1 000 kV變壓器無載調(diào)壓開關(guān)控制系統(tǒng)研究

王曉亮，李 娜，陳 健，李 偉，逯 遙

（1.國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，濟(jì)南 250118；2.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，濟(jì)南 250003）

1 000 kV變壓器無載調(diào)壓開關(guān)控制系統(tǒng)研究

王曉亮1，李 娜2，陳 健1，李 偉1，逯 遙1

（1.國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，濟(jì)南 250118；2.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，濟(jì)南 250003）

1 000 kV變壓器具有獨(dú)特的調(diào)壓方式，需設(shè)置專門的調(diào)壓補(bǔ)償變壓器。首先介紹目前無載調(diào)壓開關(guān)控制策略存在的問題，進(jìn)而說明設(shè)置與1 000 kV變壓器冷卻器控制系統(tǒng)電源回路相獨(dú)立的無載調(diào)壓開關(guān)電源回路的必要性和方法?，F(xiàn)場應(yīng)用證明了改進(jìn)控制策略的可行性和實(shí)用性，對于1 000 kV變壓器無載調(diào)壓開關(guān)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及故障分析具有一定的參考意義。

1 000 kV變壓器；無載調(diào)壓；控制策略；電源回路

0 引言

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，用電需求日趨增長，電力行業(yè)的發(fā)展速度逐步加快，由于我國能源豐富的西部地區(qū)遠(yuǎn)離經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的東部地區(qū)［1］，為減少污染，實(shí)現(xiàn)以電代煤，以電代油的清潔能源輸送方式，同時(shí)滿足電能大容量、遠(yuǎn)距離、低損耗、低成本的基本要求［2］，采用特高壓輸電系統(tǒng)成為必然。

特高壓變壓器是特高壓工程的核心設(shè)備之一［3］，其調(diào)壓方式具有特殊性，需設(shè)置專門的調(diào)壓補(bǔ)償變壓器，特高壓變壓器的無載調(diào)壓開關(guān)控制系統(tǒng)與其余電壓等級(jí)變壓器相比具有獨(dú)特性。設(shè)置與1 000 kV特高壓變壓器冷卻器控制系統(tǒng)電源回路相獨(dú)立的無載調(diào)壓開關(guān)電源回路對于功能的實(shí)現(xiàn)是必要的。

1 1 000 kV特高壓變壓器概述

1 000 kV特高壓變壓器主要由變壓器本體和調(diào)壓補(bǔ)償變壓器兩部分構(gòu)成，調(diào)壓補(bǔ)償變壓器與本體變壓器是兩個(gè)獨(dú)立的部分，通過硬母線進(jìn)行連接。以1 000 kV泉城特高壓變電站為例，如圖1所示為特高壓變壓器組裝結(jié)構(gòu)圖。

調(diào)壓補(bǔ)償變壓器起到穩(wěn)定中壓側(cè)電壓，并補(bǔ)償調(diào)整中壓側(cè)電壓過程中對變壓器低壓側(cè)電壓影響的作用。為實(shí)現(xiàn)以上功能，其調(diào)壓補(bǔ)償過程采用負(fù)反饋原理，即調(diào)壓繞組與主變壓器高壓繞組的串聯(lián)、低壓補(bǔ)償繞組與主變壓器低壓繞組的串聯(lián)都應(yīng)按照負(fù)反饋的要求連接，電壓升高時(shí)使其降低，電壓降低時(shí)使其升高［4］。

圖1 1 000 kV變壓器組裝結(jié)構(gòu)

2 無載調(diào)壓開關(guān)控制策略

為保證1 000 kV特高壓變壓器調(diào)壓功能的實(shí)現(xiàn)，需在調(diào)壓補(bǔ)償變壓器上設(shè)置無載調(diào)壓開關(guān)。無載調(diào)壓開關(guān)是變壓器在無勵(lì)磁狀態(tài)下改變繞組分接位置的一種裝置［5］，當(dāng)可能作為電源側(cè)的變壓器高壓側(cè)以及中壓側(cè)開關(guān)均處于分位時(shí)，無載調(diào)壓開關(guān)控制回路導(dǎo)通，完成無載調(diào)壓過程。當(dāng)變壓器高壓側(cè)或中壓側(cè)任一開關(guān)處于合位時(shí)，閉鎖無載調(diào)壓開關(guān)控制回路，防止發(fā)生帶負(fù)荷調(diào)壓。圖2所示為某特高壓變電站無載調(diào)壓開關(guān)控制回路。

圖2 無載調(diào)壓開關(guān)控制回路

圖2中，QF1為變壓器高壓側(cè)跳位繼電器常閉觸點(diǎn)；QF2為變壓器中壓側(cè)跳位繼電器常閉觸點(diǎn)；QF3為變壓器高壓側(cè)跳位繼電器常開觸點(diǎn)；QF4為變壓器中壓側(cè)跳位繼電器常開觸點(diǎn)；ZJ1為冷卻器控制回路中間繼電器；ZJ2為無載調(diào)壓開關(guān)控制回路中間繼電器。當(dāng)變壓器高壓側(cè)與中壓側(cè)任一開關(guān)在合位時(shí)，ZJ1中間繼電器失電，ZJ1繼電器的常閉觸點(diǎn)閉合，冷卻器系統(tǒng)自動(dòng)投入運(yùn)行。當(dāng)變壓器高壓側(cè)開關(guān)與中壓側(cè)開關(guān)均在分位時(shí)，ZJ2繼電器失電，ZJ2繼電器的常閉節(jié)點(diǎn)閉合，無載調(diào)壓開關(guān)控制回路接通。

但特高壓變壓器無載調(diào)壓開關(guān)電源往往取自變壓器冷卻器控制箱，與變壓器冷卻器系統(tǒng)取自同一電源。變壓器冷卻器控制邏輯為：當(dāng)變壓器高、中壓側(cè)開關(guān)均處于分位時(shí)實(shí)現(xiàn)對變壓器冷卻器系統(tǒng)的閉鎖，當(dāng)變壓器高、中壓側(cè)任一開關(guān)處于合位時(shí)，保證變壓器冷卻器系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。為實(shí)現(xiàn)變壓器高、中壓側(cè)開關(guān)均處于分位時(shí)對變壓器冷卻器系統(tǒng)的閉鎖，在變壓器冷卻器控制回路中串入變壓器高、中壓側(cè)開關(guān)的開關(guān)位置，當(dāng)變壓器高、中壓側(cè)開關(guān)均處于分位時(shí)，變壓器冷卻器電源回路中串接的交流接觸器輔助觸點(diǎn)斷開，變壓器冷卻器系統(tǒng)電源回路失電實(shí)現(xiàn)其停運(yùn)。若此時(shí)進(jìn)行變壓器無載調(diào)壓，無載調(diào)壓開關(guān)控制邏輯為“1”，但因變壓器無載調(diào)壓開關(guān)與變壓器冷卻器控制系統(tǒng)共用一路電源，電源失電導(dǎo)致無載調(diào)壓開關(guān)電動(dòng)機(jī)構(gòu)電源失電，進(jìn)而無法進(jìn)行調(diào)壓操作。

3 改進(jìn)的無載調(diào)壓開關(guān)電源回路控制策略

因特高壓變壓器結(jié)構(gòu)的獨(dú)特性，若變壓器冷卻器系統(tǒng)與變壓器的無載調(diào)壓開關(guān)共用一路電源并且保證各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)，則需設(shè)置更加復(fù)雜的控制回路，大大提升控制回路造價(jià)。此外，復(fù)雜的控制回路將降低整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加檢修人員的檢修難度。為實(shí)現(xiàn)1 000 kV變壓器高、中壓側(cè)開關(guān)位置閉鎖無載調(diào)壓開關(guān)控制系統(tǒng)功能的合理性，應(yīng)設(shè)置與1 000 kV變壓器冷卻器系統(tǒng)電源回路相獨(dú)立的無載調(diào)壓開關(guān)電源回路。圖3為改進(jìn)的無載調(diào)壓開關(guān)控制回路。

如圖3所示，變壓器冷卻系統(tǒng)電源回路與無載調(diào)壓開關(guān)電源回路獨(dú)立設(shè)計(jì)，即風(fēng)機(jī)電機(jī)交流回路通斷由交流接觸器組1實(shí)現(xiàn)，無載調(diào)壓開關(guān)電機(jī)交流回路通斷由交流接觸器組2實(shí)現(xiàn)，變壓器冷卻系統(tǒng)與無載調(diào)壓開關(guān)電源回路分別接至兩路不同的交流進(jìn)線，并由同一組直流控制回路控制兩組獨(dú)立的交流接觸器組，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無載調(diào)壓開關(guān)及風(fēng)冷控制系統(tǒng)的功能。獨(dú)立電源回路的設(shè)置既實(shí)現(xiàn)了變壓器高、中壓側(cè)開關(guān)均處于分位時(shí)對變壓器冷卻器系統(tǒng)的閉鎖，也實(shí)現(xiàn)了變壓器高、中壓側(cè)開關(guān)任一開關(guān)處于合位時(shí)對無載調(diào)壓開關(guān)的精確閉鎖，并保證了用戶對成本的要求。此外，回路的分開也很大程度降低了檢修難度。

圖3 無載調(diào)壓開關(guān)控制回路

4 現(xiàn)場應(yīng)用

在1 000 kV泉城變電站驗(yàn)收過程中，發(fā)現(xiàn)電源回路設(shè)計(jì)存在以上缺陷后，經(jīng)過現(xiàn)場改進(jìn)，從交流電源配電箱引單獨(dú)電源回路供無載調(diào)壓開關(guān)電動(dòng)機(jī)構(gòu)使用，如圖4所示為投入運(yùn)行后的現(xiàn)場控制箱。

圖4 投入運(yùn)行后的現(xiàn)場控制箱

采用一套控制回路可完成變壓器冷卻器系統(tǒng)及無載調(diào)壓開關(guān)的精確控制，實(shí)際工程應(yīng)用驗(yàn)證了本方案的可靠性。若由同一路交流電源供電則需采用兩套獨(dú)立控制回路，戶外端子箱的數(shù)量翻倍且控制回路復(fù)雜程度更高，經(jīng)濟(jì)性不高。本方案克服了因1 000 kV變壓器結(jié)構(gòu)的獨(dú)特性造成的冷卻器控制系統(tǒng)與無載調(diào)壓開關(guān)控制系統(tǒng)控制邏輯不一致導(dǎo)致的無載調(diào)壓開關(guān)電動(dòng)機(jī)構(gòu)電源失電問題。

5 結(jié)語

對于1 000 kV特高壓變壓器，設(shè)置與冷卻器系統(tǒng)電源回路相獨(dú)立的無載調(diào)壓開關(guān)電源回路，可以徹底解決冷卻器控制系統(tǒng)與無載調(diào)壓開關(guān)控制系統(tǒng)控制邏輯不一致導(dǎo)致的無載調(diào)壓開關(guān)電動(dòng)機(jī)構(gòu)電源失電問題?，F(xiàn)場的工程應(yīng)用證明，改進(jìn)后的控制策略在保證經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了冷卻器控制系統(tǒng)與無載調(diào)壓開關(guān)控制系統(tǒng)精確控制。

［1］楊振家，張成，劉海威，等.±800 kV特高壓直流輸電線路絕緣選擇［J］.山東電力技術(shù)，2016，43（5）：57-60.

［2］劉振亞.特高壓電網(wǎng)［M］.北京：中國經(jīng)濟(jì)出版社，2005.

［3］朱文兵，周加斌，許偉，等.特高壓泉城站主變壓器現(xiàn)場局部放電試驗(yàn)技術(shù)研究［J］.山東電力技術(shù)，2016，43（5）：1-4.

［4］賀家李，李永麗，李斌，等.特高壓交直流輸電保護(hù)與控制技術(shù)［M］.北京：中國電力出版社，2014.

［5］國網(wǎng)山西省電力公司.特高壓交流變電運(yùn)維檢修技能培訓(xùn)教材［M］.北京：中國水利水電出版社，2014.

1 000 kV Transformer No-load Voltage Regulating Switch Control System

WANG Xiaoliang1，LI Na2，CHEN Jian1，LI Wei1，LU Yao1
（1.State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250118，China；2.State Grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China）

Special regulation-compensation transformers are needed for 1 000 kV transformers due to itsunique voltage regulation mode.The problem of 1 000 kV transformer no-load voltage regulation switch control system is analyzed for UHV substations.The necessity and method of the no-load voltage regulating switch power supply circuit，which is independent of the power supply circuit of 1 000 kV transformer cooler control system，are illustrated.The feasibility and practicability of the improved control strategy is verified by field applications，which provides references for designs and fault analysis of the 1 000 kV transformer no-load voltage regulating switch control system.

1 000 kV transformer；no-load voltage regulating；control strategy；power circuit

TM403.4

B

1007－9904（2017）02－0046－03

2016-07-28

王曉亮（1987），男，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)研究工作；

李 娜（1987），女，工程師，從事電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制研究工作；

陳 ?。?983），男，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)研究工作；

李 偉（1990），男，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)研究工作；

逯 遙（1989），男，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)研究工作。