探究特高压变压器及调压补偿变压器原理
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【摘 要】本文主要针对特高压变压器以及相应的调压补偿变压器的相关原理进行了分析与探讨，希望通过本文的分析能够有效的提升我国特高压变压器设备的发展以及应用，同时也为我国电力行业的进一步发展以及创新贡献力量。
【关键词】特高压;变压器;调压;补偿变压器;原理
伴随着我国电力行业的不断发展以及创新，我国电力行业的相关设备问题也逐渐受到了越来越多人的关注和重视。在一系列电力相关设备中变压器无疑是非常重要的一个电力设备。变电站的有效运行，以及电力能源的有效输出在很大程度上依赖于变压器的有效运行。在变压器设备当中，特高压变压器占据着非常重要的作用，伴随着我国电力行业的不断发展，我国电压的不断提升，特高压变压器实际应用范围也变得越来越广泛。
1特高压变电站变压器结构分析
与传统变压器的形式相比，由于特高压变压器需要工作在较高电压环境下，所以使得其结构存在一些特殊性。其中，调压方式对于特高压变压器而言，其通常采用中性点的变磁通方式，并且为了限制电网低压波动现象的发生，其需要设置补偿绕组来辅助调压工作的进行。此外，特高压变压器具有独立的调压方式，例如：采用分箱的方式来对变压器主体进行布置。
目前，单相自耦式三相绕组特高压变压器在我国特高压电网中较为常用。其中，为了提升特高压变压器的工作效率，其电压调整方式通常设计为中性点形式。在调压过程中，如果开关位置出现变化，则低压也会随之进行调整与改变，并且会在低压状态下出现程度较大的波动。因此，为了对电压进行相应的补偿，需要在特高压变压器中设置补偿绕组。在低压绕组当中，电压补偿绕组通常以串联的形式进行设计，以便有效地完成低压限制的工作。
补偿部分以及调压部分是自耦变压器主要的设计思路，并且需要将上述两个部分进行分别的设置，同时分开设置主体变压器以及调压补偿变压器。此外，并联多柱应为自耦特高压变压器主要的结构设计形式，这是设计过程中需要特别注意的地方，以便提升变压器的运输效率，从而使其更加满足我国电力系统发展的特点，对于提升特高压变压器的工作性能大有帮助。
2调压补偿变压器的调压方式分析
在主体变压器当中，可将调压补偿变压器分离出来，以便更加有效地完成运输任务，并且可以保障主体变压器的工作性能，降低维护工作强度。此外，如果相关的故障问题在调压阶段出现，也不会对彼此的工作情况造成干扰。在现阶段，有载调压以及无励磁调压是调压补偿变压器主要的两种调压方式。此外，对于内部结构而言，有载调压的结构方式更加复杂，所以，导致有载调压需要较高的投资成本。在目前国外以及我国特高压变电站中，无励磁调压方式在其中获得了较多的应用。与此同时，在对调压故障进行统计后发现，有载调压装置的故障发生数量占据故障总数的较大部分。由此可见，为了提升电力系统工作的稳定性与可靠性，降低维护与检修成本，无励磁调压方式更加适用于特高压变压器。
中性点调压是特高压变压器普遍选择的调压方式，并且其在调压装置以及调压绕组等方面存在较多的优点，例如：成本低以及制作工艺简单等。此外，对于中性点调压方式而言，此种调压方式会出现激磁以及电压偏移等问题，但是将电压负反馈回路应用在特高压变压器当中，使得电压补偿可以在励磁绕组与调压绕组中实现，进而将调压过程中所出现相关问题而导致的影响降至最低，从而确保特高压变压器工作的稳定性与可靠性。
3调壓补偿变压器的差动保护
3.1无载调压方式分析
对于现阶段的特高压变压器而言，其具有更好的绝缘要求以及复杂的结构外，特高压变压器同时还具有绕组多、容量大以及电压等级高等特点，从而使得特高压变压器本体无法集成调压补偿变压器。此外，此种设计方式可以确保变压器本体可以在调压补偿变压器出现问题后依然可以正常工作，极大地提升了变电作业的稳定性。另外，主体串联绕组主体公共绕组主体低压绕组补偿变压器励磁绕组调压变压器励磁绕组补偿变压器绕组和调压变压器绕组分为用SV、CV、LV、BV、TV、LB、LT所指代。
无功调节是中性点无励磁调压的主要方式。其中，设置9挡调压档位，中间档为5挡，负压调节档位为6～9，而正调压档位为1～4。当对其进行正调压时，1～4挡分别从下到上依次对应，而1挡所对应的最高电压为1.05Un。当对其进行负调压时，6～9挡分别从下到上以此对应，9挡所对应的最低电压为0.95Un。对于中压侧电压而言，5挡所对应的电压为Un。当有电压变化在系统中出现时，则可对其进行电压调节，并且在补偿变压器的作用下，调压过程可以保证低压侧电压保持稳定。其中，低压侧电压的补偿可通过设置在补偿变压器中的LB和BV来进行实现。此外，为了确保各绕组中单匝绕组的感应电动势保持一致，可通过SV、CV、LV、BV、TV和LB、LT铁芯绕组之间的电磁耦合来实现。如果电压在中压侧有升高迹象，可将抽头接入至正调压档位中，从而降低励磁绕组与公共绕组中的电压值，进而降低串联绕组SV感应电压，以此来确保高压侧绕组电压保持不变。此外，当降低中压侧电压时，可在负调压档位中接入分接抽头，从而提升公共绕组CV和励磁绕组上的电压，进而升高串联绕组SV上感应电压，以此来确保高压侧补偿电压保持稳定。
3.2调压补偿变压器保护配置
调压补偿变压器常用的配置形式，调压变压器公共绕组侧电流互感器（TA）补偿变压器星侧TA调压变压器角侧TA和补偿变压器角侧TA分别由图中的TA5、TA6、TA7、TA8所指代。其中，匝间故障为调压补偿变压器常见的故障形式。此外，励磁涌流会在调压补偿变压器空投阶段出现较大峰值，而因为速断保护误动通常在配置速断类保护情况下出现，所以速断过流类保护不宜设置在其中。其中，TA5、TA6与TA7为调压变压器差动保护的构成部分，TA6和专用TA8构成补偿变压器的差动保护。与此同时，变化量差动构成的TA与差动保护中的TA相一致。其中，各侧TA的变化情况时变化量差动的主要取值范围，其变化量可以用来计算差流的具体大小，而且负荷电流不会对计算结果产生影响。
结语
由此可见，将调压补偿变压器单独设计在特高压变压器之外，不仅可以将电压进行精准的反馈，来确保低压侧电压保持恒定状态，而且可以极大地提升变压器工作的稳定性。此外，挡位的调节需要根据主变压器实际工作情况来进行控制，并科学合理地优化挡位参数，对二次接线进行优化设计。最后，将差动保护配置在调压补偿变压器当中，可以使得特高压变压器的运行效果大为提升。
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（作者单位：国网山西省电力公司检修分公司）
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