在正常运行条件下切换变压器分接头,即改变变压器的电压比,达到升高或降低变压器二次侧母线电压的目的。但当电网无功电源不足或过剩时,不能靠改变变压器分接头来使电压符合要求,因调节分接头并不能产生无功也不能吸收无功。例如节点电压偏低,通过调分接头升高母线电压,会使母线所带负荷需要的无功增加,从而需要从系统其余部分吸收更多的无功,在无功电源不足时,这样会造成系统其他部分的无功电压水平降低,不利于无功的平衡和电压的调整。因此,有载调压变压器并不能视为无功源,而且当电压水平持续下降时,为避免分接头连续上调形成的恶性循环,应该首先闭锁分接头的调节,否则可能发生电压崩溃事故。
有载调压变压器分接头的调整有纵向调节、横向调节和斜向调节三种方式,如图6-2a所示,分别为纵向(图6-2a)、横向(图6-2b)和斜向(图6-2c)调压的向量图,其中,U表示有载调压变压器高压侧母线的电压,I表示有载调压变压器中的电流。由此可见,纵向调压只改变电压的幅值,而横向和斜向调压不仅改变电压的幅值,也改变电压的角度。无论哪种调压方式,在改变变压器传输的无功功率的同时,也改变了传输的有功功率。下面分别进行说明:
1)纵向调节。当电压变化ΔU时,电流的变化方向与电压的变化方向垂直,其矢量关系如图6-2a所示。
2)横向调节。当电压变化ΔU时,电流的变化方向与电压调整前的方向一致,其矢量关系如图6-2b所示。
3)斜向调节。当电压变化ΔU时,电流的变化方向可看成是纵向调压和横向调压时电流变化方向的叠加,其矢量关系如图6-2c所示。
图6-2 有载调压变压器的调节原理图
1.电压调节方式
配电网的电压调节方式主要分为如下几种:
1)逆调压方式。如电源点供电至各负荷点的线路较长,各点负荷的变动较大,且变化规律大致相同,则在最大负荷时,要提高电源点电压,以补偿线路上因最大负荷而增大的电压损耗;在最小负荷时,则要将电源点电压降低一些,以防止负荷点的电压过高。这种电源点的调压方式称为“逆调压”。
2)恒调压方式。如果负荷变动较小,线路上的电压损耗也较小,则只要把电源点电压保持在较线路额定电压高2%~5%的数值,不必随负荷变化来调整电源点电压即可保证负荷点的电压质量,这种调压方式称为“恒调压”。
3)顺调压方式:如果负荷变动甚小,线路电压损耗小,或用户处于允许电压波动较大的农业电网,可在最大负荷时允许电源点电压低一些(但不得低于线路额定电压的102.5%);最小负荷时允许电源点电压高一些(但不得高于线路额定电压的107.5%)。这种调压方式称为“顺调压”。
目前,大部分地区电网,一天内负荷的变化都是有规律性的。从日常电压报表上可以发现,一般在上午7时~9时和晚上23时~1时这两个时间段内,系统电压变化较大,而这两个时间段也正是电网负荷变化速度最大的时间段。(www.daowen.com)
值班人员在熟悉电压变化基本规律的情况下,在电压急剧变化(即负荷急剧变化)时及时调整主变压器分接头,一方面要使电压合格,另一方面要尽量减少调压次数,特别是避免在满负荷时调整电压,以延长有载调压开关寿命。
具体做法如下:
1)运行人员可在大负荷(高峰)到来时将主变中低压侧电压调整到一个适当水平(电压曲线范围内中下限水平),即使系统在小负荷(低谷)运行时也可使中低压侧电压不超出上限值或只超过一小部分,从而达到尽量减少分接头调压次数的目的。
2)该电压不可过高,否则在系统小负荷运行时有可能因高压侧系统电压偏高导致中低压侧电压越上限,继而需操作分接头将电压调低,增加了操作次数。
3)运行人员可在小负荷(低谷)到来时将主变中低压侧电压调整到一适当水平(电压曲张范围内中上限水平),即使系统在大负荷(高峰)运行时也可使中低压侧电压不超出下限值或只超过一小部分,从而达到尽可能少进行分接头操作调压的目的。
2.调整幅度与成本
目前,我国使用的有载调压变压器,每级电压的调整幅度大多取为额定电压的1.25%。实际使用中,每次调压仅调整1.25%的机率甚小。举例说明,表6-2为一个地区电网变压器分接头的调整情况统计表。
表6-2 操作幅度统计表
变压器分接头通过有载分接开关来转换。故分接头的投切成本,可以归结为有载分接开关的寿命折损。以一种SYZP1-35/400-2×13型真空有载开关为例,其电寿命可达10万次,机械寿命可达50万次,每小时可切换800次以上。令其价格为B元,则带负荷操作一次其损失价值ΔST:
ΔST=B/100000 (6-4)
从表中可以看出,调压幅度为2.5%、3.75%与5%三者的比例之和,220kV变压器为90.51%,上一级变压器为无励磁调压和有载调压的110kV变压器分别为88.64%和93.59%。这组数字说明,该地区变压器1.25%的级电压选得偏小,导致了一次调压的级数过多。若能增大有载调压变压器的级电压,有载调压开关的负担将得到减少,故障率也会随之下降。
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