220kV自耦有載調壓變壓器的波過程分析
發布時間:2019-07-13 17:17:24來源:
自耦有載調壓變壓器的調壓原理和接線方式見,運行過程中自耦中性點*0*通常始終接地,沖擊試驗時非被試引出端子均接地。
額定分接時整個調壓線圈懸空,其電位振蕩比其余分接調壓線圈(未全部懸空)嚴重,故對A或Am點入波時均在此前提下討論,包括極性開關K接+(Am接A9)與接-(Am接Al)兩種波傳遞方向相反的不同振蕩情況。本文僅粗淺分析1臺OSFPSZ10-120000/220變壓器產品的計算實例。
1自耦有載調壓變壓器的波過程分析121/38.5/11kV,調壓方式為高壓線圈末端正反調壓即恒磁通調壓;高壓線圈采用端部出線,內屏蔽連圈采用四路并聯糾結雙餅式(見)。
右繞向左繞向右銬向左績向它相當于將220kV線端試驗電壓全部加在高壓線圈(匝數只約為普通變壓器的1/2)上,比普通變壓器的情況嚴重,對高壓線圈的考核嚴格。若兩者的內屏蔽深度仍然一樣,則高壓線圈因首端油道的梯度將> 15%而危及安全,故可采用糾結連續式進行梯度部分糾結,但這種補償必須照顧到Am懸空和入波的情況,高壓線圈末端與中壓線圈首端這兩者的縱向電容必須匹配,否則此電容的突變將使后者油道的餅間梯度很大。
根據波過程計算結果(基準值950kV),高壓與中壓線圈中部、高壓與調壓線圈之間的比較大電位差分別達1.07、1.71P.u.;整個調壓線圈、相鄰分接頭間的比較大梯度電壓分別為0.79、0.13P.u.。可見線圈間的時調壓線圈的比較大梯度電壓高達751kV,已超出比較高等級DE型分接開關選擇器承受極限S0kV,故須用避雷器限制調壓線圈振蕩電位。
根據波過程計算結果(基準值950kV),高壓與中壓線圈、高壓與調壓線圈的比較大電位差均出現在距線圈首端1/4高度處,分別為1. 16、1.11p.u.;整個調壓線圈的和相鄰分接頭間的比較大梯度電壓分別為051、0.08p.u.。對比情形(1)可見,對的調壓線圈,A9接地時,接地點在兩端而懸空點在1/4和3/4高度處,線圈間的過電壓和調壓線圈本身的電位振蕩都明顯改善。額定分接正常運行時置于A9分接較嚴格,變壓器抗雷電沖擊性能較好;同理,雷電沖擊試驗時放在A1檔考核也較嚴格。但設計中應考慮比較嚴格的情形。
A點入波,Am懸空時(非沖擊試驗時的情形,但實際變壓器可能遭雷電沖擊)此時中壓線圈也屬于整個高壓線圈的一部分,但中壓首端與高壓末端的線餅形式應匹配,應盡量采用相同的結構(糾結、內屏蔽或連續),以使兩者的餅間電容接近。在此前提下,線圈之間和調壓線圈本身的電位振蕩都將弱于前兩種情況,可不考慮。
根據波過程計算結果(基準值480kV),高壓與中壓線圈、高壓與調壓線圈的比較大電位差均出現在距線圈首端1/2高度處,分別為1.13、1.0p.u.;整個調壓線圈、相鄰分接頭間的比較大梯度電壓分別為1.0、0.50p.u.。可見調壓線圈自身的電位振蕩非常嚴重,使分接頭間的電位達危險值。
根據波過程計算結果(基準值480kV),高壓與中壓線圈、高壓與調壓線圈的比較大電位差分別為1.08、1.0p.u.,分別出現在線圈中部、首端;整個調壓線圈、相鄰分接頭間的比較大梯度電壓分別為1.05、0. 57p.u.,且后者的對地比較大沖擊電位峰值出現在接近入波端的分接頭間,而遠離入波端的分接頭間的電位差(對應于220kV)則小得多,僅0 Am點入波,A懸空時(非沖擊試驗時的情形,但實際變壓器可能遭雷電沖擊)因高壓線圈由末端入波,至懸空端餅間電容逐漸增大,呈倒金字塔結構,這較不利,故高壓線圈本身的電位振蕩將較情形(4)、(5)幅度更大;但因此時入波電壓為480kV,故高壓與調壓線圈間的電位還將小于情形(1)。有載調壓較先進,但在調壓線圈的結構、絕緣布置等方面比在中性點調壓復雜得多。它承受中壓線端和高壓側過來的較大沖擊過電壓,其大小取決于調壓的接線、范圍和線圈結構。調壓線圈上沖擊過電壓與額定電壓之比值比自耦變壓器主線圈大得多。
2調壓線圈比較高電位的限制措施由上可見,自耦有載調壓變壓器的線圈之間和線圈本身的電位振蕩比普通變壓器要嚴重得多,故須采取以下措施把調壓線圈上可能出現的比較高電位限制到合理程度:一是在變壓器內部采取措施,包括從調壓線圈的結構著手及在調壓線圈兩端并聯電容以加大調壓線圈的縱向電容;二是在調壓線圈上安裝避雷器保護。后者在500kV自耦有載調壓變壓器上也有采用。
壓線圈采用跨四段糾結式(見)時,可保證中壓入波時調壓線圈的電位梯度> 20%,相鄰分接頭間的電位梯度約5%,調壓線圈外部不用避雷器保護。調壓線圈采用螺旋式時,因其縱向等值電容較糾結式線圈小很多,故其電位振蕩更劇烈。若調壓線圈首末端并聯避雷器,則可在自耦有載調壓變壓器中使用螺旋式線圈,否則不合適。
調壓線圈兩端并聯電容時,如采用(a)接線,則電容兩極板將承受較高電壓;如采用(b)接線,則電容承受的電壓可降低一半。電容量的大小由計算或測量確定。電容若需套在調壓線圈端部,則可制成普通靜電板的型式(注:在此僅作示意,不表征具體的調壓方式)。
目前世界各國大多采用在分接開關兩端及其中心分接頭上安裝避雷器的保護方式。在器身內部引線時,Am及接避雷器的線端均須引出。
實驗裝置框圖電容和負載電容都偏小,回路電感影響很大,振蕩嚴重,拖尾電壓很高,峰值不穩定。
雙脈沖供電時的正壓波形卸分放電產生的等離子體性質特殊,尤其是它導電性高且能反射電磁波,故宜用光譜儀定性測定。
3.2電源性能的光譜測試1)為25kV正、負雙脈沖電壓,60Hz下的光譜放電波形。正、雙波形曲線類似,正脈沖波峰稍高,負脈沖未發生流光放電。
5kV、60Hz時的雙、正脈沖的波形圖,正脈沖和25kV時波形類似,只是波峰更高,而雙脈沖波形更豐富,表明有更多種活性離子,因此,雙脈沖電源對于實現脫硫脫硝一體化意義重大。
波長/nm放電波譜圖(2)由圖可見,電壓較低時,正、雙脈沖電源供電類似,負脈沖電源流光區域小,放電電壓高。
3)是在(1)相同的條件下得出的,由此推斷,單脈沖供電不如雙脈沖穩定。將電壓繼續升高至30kV,單脈沖出現頻繁火花放電,而雙脈沖偶爾火花放電。
拄放電波譜圖(3)4結論研制的脈沖電源可得到脈沖上升時間<脈寬<400ns,正、負、雙脈沖3種波形中雙脈沖供電等離子體性質比較好。雙脈沖供電為補償性供電,耗電量高于單脈沖,工業實用還需進一步研究。