高壓變壓器性能要求

2014年11月，科技部完成了2014年度國(guó)家工程技術(shù)研究中心可行性論證與綜合評(píng)審工作，批準(zhǔn)包括特變電工組建“國(guó)家特高壓變壓器工程技術(shù)研究中心”等14個(gè)工程技術(shù)研究中心列入2018年組建項(xiàng)目計(jì)劃，這標(biāo)志著特變電工已成為我國(guó)特高壓變壓器領(lǐng)域唯一的國(guó)家級(jí)創(chuàng)新平臺(tái)。

為了優(yōu)化特高壓變壓器短路電壓比這一參數(shù)，結(jié)合實(shí)例分析了特高壓變壓器短路電壓比的取值對(duì)500kV母線三相短路電流的影響，并采用了一種電力系統(tǒng)無(wú)功平衡快速分析方法；利用有功傳輸和無(wú)功需求之間的定量關(guān)系進(jìn)行無(wú)功平衡快速分析，探討了特高壓變壓器短路電壓比的取值對(duì)系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償效果的影響。仿真結(jié)果表明：系統(tǒng)短路容量越大，提高變壓器短路電壓比對(duì)500kV母線三相短路電流的限制作用越明顯。

電壓比500kV母線三相短路電流

1、1000kV系統(tǒng)提供的短路電流：

特高壓主變?yōu)? ×3000MVA，變比為1050/525/110kV；X_L為發(fā)電廠到1000kV 變電站500kV母線的等值線路阻抗（雙回 2×LGJ-630 型號(hào)導(dǎo)線）；U_k%為發(fā)電廠升壓變的短路電壓比，取18%；機(jī)組容量為1000MW/臺(tái)，X_d 為發(fā)電機(jī)機(jī)組的次暫態(tài)電抗，取0.18；P_G 為發(fā)電機(jī)有功出力，cosψ為發(fā)電機(jī)的等值功率因數(shù)，取0.9。

1000kV系統(tǒng)通過(guò)變壓器注入500kV母線的短路電流I_fS與1000kV系統(tǒng)的短路容量S_d、變壓器的額定容量S_T、變壓器高壓-中壓側(cè)短路電壓比U_k%有關(guān)。

當(dāng)系統(tǒng)短路容量確定時(shí)，提高變壓器高壓-中壓側(cè)短路電壓比對(duì)500kV母線三相短路電流有明顯的限制作用，且系統(tǒng)短路容量越大限制作用越明顯。

當(dāng)增大主變額定容量時(shí)，在500kV母線最大三相短路電流一定的約束下，將導(dǎo)致500kV電網(wǎng)其他電源注入該母線的短路電流值逐漸減小。

2、地方電廠向500kV母線提供的短路電流：

由于500kV母線發(fā)生短路時(shí)，接入該母線的電源線路（分區(qū)電源）亦要對(duì)500kV母線提供短路電流。為方便計(jì)算，用不同容量的機(jī)組向500kV母線提供的短路電流值來(lái)替代500kV不同供電能力的分區(qū)電源對(duì)500kV母線短路電流的影響。

3、 變壓器短路電壓比對(duì)500kV系統(tǒng)允許注入的短路電流裕度的影響：

（1） 當(dāng)1000kV變電站短路容量為90GVA，且主變高壓-中壓側(cè)短路電壓比為15%時(shí)，允許500kV電網(wǎng)其他電源注入其500kV母線的短路電流僅為7.44kA；而當(dāng)1000kV變電站短路容量為30GVA且主變高壓-中壓側(cè)短路電壓比為24%時(shí)，允許500kV電網(wǎng)其他電源注入其500kV母線的短路電流達(dá)到22.90kA，差值達(dá)15.46kA。

（2）對(duì)于新建特高壓變電站，1000kV系統(tǒng)短路容量正常情況下不會(huì)達(dá)到90GVA，當(dāng)變電站1000kV母線短路容量為60GVA，主變高壓-中壓側(cè)短路電壓比分別取15%和24%，允許500kV電網(wǎng)其他電源注入其500kV母線的短路電流相差6.99kA。

電壓比變壓器短路電壓比對(duì)容性無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠绊?/h3>

對(duì)于特高壓變電站，增大變壓器短路電壓比能有效降低短路電流，但同時(shí)也相應(yīng)增加了變壓器無(wú)功損耗，通常特高壓變壓器通過(guò)第3繞組（110kV）所接的容性無(wú)功對(duì)其加以補(bǔ)償。

1、 無(wú)功平衡計(jì)算方法：

采用的電力系統(tǒng)無(wú)功平衡快速分析方法，利用有功傳輸和無(wú)功需求之間的定量關(guān)系進(jìn)行無(wú)功平衡快速分析。

2、 算例：

在同一負(fù)載率下，變壓器無(wú)功損耗隨變壓器短路阻抗的提高而增大；在同一短路電壓比下，則隨著主變負(fù)載率的增大而增大。當(dāng)變壓器重載，負(fù)載率為90%時(shí)，主變短路阻抗提高至24%，每臺(tái)變壓器無(wú)功損耗為583.05 Mvar，其占到主變?nèi)萘康?9.44%。

3、 計(jì)及無(wú)功補(bǔ)償后的變壓器無(wú)功損耗：

變壓器負(fù)載率小于50%時(shí)，兩臺(tái)主變的無(wú)功損耗隨變壓器高壓-中壓側(cè)短路電壓比的增長(zhǎng)速度較慢；當(dāng)變壓器負(fù)載率高于50%時(shí)，兩臺(tái)主變的無(wú)功損耗隨變壓器短路電壓比的增長(zhǎng)迅速增加。為充分利用變壓器的容量，顯然，在變壓器負(fù)載率高于50%以后，需通過(guò)變壓器第3繞組采取投入無(wú)功補(bǔ)償裝置的方法來(lái)降低無(wú)功損耗。 2100433B

本書針對(duì)我國(guó)超/特高壓變壓器差動(dòng)保護(hù)在工程應(yīng)用中遇到的技術(shù)難題開展研究，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)誤動(dòng)案例，采取理論分析與仿真試驗(yàn)相結(jié)合的研究方法。首先，重點(diǎn)分析了勵(lì)磁涌流、和應(yīng)涌流、TA飽和、直流偏磁等因素引起的變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)機(jī)理，并提出相應(yīng)的防誤動(dòng)措施；其次，根據(jù)1000kV交流特高壓變壓器本體結(jié)構(gòu)和工作原理，重點(diǎn)針對(duì)特高壓變壓器空載合閘過(guò)程中調(diào)壓變壓器差動(dòng)保護(hù)存在誤動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)及特高壓有載調(diào)壓變壓器內(nèi)部故障靈敏度低等問(wèn)題開展研究，提出相應(yīng)的解決方案；最后，結(jié)合實(shí)際超/特高壓直流輸電工程模型，研究二次諧波制動(dòng)判據(jù)應(yīng)用于換流變壓器差動(dòng)保護(hù)的局限性，并有針對(duì)性地提出適用于換流變壓器差動(dòng)保護(hù)的新判據(jù)。