穩(wěn)定繞組引起變壓器空載時輸出三相電壓不平衡的探究

摘要：對一臺帶穩(wěn)定繞組的變壓器空載時輸出三相對地電壓不平衡的實測和分析，得出穩(wěn)定繞組引起變壓器空載時輸出三相對地電壓不平衡形成機理，并給出了處理方法和該類變壓器運行和維護建議。關鍵詞：穩(wěn)定繞組；變壓器；空載；電壓不平衡1、前言隨著電網的發(fā)展，變壓器的結構日趨復雜，目前應用最廣的變壓器低壓側都是采用三角形接法，既可傳輸電能，也可以消除3次諧波，但也有不少變壓器三側均為星型接線并設有穩(wěn)定繞組（也叫平衡繞組），穩(wěn)定繞組用于消除三次諧波，然而穩(wěn)定繞組作為特殊繞組會給空載運行的變壓器帶來影響。2、現(xiàn)場實測220kV章丘變2號主變?yōu)樯蜿栕儔浩鲝S1990年的產品，主變型號為SFPS-120000/220，技術代號為1ET.710.1522，該主變三側為星型接線，設有穩(wěn)定繞組（也叫平衡繞組）；2014年05月06日，在220kV章丘變2號變壓器沖擊時，發(fā)現(xiàn)2號變壓器空載時（35kV2段母線不帶出線），主變35kV側輸出對地電壓不平衡（而線電壓平衡），監(jiān)控顯示A相電壓為27kV；B相電壓22kV；C相電壓14kV。通過電壓互感器二次側測得A相電壓為77.17V；B相電壓63.33V；C相電壓49.26V；AB夾角為100.1度，BC夾角為144.9度，CA夾角為113.7度。為查出原因，工作人員通過1號變壓器帶35kV相同母線，發(fā)現(xiàn)1號變壓器35kV側輸出對地電壓相對平衡，證明2號變壓器空載時35kV側輸出對地電壓不平衡并不是由電壓互感器引起。隨后工作人員將2號變壓器通過母線帶電容器無功負荷，負荷電流為160A左右，發(fā)現(xiàn)2號變壓器35kV側輸出對地電壓平衡程度有明顯改善，A相電壓為25kV；B相電壓22kV；C相電壓19kV。通過電壓互感器二次側測得A相電壓為73V；B相電壓64V；C相電壓53V，角度也有較大改善；證明2號變壓器低壓側帶一定負荷后，35kV側輸出對地電壓趨于平衡。3、原因探究章丘變2號主變的高、中繞組的中性點在運行時是直接接地的，而低壓繞組的中性點不接地。在低壓繞組未接負載時，其中性點電壓主要是由其他繞組電壓通過繞組間電容耦合感應產生的，在這種情況下，可以將變壓器繞組等效成電容極，變壓器繞組分布極繞組之間的等效電容分布圖（Reference1）如圖1所示:如圖1繞組之間的等效電容分布圖由于高、中壓繞組中性點接地，在系統(tǒng)電壓對稱的情況下，通過繞組間電容耦合在低壓繞組感應的電壓也是對稱的，不會引起低壓繞組中性點電壓位移（Reference2）。同樣，當穩(wěn)定繞組不接地情況下，穩(wěn)定繞組不會引起低壓繞組中性點電壓位移。當穩(wěn)定繞組開口處短接并接地時，其虛擬的中性點就會發(fā)生位移，位移電壓就會通過繞組間的電容耦合在低壓繞組上感應出位移電壓，從而導致低壓繞組的中性點電壓位移，使得低壓繞組輸出相對地電壓不平衡，發(fā)生位移后的各繞組的向量圖如圖2所示：從圖2可以直觀看出Uao最大，Uco最?。痪驮撟儔浩髟O計而言，當變壓器不帶出線或出線較短時，低壓繞組三相對地不平衡是必然的。4、解決辦法最好的解決辦法是保證220kV章丘變2號變壓器低壓繞組帶一定長的出線（即帶一定負荷運行），利用線路的對地電容來增加低壓繞組的等效電容，如圖3所示。圖2發(fā)生位移后的圖3帶出線等效電容分布圖各繞組的向量圖這樣可以降低穩(wěn)定繞組虛擬的中性點位移電壓對低壓繞組的影響，理論計算方式如下：E0為穩(wěn)定繞組中性點位位移電壓，E1為低壓繞組感應出中性點位移電壓；E1=E0*C1/C1+(C2+C3)，由公式可見，C3越大，穩(wěn)定繞組中性點位位移電壓對低壓繞組影響越小。結論：該類型變壓器低壓繞組帶一定長的出線（即帶一定負荷運行）即可解決輸出三相對地電壓不平衡的問題。5、總結1.以前，老220kV章丘變2號主變曾多次出現(xiàn)過低壓側輸出對地電壓不平衡的現(xiàn)象，并且一直找不出原因，原因分析：通過本文分析可以得出，在一定時間段內變壓器所帶出線變化而引起的線路的對地電容不足，進而會使低壓繞組出線三相對地電壓不平衡。2.變電運維室經驗豐富的運行人員反應,老220kV章丘變2號主變在沖擊35kV母線時經常出現(xiàn)諧振；原因分析：正是由于帶穩(wěn)定繞組變壓器的接線方式，在變壓器空載時會造成35kV系統(tǒng)中性點電壓偏移，使得對主變35kV母線充電時造成母線電壓互感器三相鐵芯出現(xiàn)不同程度的飽和，系統(tǒng)中性點就有較大的位移，飽和后的電壓互感器勵磁電感變小，系統(tǒng)網絡對地阻抗趨于感性，此時若系統(tǒng)網絡的對地電感與對地電容相匹配，就會形成三相或單相共振回路，可激發(fā)各種鐵磁諧振過電壓。6、結束語對帶穩(wěn)定繞組的變壓器而言，當變壓器不帶出線或出線較短時，低壓繞組三相對地不平衡是必然現(xiàn)象，也是正?，F(xiàn)象。保證其變壓器低壓側帶一定長的出線是解決低壓輸出對地電壓不平衡最實用的方法，也是目前國內應用最廣的方法。建議供電公司的運維檢修部、調控中心、變電運維室要充分考慮220kV章丘變2號主變特殊的繞組聯(lián)結方式對電網的影響，盡量避免2號主變長時間空載（或所帶出線較短）運行，避免2號主變低壓繞組輸出電壓不平衡給電網造成負面影響。Reference[1]穩(wěn)定繞組引起變壓器輸出電壓中性點位移的分析[J].高壓電器.2004.40(4).[2]穩(wěn)定繞組引起主變中性點位移的處理方法[