有载调压变压器在电力系统中的应用技术简介
有载调压变压器在电力系统中的应用技术简介 摘要： 通过分析有载调压变压器的优缺点后，提出有载调压变压器在电力系统中应用的技术对策。
一、有载调压变压器的优点
1、保持电压稳定 变压器存在阻抗，在功率传输中，将产生电压降，并随着用户侧负荷的变化而变化。系统电压的波动加上用户侧负荷的变化将引起电压较大的变动。在实现无功功率就地平衡的前提下，当电压变动超过定值时，有载调压变压器在一定的延时后会动作，对电压进行调整，并保持电压的稳定。
2、保证电压质量 供电变压器的任务是直接向负荷中心供应电力，一次侧直接接到主电压网(220 kV及以上)或接到地区供电电网(35～110 kV)。这类变压器不但向负荷提供有功功率，也往往同时提供无功功率，而且一般短路阻抗也较大。随着地区负荷变化，如果没有配置有载调压变压器，供电母线电压将随之变化。因此，我国《电力系统技术导则(试行)》规定了“对110 kV及以下变压器，宜考虑至少有一级电压的变压器采用带负载调压方式”。因此，对直接向供电中心供电的有载调压变压器，在实现无功功率分区就地平衡的前提下，随着地区负荷增减变化，配合无功补偿设备并联电容器及低压电抗器的投切，调整分接头，以便随时保证对用户的供电电压质量。
3、主变压器的改造 至1998年底，珠海电力局的3座220 kV变电站有6台主变压器已改造成有载调压变压器，加上22座110 kV变电站的有载调压变压器，合计有载调压变压器39台，市区变电站全部为有载调压变压器。1997年，斗门供电局已对3台主变压器进行了有载调压变压器的改造，并计划在1999年底把余下的主变压器改造或更换成有载调压变压器。进一步保证10 kV配网电压质量，为争创一流供电企业奠定了坚实的基础。此外，有载调压变压器可以保持电网运行在较高的电压水平，优化了无功功率，从而降低了线损，提高了电网经济效益。
二、有载调压变压器的缺点
1、不能改变无功需求平衡状态 当系统无功功率缺额时，负荷的电压特性可以使系统在较低电压下保持稳定运行，但如果无功功率缺额较大时，为保持电压水平，有载调压变压器动作，电压暂时上升，将无功功率缺额全部转嫁到主网，从而使主网电压逐渐下降，严重时可能引发系统电压崩溃。因为这个原因，世界上有几次大停电事故：例如1983年12月27日的瑞典大停电事故；1987年7月23日的日本东京电力系统停电事故。这几次大事故都造成了极大的损失。瑞典大停电事故使南部系统全停电，停电负荷11 400 MW，占整个系统负荷的67%，电网全部恢复时间用了7 h 以上，事故损失2～3亿瑞典 克 郎，约3 000 ～5 000万美元。日本东京大停电事故停电8 168 MW，影响用户280万户，停电时间最长达3 h 21 min，两个500 kV变电站及一个275 kV变电站全站停电，影响日本13条铁路线停运达3 h 50 min，东京地铁及私营铁路停运长达3 h，自来水中断，银行计算机系统中断，造成社会生活混乱。
2、影响变压器运行的可靠性 变压器配置有载调压分接头，降低了变压器运行的可靠性。 1982年，国际大电网会议变压器委员会提出过一份报告，特别指出了带负荷调节电压的分接头，不仅自身不可靠，同时还增加了变压器整体设计的复杂性。此外，有载调压变压器由于带负荷调整电压，不可避免地产生电弧，其积聚游离变压器油使有载调压变压器中的瓦斯冒出，有时还会引起误动作或误发信号。因此，大容量变压器配置了有载调压分接头，的确给变压器的可靠运行造成了一定的影响。
3、加大投资及运行费用 变压器配置了有载调压分接头后，体积上要比同容量的变压器大，不仅增加了变压器的投资，同时也增加了运行维护费用，另一方面在检修调压箱时，停电所需时间也较长。 例如，一台SCZ-800／10型10 kV干式有载调压变压器约30万元，而一台SC-800／10型10 kV无载调压变压器才约20 万元，增加了投资约1／3。一台110 kV，40 MVA有载调压主变压器约155万元，比相同容量无载调压变压器的设计更为复杂，价格也相对较高。另外，频繁动作有载分接开关及其传动机构也增加了运行管理及维护费用。
4、采用相应的技术对策 有载调压变压器虽存在一些不足，但只要我们在电网规划时进行全面的综合考虑，在系统受到扰动时合理调度，就能扬长避短，发挥其积极作用。
下面是笔者对应用有载调压变压器的几点建议：
a)对供电变压器，为提高用户供电质量，减低线损，宜采用有载调压方式。由于有载调压变压器无法改变系统的无功需求平衡状态，为避免引发电网电压崩溃，系统应有足够的无功容量。对电网及无功功率规划设计时，应进行综合考虑，提高网络电压强度。系统无功功率能分层分区就地平衡，优化配置并保持足够的事故备用容量，避免有载调压变压器动作引发电压崩溃，造成大面积停电。
b)系统出现大扰动，引发电压大幅度下降时，调度员应及时采取措施，闭锁有载调压，并切除部分负荷，消除系统有功和无功缺额，或在系统中设置电压降低自动减负荷装置，抵消变压器控制产生的负面影响，快速动作，限制局部扰动发展为全网或主网事故。
c)根据《电力系统技术导则》规定，除了在电网电压可能有较大变化的220 kV及以上的降压变压器及联络变压器(例如接于出力变化大的电厂或接于时而为送端，时而为受端的母线等)时，可采用带负荷调压方式外，一般不宜采用带负荷调压方式。
d)对高电压大容量变压器(包括升压变压器和联络变压器)，为提高本身的可靠性，防止谐振过电压，也应尽可能不用分接头，必要时也仅用调节范围不大的无载调压方式，在变压器内采用氧化锌避雷器作吸收过电压保护。
e)对两台并联运行的有载调压变压器，容许在85%变压器额定负荷电流及以下的情况时进行分接头变换操作，对85%以上的情况应闭锁分接头变换。另外，必须设置可靠的失步保护，确保两台变压器同步切换。
f)严格执行“电力系统电压和无功电力管理条例”。对变压器分接头，按照其电压管理范围，分级管理。各级电力调度部门应根据负荷及潮流的变化，准确下达调整有载调压变压器分接头动作命令，以改善电压质量。在变化了的分接头电压等级下，自动进行无功补偿的投切，以达到系统电压和无功功率的全面优化管理。
