有載調(diào)壓變壓器

供電變壓器的任務(wù)是直接向負(fù)荷中心供應(yīng)電力，一次側(cè)直接接到主電壓網(wǎng)(220 kV及以上)或接到地區(qū)供電電網(wǎng)(35～110 kV)。這類變壓器不但向負(fù)荷提供有功功率，也往往同時(shí)提供無(wú)功功率，而且一般短路阻抗也較大。

隨著地區(qū)負(fù)荷變化，如果沒(méi)有配置有載調(diào)壓變壓器，供電母線電壓將隨之變化。因此，我國(guó)《電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則(試行)》規(guī)定了“對(duì)110 kV及以下變壓器，宜考慮至少有一級(jí)電壓的變壓器采用帶負(fù)載調(diào)壓方式”。

因此，對(duì)直接向供電中心供電的有載調(diào)壓變壓器，在實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率分區(qū)就地平衡的前提下，隨著地區(qū)負(fù)荷增減變化，配合無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備并聯(lián)電容器及低壓電抗器的投切，調(diào)整分接頭，以便隨時(shí)保證對(duì)用戶的供電電壓質(zhì)量。

有載調(diào)壓變壓器雖存在一些不足，但只要我們?cè)陔娋W(wǎng)規(guī)劃時(shí)進(jìn)行全面的綜合考慮，在系統(tǒng)受到擾動(dòng)時(shí)合理調(diào)度，就能揚(yáng)長(zhǎng)避短，發(fā)揮其積極作用。下面是筆者對(duì)應(yīng)用有載調(diào)壓變壓器的幾點(diǎn)建議：

a) 對(duì)供電變壓器，為提高用戶供電質(zhì)量，減低線損，宜采用有載調(diào)壓方式。由于有載調(diào)壓變壓器無(wú)法改變系統(tǒng)的無(wú)功需求平衡狀態(tài)，為避免引發(fā)電網(wǎng)電壓崩潰，系統(tǒng)應(yīng)有足夠的無(wú)功容量。對(duì)電網(wǎng)及無(wú)功功率規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行綜合考慮，提高網(wǎng)絡(luò)電壓強(qiáng)度。系統(tǒng)無(wú)功功率能分層分區(qū)就地平衡，優(yōu)化配置并保持足夠的事故備用容量，避免有載調(diào)壓變壓器動(dòng)作引發(fā)電壓崩潰，造成大面積停電。

b) 系統(tǒng)出現(xiàn)大擾動(dòng)，引發(fā)電壓大幅度下降時(shí)，調(diào)度員應(yīng)及時(shí)采取措施，閉鎖有載調(diào)壓，并切除部分負(fù)荷，消除系統(tǒng)有功和無(wú)功缺額，或在系統(tǒng)中設(shè)置電壓降低自動(dòng)減負(fù)荷裝置，抵消變壓器控制產(chǎn)生的負(fù)面影響，快速動(dòng)作，限制局部擾動(dòng)發(fā)展為全網(wǎng)或主網(wǎng)事故。

c) 根據(jù)《電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定，除了在電網(wǎng)電壓可能有較大變化的220 kV及以上的降壓變壓器及聯(lián)絡(luò)變壓器(例如接于出力變化大的電廠或接于時(shí)而為送端，時(shí)而為受端的母線等)時(shí)，可采用帶負(fù)荷調(diào)壓方式外，一般不宜采用帶負(fù)荷調(diào)壓方式。

d) 對(duì)高電壓大容量變壓器(包括升壓變壓器和聯(lián)絡(luò)變壓器)，為提高本身的可靠性，防止諧振過(guò)電壓，也應(yīng)盡可能不用分接頭，必要時(shí)也僅用調(diào)節(jié)范圍不大的無(wú)載調(diào)壓方式，在變壓器內(nèi)采用氧化鋅避雷器作吸收過(guò)電壓保護(hù)。

e) 對(duì)兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的有載調(diào)壓變壓器，容許在85%變壓器額定負(fù)荷電流及以下的情況時(shí)進(jìn)行分接頭變換操作，對(duì)85%以上的情況應(yīng)閉鎖分接頭變換。另外，必須設(shè)置可靠的失步保護(hù)，確保兩臺(tái)變壓器同步切換。

f) 嚴(yán)格執(zhí)行“電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功電力管理?xiàng)l例”。對(duì)變壓器分接頭，按照其電壓管理范圍，分級(jí)管理。各級(jí)電力調(diào)度部門應(yīng)根據(jù)負(fù)荷及潮流的變化，準(zhǔn)確下達(dá)調(diào)整有載調(diào)壓變壓器分接頭動(dòng)作命令，以改善電壓質(zhì)量。在變化了的分接頭電壓等級(jí)下，自動(dòng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)耐肚校赃_(dá)到系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率的全面優(yōu)化管理。

變壓器在負(fù)載運(yùn)行中能完成分接頭電壓切換的變壓器稱為有載調(diào)壓變壓器。

不能改變無(wú)功需求平衡狀態(tài)

當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功功率缺額時(shí)，負(fù)荷的電壓特性可以使系統(tǒng)在較低電壓下保持穩(wěn)定運(yùn)行，但如果無(wú)功功率缺額較大時(shí)，為保持電壓水平，有載調(diào)壓變壓器動(dòng)作，電壓暫時(shí)上升，將無(wú)功功率缺額全部轉(zhuǎn)嫁到主網(wǎng)，從而使主網(wǎng)電壓逐漸下降，嚴(yán)重時(shí)可能引發(fā)系統(tǒng)電壓崩潰。因?yàn)檫@個(gè)原因，世界上有幾次大停電事故：例如1983年12月27日的瑞典大停電事故；1987年7月23日的日本東京電力系統(tǒng)停電事故。這幾次大事故都造成了極大的損失。瑞典大停電事故使南部系統(tǒng)全停電，停電負(fù)荷11 400 MW，占整個(gè)系統(tǒng)負(fù)荷的67%，電網(wǎng)全部恢復(fù)時(shí)間用了7 h 以上，事故損失2～3億瑞典克 郎，約3 000 ～5 000萬(wàn)美元。日本東京大停電事故停電8 168 MW，影響用戶280萬(wàn)戶，停電時(shí)間最長(zhǎng)達(dá)3 h 21 min，兩個(gè)500 kV變電站及一個(gè)275 kV變電站全站停電，影響日本13條鐵路線停運(yùn)達(dá)3 h 50 min，東京地鐵及私營(yíng)鐵路停運(yùn)長(zhǎng)達(dá)3 h，自來(lái)水中斷，銀行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中斷，造成社會(huì)生活混亂。

影響變壓器運(yùn)行的可靠性

變壓器配置有載調(diào)壓分接頭，降低了變壓器運(yùn)行的可靠性。 1982年，國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議變壓器委員會(huì)提出過(guò)一份報(bào)告，特別指出了帶負(fù)荷調(diào)節(jié)電壓的分接頭，不僅自身不可靠，同時(shí)還增加了變壓器整體設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。此外，有載調(diào)壓變壓器 由于帶負(fù)荷調(diào)整電壓，不可避免地產(chǎn)生電弧，其積聚游離變壓器油使有載調(diào)壓變壓器中的瓦斯冒出，有時(shí)還會(huì)引起誤動(dòng)作或誤發(fā)信號(hào)。因此，大容量變壓器配置了有載調(diào)壓分接頭，的確給變壓器的可靠運(yùn)行造成了一定的影響。

加大投資及運(yùn)行費(fèi)用

變壓器配置了有載調(diào)壓分接頭后，體積上要比同容量的變壓器大，不僅增加了變壓器的投資，同時(shí)也增加了運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，另一方面在檢修調(diào)壓箱時(shí)，停電所需時(shí)間也較長(zhǎng)。例如，一臺(tái)SCZ-800/10型10 kV干式有載調(diào)壓變壓器約30萬(wàn)元，而一臺(tái)SC-800/10型10 kV無(wú)載調(diào)壓變壓器才約20 萬(wàn)元，增加了投資約1/3。一臺(tái)110 kV，40 MVA有載調(diào)壓主變壓器約155萬(wàn)元，比相同容量無(wú)載調(diào)壓變壓器的設(shè)計(jì)更為復(fù)雜，價(jià)格也相對(duì)較高。另外，頻繁動(dòng)作有載分接開(kāi)關(guān)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)也增加了運(yùn)行管理及維護(hù)費(fèi)用。