220kV自耦有載調(diào)壓變壓器的波過程分析
發(fā)布時(shí)間:2019-07-13 17:17:24來源:
自耦有載調(diào)壓變壓器的調(diào)壓原理和接線方式見,運(yùn)行過程中自耦中性點(diǎn)*0*通常始終接地,沖擊試驗(yàn)時(shí)非被試引出端子均接地。
額定分接時(shí)整個(gè)調(diào)壓線圈懸空,其電位振蕩比其余分接調(diào)壓線圈(未全部懸空)嚴(yán)重,故對A或Am點(diǎn)入波時(shí)均在此前提下討論,包括極性開關(guān)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(chǎn)品的計(jì)算實(shí)例。
1自耦有載調(diào)壓變壓器的波過程分析121/38.5/11kV,調(diào)壓方式為高壓線圈末端正反調(diào)壓即恒磁通調(diào)壓;高壓線圈采用端部出線,內(nèi)屏蔽連圈采用四路并聯(lián)糾結(jié)雙餅式(見)。
右繞向左繞向右銬向左績向它相當(dāng)于將220kV線端試驗(yàn)電壓全部加在高壓線圈(匝數(shù)只約為普通變壓器的1/2)上,比普通變壓器的情況嚴(yán)重,對高壓線圈的考核嚴(yán)格。若兩者的內(nèi)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(jié)連續(xù)式進(jìn)行梯度部分糾結(jié),但這種補(bǔ)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(jù)波過程計(jì)算結(jié)果(基準(zhǔn)值950kV),高壓與中壓線圈中部、高壓與調(diào)壓線圈之間的比較大電位差分別達(dá)1.07、1.71P.u.;整個(gè)調(diào)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(shí)調(diào)壓線圈的比較大梯度電壓高達(dá)751kV,已超出比較高等級DE型分接開關(guān)選擇器承受極限S0kV,故須用避雷器限制調(diào)壓線圈振蕩電位。
根據(jù)波過程計(jì)算結(jié)果(基準(zhǔn)值950kV),高壓與中壓線圈、高壓與調(diào)壓線圈的比較大電位差均出現(xiàn)在距線圈首端1/4高度處,分別為1. 16、1.11p.u.;整個(gè)調(diào)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(diào)壓線圈,A9接地時(shí),接地點(diǎn)在兩端而懸空點(diǎn)在1/4和3/4高度處,線圈間的過電壓和調(diào)壓線圈本身的電位振蕩都明顯改善。額定分接正常運(yùn)行時(shí)置于A9分接較嚴(yán)格,變壓器抗雷電沖擊性能較好;同理,雷電沖擊試驗(yàn)時(shí)放在A1檔考核也較嚴(yán)格。但設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮比較嚴(yán)格的情形。
A點(diǎn)入波,Am懸空時(shí)(非沖擊試驗(yàn)時(shí)的情形,但實(shí)際變壓器可能遭雷電沖擊)此時(shí)中壓線圈也屬于整個(gè)高壓線圈的一部分,但中壓首端與高壓末端的線餅形式應(yīng)匹配,應(yīng)盡量采用相同的結(jié)構(gòu)(糾結(jié)、內(nèi)屏蔽或連續(xù)),以使兩者的餅間電容接近。在此前提下,線圈之間和調(diào)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(jù)波過程計(jì)算結(jié)果(基準(zhǔn)值480kV),高壓與中壓線圈、高壓與調(diào)壓線圈的比較大電位差均出現(xiàn)在距線圈首端1/2高度處,分別為1.13、1.0p.u.;整個(gè)調(diào)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(diào)壓線圈自身的電位振蕩非常嚴(yán)重,使分接頭間的電位達(dá)危險(xiǎn)值。
根據(jù)波過程計(jì)算結(jié)果(基準(zhǔn)值480kV),高壓與中壓線圈、高壓與調(diào)壓線圈的比較大電位差分別為1.08、1.0p.u.,分別出現(xiàn)在線圈中部、首端;整個(gè)調(diào)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(xiàn)在接近入波端的分接頭間,而遠(yuǎn)離入波端的分接頭間的電位差(對應(yīng)于220kV)則小得多,僅0 Am點(diǎn)入波,A懸空時(shí)(非沖擊試驗(yàn)時(shí)的情形,但實(shí)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(jié)構(gòu),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(shí)入波電壓為480kV,故高壓與調(diào)壓線圈間的電位還將小于情形(1)。有載調(diào)壓較先進(jìn),但在調(diào)壓線圈的結(jié)構(gòu)、絕緣布置等方面比在中性點(diǎn)調(diào)壓復(fù)雜得多。它承受中壓線端和高壓側(cè)過來的較大沖擊過電壓,其大小取決于調(diào)壓的接線、范圍和線圈結(jié)構(gòu)。調(diào)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(diào)壓線圈比較高電位的限制措施由上可見,自耦有載調(diào)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(yán)重得多,故須采取以下措施把調(diào)壓線圈上可能出現(xiàn)的比較高電位限制到合理程度:一是在變壓器內(nèi)部采取措施,包括從調(diào)壓線圈的結(jié)構(gòu)著手及在調(diào)壓線圈兩端并聯(lián)電容以加大調(diào)壓線圈的縱向電容;二是在調(diào)壓線圈上安裝避雷器保護(hù)。后者在500kV自耦有載調(diào)壓變壓器上也有采用。
壓線圈采用跨四段糾結(jié)式(見)時(shí),可保證中壓入波時(shí)調(diào)壓線圈的電位梯度> 20%,相鄰分接頭間的電位梯度約5%,調(diào)壓線圈外部不用避雷器保護(hù)。調(diào)壓線圈采用螺旋式時(shí),因其縱向等值電容較糾結(jié)式線圈小很多,故其電位振蕩更劇烈。若調(diào)壓線圈首末端并聯(lián)避雷器,則可在自耦有載調(diào)壓變壓器中使用螺旋式線圈,否則不合適。
調(diào)壓線圈兩端并聯(lián)電容時(shí),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(jì)算或測量確定。電容若需套在調(diào)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(diào)壓方式)。
目前世界各國大多采用在分接開關(guān)兩端及其中心分接頭上安裝避雷器的保護(hù)方式。在器身內(nèi)部引線時(shí),Am及接避雷器的線端均須引出。
實(shí)驗(yàn)裝置框圖電容和負(fù)載電容都偏小,回路電感影響很大,振蕩嚴(yán)重,拖尾電壓很高,峰值不穩(wěn)定。
雙脈沖供電時(shí)的正壓波形卸分放電產(chǎn)生的等離子體性質(zhì)特殊,尤其是它導(dǎo)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(fù)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(fù)脈沖未發(fā)生流光放電。
5kV、60Hz時(shí)的雙、正脈沖的波形圖,正脈沖和25kV時(shí)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(shí)現(xiàn)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(shí),正、雙脈沖電源供電類似,負(fù)脈沖電源流光區(qū)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(wěn)定。將電壓繼續(xù)升高至30kV,單脈沖出現(xiàn)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(jié)論研制的脈沖電源可得到脈沖上升時(shí)間<脈寬<400ns,正、負(fù)、雙脈沖3種波形中雙脈沖供電等離子體性質(zhì)比較好。雙脈沖供電為補(bǔ)償性供電,耗電量高于單脈沖,工業(yè)實(shí)用還需進(jìn)一步研究。