某电厂扩建主变压器绕组联接方式的分析

第２９卷第３期　２００７年３月　水利电力机械　ＷＡＴＥＲ　Ｃ０ＮＳＥＲＶＡＮＣＹ＆ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ　Ｖｏ１．２９　Ｎｏ．３　Ｍａｒ．２００７　某电厂扩建主变压器绕组联接方式的分析　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　ｗｉｎｄｉｎｇ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｏｆ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｐｏｗｅｒ　ｐｌａｎｔ　张洪腾　（辉县豫辉热电有限责任公司，河南辉县摘４５３６００）　要：随着电力工业的发展，许多中、小型电厂需要扩大生产规模，扩建新机组，往往形成新厂、老厂共存的　格局。为了与系统电网相联，也为了新厂、老厂互为备用电源以及运行方式上的灵活，人们常常希望新厂与　老厂的主变压器之间能够互联，并接入系统电网，但是由于新厂、老厂的设备状况不同，其运行方式往往已成　定式，所以使现场情况变得比较复杂，若不进行认真的技术论证，深入分析现场的具体情况，确定科学合理的　接线方案，往往会造成技术上的失误及经济上的巨大损失。　关键词：主变压器；接线；联接方式；新、老电厂　中图分类号：ＴＭ６２１．５　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—６４４６（２００７）０３—００５１—０３　１问题的提出　某厂原先的老厂共有６台发电机组，并通过６　台Ｙｄｌ１联接的升压变压器。将发电机的６．３　ｋＶ电　压升至３５　ｋＶ送人开关站的３５　ｋＶ母线，接人系统电　网。为了扩大生产规模，１９９７年开始计划扩建２台　５．５ＭＷ的发电机组（分２期扩建，现１期工程已安装　１台），扩建后形成新厂区。新厂区已定购了１台　ＹＮｄｌ１联接的主变压器，将发电机的１０．５　ｋＶ电压升　图１主接线图　至１１０ｋＶ送人开关站的１１０　ｋＶ母线上，电厂为了实　符合《电力工程电气设计手册》（以下简称《手册》）中　现新厂与老厂互为备用电源，在老厂设置了１台　关于变压器并列运行的条件。方案２则认为此接线　ＹＮｄｌ　１联接的１　１０／３５　ｋＶ的变压器作为联络变压器，　可满足运行要求，新厂主变压器的绕组联接方式不　将老厂的３５　ｋｖ母线电压升至１１０ｋＶ后送至新厂，与　需改变，采用现成的ＹＮｄｌｌ联接方式即可。如果将　ｏ联接方式，尽管可以满足运行条件，但　新厂主变压器的１１０　ｋＶ侧相联。同时，电厂决定将　其改成ＹＮｖ　老厂从３５　ｋＶ进入系统电网改为从新厂的１１０　ｋＶ母　却存在种种弊端。线进入系统电网，其主接线如图１所示。　对此，接线存在２种意见，体现为２种方案。方　用ＹＮｄｌ１的绕组联接方式，而必须将此主变压器的　绕组联接方式改装成ＹＮｙｏ方可满足运行要求，否则　的原因，将会导致１１０ｋＶ侧存在３０。的相应差角，不　收稿日期：２００７—０１—１０　２主变压器绕组联接方式的分析与讨论　案１认为在这种接线情况下，新厂主变压器不能采　２．１对方案１的分析与讨论　方案１的电压相量如图２所示。　方案１的理论根据是《手册》第５—２节“主变压　条款，该条款规定“变压器绕组的联接方式必须和系　由于新厂与老厂的１１０　ｋＶ变压器存在接线方式上　器型式的选择”中关于绕组数量和联接方式的选择　作者简介：张洪腾（１９６７一），男，河南辉县人，辉县豫辉热电有限责任公司副总经理，工程师，从事ＥＥＶ　ＥＥＯＬ　ＥＥ气方面的管理工作ｃ　维普资讯 http://www.cqvip.com

・５２・　水利电力机械　２００７年３月　次谐波电流。　．对于Ｙｙ联接的三相电力变压器，　△　由于３次谐波电流的频率为基波频率的３倍，故以　Ａ相位参考的三相３次谐波电流的表达式为　ＪＯ３Ａ＝ｊ０３　ｓｉｎ３ｃｏｔ，　３５尚３　ｋＶ　ａ老厂　发电机　ｂ新厂　图２方案１电压相量图　统电压相位一致，否则不能并列运行”。同时《手册》　还指出：“电力系统采用的绕组联接方式只有Ｙ和　Ｄ，高、中、低３侧绕组如何组合要根据具体情况来　确定。”首先肯定《手册》的规定是正确的。方案１遵　从上述原则是有一定道理的，只是没有结合该电厂　的实际情况作具体的分析，而片面强调了并列条件，　方案１以新厂和老厂发电机同步且初相角相同为前　提，并以发电机的端电压为参考相量。经过变压器　升压后，由于变压器绕组联接方式的原因而使新厂　与老厂的２台变压器１１０ｋＶ侧的电压相差３０。，其电　压相量关系如图２所示。由此即得出结论：这２台　１１０ｋＶ变压器的１１０ｋＶ侧绝对不能并列在一起；新　厂ＹＮｄｌ１联接的１１０／１０．５　ｋＶ主变压器的绕组接线　方式必须改为ＹＮｙ０接线方式。因为只有这样改装　之后使这２台变压器１１０ｋＶ侧的电压达到同相位，　方可满足并列运行的条件，才能并列投入电网运行。　从理论上讲，方案１是可行的，如此处理可以达　到新厂和老厂发电机电压完全同相位，２台并列运行　的１１０ｋＶ主变压器１１０ｋＶ侧的电压也完全相同相位。　但是方案１却存在着如下不可忽视的技术问题。　（１）将现在的ＹＮｄｌ　１联接的变压器改装成ＹＮｙ０　联接要花费１５０万元左右的巨额改装费用，而且新　厂投运时间将因此而推迟３个月以上，势必给电厂　造成重大的经济损失。　（２）将ＹＮｄｌ１改为ＹＮｙ０将会失去ＹＮｄｌ１联接　的一切优点，反而使ＹＮｙ０联接的弊端充分显现，这　是因为：　１）对于电力变压器，当外施电压为正弦波时，和　它相平衡的电动势ｅ．及感应该电动势的主磁通　也应是正弦波。但由于变压器铁心饱和的原因，使　空载电流　呈尖顶波，其中除基波外还有较强的３　／ｏ３Ｂ＝ｊｏ３　ｓｉｎ３（ｃｏｔ一１２０）＝ｊｏ３，　ｓｉｎ３　ｃｏｔ，　Ｊｏ３ｃ＝Ｊｏ３ｍ　ｓｉｎ３（ｃｏｔ一２４０）＝ｊｏ３　ｓｉｎ３ｃｏｔ。　可见，三相空载电流的３次谐波是同相位，同大　小的，当变压器的绕组采用星形联接又无中性线时，　则３次谐波电流不能流通，因此空载电流就接近于　正弦波，而主磁通则畸变为一平顶波。平顶波的主　磁通可分解成基波　．和　，　５，　７等奇次谐波，　其中以　，　．的幅值最大，对电动势波形的影响也　最大，使变压器的相电势发生畸变。　２）对于一般的Ｙｙ联接的三相心式变压器，由于　其三相磁通互相联系，所以，三相磁路中的３次谐磁　通因彼此同相位、同大小而无法沿铁心闭合，只能借　油和油箱壁等形成闭合回路，因此会引起附加的涡　流损耗。对于应用于高压输电中的容量较大、电压　较高的三相心式电力变压器，这种附加损耗不可忽　视。附加损耗的增大会引起局部发热，对变压器的　安全运行极为不利，并降低了变压器的效率。　３）由于Ｙｖ联接的三相电力变压器在无中性线　引出的Ｙ联接绕组侧中零序电流无法流通，所以造　成零序阻抗增大。当三相负载不平衡时还会使中性　点电位发生移动，这些对继电保护的运行和主变压　器绕组的绝缘都会带来不利影响。　正是由于Ｙｙ联接的变压器存在上述种种弊端，　所以，我国电力系统中的主变压器几乎都不采用Ｙｙ　的绕组联接方式，而要求主变压器至少有一组绕组　接成Ｄ。　２．２对方案２的分析与讨论　方案２认为新厂ＹＮｄｌ　１联接的主变压器不需要　改成ＹＮｖ０联接即可与老厂的ＹＮｄｌ１联接的变压器　１１０ｋＶ侧并列，并将老厂的３５ｋＶ母线与系统电网解　开，而在新厂的１１０　ｋＶ母线接人系统电网，这是在　现有条件下该厂的最佳接线方式和运行方式。这时　２台１１０ｋＶ的变压器绕组联接方式均为ＹＮｄｌ１，即２　台变压器均有一个绕组接成了Ｄ，所以完全符合常　规的要求。关于方案１认为如此接线将使２台主变　压器的１１０ｋＶ侧存在３０Ｄ相角差而不能并列运行的　问题，通过以下的分析可以得到解决。　首先换一个角度来看问题，即以系统电网１１０　ｋｖ电压为参考相量，２台主变压器的１１０ｋＶ侧并列　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２９卷第３期　张洪腾：某电厂扩建主变压器绕组联接方式的分析　・５３・　于系统电网电压１１０　ｋＶ上，即受同一电压的作用，　点接入系统电网，比如：选择在１０４３ｋＶ侧入网，则３５　故２台主变压器的１１０ｋＶ侧的电压即自然保持在同　ｋＶ侧必须与系统电网解开；如在３５　ｋｖ侧入网，则　一相位上，如此画出的电压相量关系如图３所示。　１１０ｋＶ侧必须与系统电网解开。此外，在新厂与老　厂的主接线中必须保持开环状态运行，而绝对不允　许出现闭环。亦即只允许在２台变压器的１１０ｋＶ侧　出现并列运行的情况，而决不允许在其他地方再出　现并列运行的接线。　Ｃ　Ｃ　发电机　３５聒３　ｋＶ　２．３实践结果　ａ老　在方案２的理论分析指导下，该电厂新厂主变　压器确定采用ＹＮｄ１　１绕组联接的方式，在保持单点　入网（厂方确定在１１０　ｋＶ侧单点接入系统电网）和　电厂主接线处于开环状态下与老厂ＹＮｄｌ１联接的　联络变压器在１１０ｋＶ侧并列投入运行，保证了新厂　如期发电。运行至今已有１年多了，实践证明效果　图３方案２电压相量图　良好，既保证了技术上的安全可靠性，又为电厂创造　比较图３和图２，两种分析方法的不同点仅在　了可观的经济效益。　于所选参考相量的不同，结果图３将图２中２台主　变由接线方式所引起的１１０ｋＶ侧的３０。相角差最终　３结论　转移到了新厂与老厂的发电机的端电压上，而其中　（１）扩建电厂如出现新厂与老厂互联入网的问　的电压相量关系保持不变。这样一来，由于新厂和　题时，其变压器的接线方式必须经过科学论证，因地　老厂发电机都是独立运行，二者之间并无直接的电　制宜，力求技术上的合理、先进，运行上方便、可靠、　气联系，所以其端电压相差３０。对系统的运行不会产　经济。　生任何影响，只不过新厂与老厂发电机的转子在空　（２）该电厂采用图ｌ的主接线，由于变压器绕组　间上不是处于同一位置，相差３０。空间角而已。这正　联接方式引起的相位差角可通过主接线转移到发电　如从电网上通过２台接线方式分别为Ｙｙｎ０和Ｙｄｌ　１　机的端电压上，最终体现为新厂与老厂发电机的转　的变压器分别向２台同步电动机供电一样，尽管２　子位置在空间上相差３０。，而这一点既不影响主变压　台同步电动机的端电压存在３０。相位差，而导致其转　器的并列运行，也不影响发电机的正常运行，但必须　子在空间位置上相差３０￣，但并不会影响２台电动机　强调在此情况下电厂只能单点接入系统电网，电厂　的同步运转一样。所以，人们对于这２台电机端电　主接线必须处于开环状态运行，决不允许出现闭环。　压相差３０。则可以忽略不计，因为它既不会影响电机　（３）合理的接线方式会给电厂创造可观的技术、　的安全运行，也不会影响电力系统的安全运行。　经济效益，因此，电厂应通过论证选择最佳的主变压　在此尚需指出，依照方案２新厂与老厂通过２　器接线方式和系统运行方式。　台主变压器在其１１０ｋＶ侧并列后，电厂只能选择单　（实习编辑：孔路辉）　（上接第４８页）用千斤顶和必要的支撑稳住；用水平　线，打上定位孔，对各节门叶、支臂及支铰等进行编号。　仪和经纬仪辅以吊垂线，分别检测底、侧水封部位，　８．４验收、提供检测报告和资料　然后找平、找正；支臂就位，调整和找正各支焊的位　根据检测数据编写检测报告，产品验收时一并　置并实现与主梁的装配。　提交。　８．２检测　测量曲率半径；用卡弧样板检查门叶弧度；检查　９结束语　结合部位、接缝的平面度和错口大小，并作修整；按　大伙房水库一非弧门２００３年制造安装运行至　规范及图纸要求，逐项检测各项目。　今效果良好，证明了这套弧门制造工艺的可行性，在　８．３标记和编号　今后大型弧形闸门的制造中可以广泛推广。　所有检测项目合格后，划出各相关部位的安装基准　（编辑：白银雷）