高阻抗变压器串联电抗器的接线方式浅析_孙秋霞

第５２卷第９期２０１５年９月

TRANSFORMER

Vol.52September No.92015

高阻抗变压器串联电抗器的接线方式浅析

孙秋霞，韩强

（山东泰开变压器有限公司，山东泰安

271000）

１引言

随着电力系统容量的日益增长，短路电流越来越大。为降低短路电流对变压器及其他电力设备的危害，高阻抗变压器逐渐应用于电力系统当中。加大高阻抗变压器的开发力度，保证其安全可靠的运行成为变压器制造厂家重点关注的问题。

目前此类变压器实现高阻抗的方法主要有三种：拆分绕组、高压绕组内置以及串联电抗器。前两种方案只是将变压器绕组的排列顺序进行变换达到阻抗要求，诸多文献中已有提及，在此不做论述。串联电抗器主要有两种：铁心电抗器和空心电抗器。因铁心电抗器的振动大、噪声高，且因铁心饱和的影响，短路后电抗器的电抗值较短路前变化大，因此普遍采用空心电抗器，并且放置于低压绕组的末端。

377.5mm ，匝数N =180，电抗高度H =1790mm ，额定电流1039.0A ，以轴对称场建模，计算磁场储能为：3850J 。由W =LI 2/2，U K =2πfLI /38500, 计算后的电抗值为：2.24，阻抗电压为12.10%（240MVA 下）。

方案二：设计空心电抗器的内外半径为：465/527.5mm ，匝数N =90，电抗高度H =850mm，额定电

流1039.0A ，以轴对称场建模，计算磁场储能为

3850J 。由W =LI 2/2，U K =2πfLI /38500, 计算后的电抗值为：2.24，阻抗电压为12.10%（240MVA 下）。

根据实际主变压器的参数，可以设计多种不同电抗器，本文中笔者仅仅作为分析比较列出上述两种方案。空心电抗器二维磁场分布如图1所示。

２空心电抗器的电抗值计算

串联电抗器的高阻抗变压器，旨在设计满足要求的电抗值，对于空心电抗器的电抗值计算，国内有多种计算方法，如平均电密法和查曲线表法等，本文中笔者采用磁场能量法计算，为简化分析，在低频情况下，假设条件如下。

（1）金属导体的电导率为常数，并忽略位移电流的影响。

（2）铁心硅钢片和导磁钢按非线性材料处理，并忽略铁磁材料的磁滞效应。

（3）因在三相绕组上、下端部设置硅钢片，可以忽略相间的互感，仅考虑自感可满足计算需要。

以SFSZ11-240000/220串联电抗器计算为例，变压器的基本参数为：额定电压230±8×1.25%/121/

方案一

方案二

图1空心电抗器二维磁场分布图

３串联电抗器的变压器试验性能参数

变压器低压绕组尾部串联电抗器后，对主变的感应耐压试验、外施耐压等主绝缘试验不会发生变化，但其低压绕组的纵绝缘如冲击电压试验要考虑串联的电抗值的影响，高压入波试验时，因中压绕组接地，低压不会有冲击过电压的危险，使用波过程分析软件，笔者对中压入波、低压首端入波，低压尾端（即电抗器端）入波三种情况下进行低压绕组与电抗器连接点的计算，如图2、图3和图4所示。

由图2可以看出，在低压绕组尾部串联电抗器，中压入波时，低压绕组末端连接电抗器处的冲击电位升至105%（1.05×480kV ），大大超出低压绕组（200kV ）的冲击电压水平，如不加强，容易造成此38.5kV ，容量：240/240/120MVA，短路阻抗值：高-中：14%，高-低：23%+12%，中-低：8%+12%，所串联电抗器的电抗值为12%（全容量下）。

为了验证电抗值相同，笔者设计了两种空心电抗器的方案。

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第９期孙秋霞、韩强：高阻抗变压器串联电抗器的接线方式浅析

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平也比较高（1.47×185kV ）。

对于方案二设计的电抗器参数代入计算，结果相近，即此处的电位分布仅与串联的电抗值有关。

图6中压入波下的电位分布

图2中压入波下的电位分布

图7

图3

低压首端入波下的电位分布

低压首端（电抗器端）

入波下的电位分布

图4低压尾端（电抗器）入波下的电位分布

图8低压尾端入波下的电位分布

在低压绕组首端串联电抗器，中压入波时，低压

４改进接线方式下的冲击分布

4.1串联电抗器的改进接线图

为了克服上述接线存在的绝缘超差问题，提出一种改进接线方式，将电抗器串联在低压绕组的首端，具体连接示意图如图5所示。

a

a

b

c

绕组首端连接电抗器处的冲击电位最大55%（0.55×

480kV ），低压尾端入波时，绝缘水平与上述相同（1.47×185kV ），此连接处承受的最大电位比尾部串

联降低很多。

５结论

在利用磁场能量法计算空心电抗器电抗值的基础上，对不同连接方式下的高阻抗变压器进行中、低压入波冲击计算，得出以下结论。

（1）串联电抗器的电抗值相同，冲击电压分布相近。

（2）对于高阻抗串联电抗器的产品，因中压冲击时，低压通过电抗器串联接地，因此低压绕组所承受的传递过电压要大大超过其本身外施下的绝缘水平，必须加强此处绝缘，使其安全可靠。

（3）对于低压入波，两种接线方式电压分布相同/中压入波下，首端串联电抗器的接线方式要比尾部串联的安全裕度大大提高。由于冲击的感应过电压，此连接方式在低压为35kV 及以上的等级下应x1A A a1m

K

x1a1y1b1z1c1

x X m X

x y z

图5首端串联电抗器的接线图

4.2改进后的冲击电位分布

仍按照中压入波、低压首端（电抗器）入波和低

、图。