现主变过负荷状态时的闭锁调压功能。这种方式的设计，无需经过其他装置，只需提前与主变调压开关厂家在设计联络阶段提出，预留继电器的机构闭锁端子，在出厂时将主变本体箱内端子过流继电器与闭锁回路连接即可。

5.总结

智能变电站闭锁有载调压回路的设计不受主变保护及测控装置限制，不会因为合并单元和智能终端的闭锁回路部分出现异常造成无法闭锁。但需要注意的部分是，调试工作过程中，由于变电站的整定计算是由调度中心以保护、测控装置为参考，不包含过流继电器的整定计算，因此，特别需要与设计沟通在投运前将此部分定值确定，以免因为定值在投运前未设置，导致主变在过负荷状态下继续调压或正常工况闭锁调压运行的工况，造成生产事故。

6.参考资料

《CZK-100B有载分接开关智能控制器说明书》

《电力变压器手册》

《主变过负荷闭锁有载调压回路的优化设计》