高阻抗變壓器應(yīng)用背景

高阻抗變壓器獲得應(yīng)用的背景是：隨著電網(wǎng)規(guī)模的迅速擴(kuò)大，短路容量急劇增長，導(dǎo)致有短路電流水平超過斷路器遮斷容量的情況發(fā)生。相比于常規(guī)的變壓器，高阻抗變壓器由于短路阻抗（由繞組電阻與漏電抗組成，可由短路電壓百分?jǐn)?shù)來表征）更大，相當(dāng)于增加了系統(tǒng)的正序阻抗，從而限制了短路電流。

高阻抗變壓器，指短路電壓百分?jǐn)?shù)超過同一電壓等級(jí)、同一容量的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的百分值的變壓器。

高阻抗變壓器的實(shí)現(xiàn)有兩種方案：一是將中壓側(cè)繞組分裂成兩部分來增加繞組的漏電抗；二是在變壓器低壓繞組末端通過引線串聯(lián)電抗器的來增加繞組的漏電抗。

隨著我國小康社會(huì)建設(shè)步伐的加快，國民經(jīng)濟(jì)對(duì)電力需求的增加，電網(wǎng)容量在逐步擴(kuò)大，為保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，彌補(bǔ)系統(tǒng)阻抗的降低，限制其短路電流，切實(shí)有效的措施是提高變壓器的短路阻抗值，這也正是國際上許多發(fā)達(dá)國家早已趨向采用高阻抗變壓器的原因。

采用高阻抗變壓器的電力系統(tǒng)具有以下一些特點(diǎn)：1、當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路事故時(shí)，通過高阻抗變壓器和其它電力設(shè)備的短路電流較小，相應(yīng)的短路電磁力和電流熱效應(yīng)也會(huì)降低，這不但可提高電網(wǎng)的可靠性，同時(shí)還可以降低線路開關(guān)等電氣設(shè)備的開斷容量。2、采用高阻抗變壓器，可以取消為限制系統(tǒng)短路電流而單獨(dú)設(shè)置的限流電抗器，從而可降低建設(shè)費(fèi)用，減少占地面積。

提高變壓器阻抗的方法一般有兩種：第一種是采用普通的變壓器常規(guī)結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整鐵心直徑和繞組參數(shù)，必要時(shí)還要采取拆分繞組等措施，達(dá)到提高變壓器阻抗的目的。第二種是采用在變壓器油箱內(nèi)部設(shè)置電抗器（即所謂的內(nèi)置電抗器）的結(jié)構(gòu)來達(dá)到提高變壓器入口電抗的目的。

采用普通的變壓器常規(guī)結(jié)構(gòu)來提高變壓器阻抗的技術(shù)關(guān)鍵是對(duì)繞組的漏磁控制及其相應(yīng)的損耗控制和溫升控制，眾所周知，當(dāng)變壓器接入電網(wǎng)而施加額定電壓時(shí)，在鐵心中將有主磁通流過。在變壓器帶負(fù)載運(yùn)行以后，負(fù)載電流將在變壓器的一、二次繞組內(nèi)部及其周圍區(qū)域產(chǎn)生漏磁通，這些漏磁通與一、二次繞組交鏈而形成變壓器的短路阻抗。因而，若提高變壓器阻抗電壓的規(guī)定值，就必然要求有比較多的漏磁通與一、二次繞組交鏈。對(duì)于大型變壓器而言，漏磁通增加所帶來的突出問題是繞組和結(jié)構(gòu)件內(nèi)的雜散損耗明顯增加，相應(yīng)部位的溫升隨之提高。這就要求在結(jié)構(gòu)上采取有效措施對(duì)變壓器的漏磁場(chǎng)進(jìn)行控制，防止繞組和結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生局部過熱，保證變壓器的安全運(yùn)行。

采用內(nèi)置電抗器的高阻抗變壓器的關(guān)鍵是對(duì)電抗器所產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)進(jìn)行有效的屏蔽，以減小其在結(jié)構(gòu)件中產(chǎn)生的雜散損耗，防止局部過熱。另一方面，要采取可靠的夾緊結(jié)構(gòu)，減小電抗器的機(jī)械振動(dòng)。這些措施相對(duì)于變壓器而言實(shí)施起來要簡(jiǎn)單得多，由于電抗器的容量較小，電壓等級(jí)一般也比較低，其漏磁控制技術(shù)和結(jié)構(gòu)夾緊技術(shù)要簡(jiǎn)單得多。 2100433B

名稱解釋

變壓器的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)阻抗、損耗都有明確規(guī)定。有些用戶增加或減小阻抗電壓后，損耗還按標(biāo)準(zhǔn)要求是不合理的。如果阻抗電壓變小，合理的變化是：空載損耗變大，負(fù)載損耗變小；如果阻抗電壓變大，合理的變化是：空載損耗變小，負(fù)載損耗變大；2100433B

零序阻抗定義

變壓器是輸變電系統(tǒng)中重要的電力設(shè)備之一，它在實(shí)際運(yùn)行中，有可能出現(xiàn)三相負(fù)載嚴(yán)重不平衡和非對(duì)稱接地故障的情況。此時(shí)，變壓器的三相電流大小不再相等，相位也不一定彼此相差120°，從而出現(xiàn)了三相不對(duì)稱的運(yùn)行方式。為了正確分析計(jì)算變壓器三相不對(duì)稱運(yùn)行狀況，就必須知道變壓器的正序、負(fù)序和零序阻抗。對(duì)變壓器而言，由于三相磁耦合電路是靜止的，改變?nèi)嗟南嘈虿⒉桓淖兏飨嗟幕ジ?。因此，其正序和?fù)序阻抗是相等的，并且等于負(fù)載試驗(yàn)測(cè)得的短路阻抗。而變壓器的零序阻抗卻與正序和負(fù)序阻抗大不相同。

零序阻抗影響因素

變壓器在零序系統(tǒng)下工作時(shí)，三相運(yùn)行情況是對(duì)稱的，其零序磁通仍是工頻交流分量。因而，正序“T”形等值電路原則上適用于零序。由于變壓器繞組的漏抗與相序無關(guān)，所以，零序阻抗等值電路中一次側(cè)和二次側(cè)的漏電抗和與正序的值完全相同。對(duì)于零序時(shí)的勵(lì)磁電抗而言，其值則與勵(lì)磁系統(tǒng)（磁路結(jié)構(gòu)）有著很大的關(guān)系。一般可分為下述兩種情況。

對(duì)于三相五柱式、殼式變壓器和單相變壓器，由于零序磁通可以在鐵心中形成閉合回路，因此，零序勵(lì)磁電抗就等于正序勵(lì)磁電抗，且一、二次鋇9的漏抗與正序時(shí)相同。此時(shí)，各種組合方式下的零序阻抗值可以通過正序阻抗等值電路計(jì)算得出。

對(duì)于三相三柱式變壓器，由于零序磁通三相同相，所以零序磁通不可能在鐵心內(nèi)形成閉合回路，只能穿過充油空間到油箱壁，再經(jīng)充油空間返回到鐵心方可形成閉合回路。在這種情況下，由于零序磁通所遇到的磁阻很大，所以此時(shí)的零序勵(lì)磁電抗要比正序勵(lì)磁電抗小許多，其具體數(shù)值與繞組、鐵心和油箱壁的實(shí)際結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。實(shí)際中，很難通過計(jì)算獲得。因此，這種類型變壓器的零序阻抗通常通過實(shí)測(cè)得到的。

由于變壓器繞組的聯(lián)結(jié)組對(duì)零序電流的流通有很大的影響，因此，聯(lián)結(jié)組的不同將直接影響零序阻抗的數(shù)值。以常見的聯(lián)結(jié)組Yyn和YNd為例，分析聯(lián)結(jié)組對(duì)零序阻抗的影響。

對(duì)于Yyn聯(lián)結(jié)，一次側(cè)為Y聯(lián)結(jié)，零序電流是無法流通的。此時(shí)，相當(dāng)于開路，零序阻抗為無窮大。而二次側(cè)為yn聯(lián)結(jié)，零序電流可以通過中線形成回路。此時(shí)，相當(dāng)于通路，零序阻抗是有一定數(shù)值的。

對(duì)于YNd聯(lián)結(jié)，二次側(cè)由于是d結(jié)，沒有中線，因此，從二次側(cè)三個(gè)進(jìn)線端看進(jìn)去，零序電流無法流通，相當(dāng)于開路狀態(tài)，零序阻抗為無窮大。但在d結(jié)繞組中，零序電流可以流通并形成一個(gè)閉合回路。因而，從一次側(cè)看進(jìn)去，零序電流是可以流通的，且二次側(cè)的d結(jié)繞組對(duì)零序電流處于短路狀態(tài)。此時(shí)，零序阻抗一般為正序阻抗五的0.8-1.0倍。