大型变压器的抗短路能力分析研究

电子技术・Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　大型变压器的抗短路能力分析研究　文／崔得民　图１：三相短路等效果星形电路图　【关键词】大型变压器唐山电网　容量１８０ＭＶＡ的变压器，根据ＧＢ１０９４．５　《变压器抗短路能力》中规定的系统短路视　在容量２２０ｋＶ侧为ｌ８０００ＭＶＡ，中压侧为　１大型电力变压器抗短路能力分析技术　９０００ＭＶＡ。带入上面公式可得：　概述　高压侧系统阻抗ｚ。ａ－－　１００＝　１．１收集数据建立变压器抗ｌ短路能力评价数据库　１００＝１（％）　从制造厂家和运行单位收集在运的变压　中压侧系统阻抗ｚｌＲ＝毒　１０＝０丽１８０　１００＝２　（％）　器的详细资料，重点包括：铭牌参数等等。　２．３短路阻抗的选取　２采用日本变压器专业委员会抗短路校　核方法校核　按照三种方法介绍：　（１）当采取高、中联合供电时。根据中　日本变压器专业委员会推荐的计算方法　华人民共和国国家标准《电力变压器应用导　是根据弹性理论由承受幅向压力的薄壁圆筒的　则》，当三相三绕组变压器一侧短路，另外两　幅向稳定公式推导出来的，同时考虑了实际的　侧同时供电时，其等效为星形电路图可以由图　变压器绕组与薄壁圆筒的差异，即不仅考虑到　１表示：其中：ｚ　、ｚ　、Ｚ，分别为变压器高、中、　绕组的具体结构、绕制方法，还考虑到了绕组　低压绕组等值阻抗；　内撑条的有效支撑点数等。　ｚ．Ｒ、ｚ２Ｒ、ｚ，　分别为高、中、低压系统　２．１额定电流的选取　等值阻抗；　此处：Ｚｌ＝（Ｚｌ２＋Ｚｌ３一Ｚ２３）／２　％；　低压侧绕组在短路时，其所受电动力与　Ｚ２＝（Ｚｌ２＋Ｚ２３一Ｚ１３）／２　％；　变压器低压侧容量无关，只是与变压器的额定　Ｚ３＝（Ｚｌ３＋Ｚ２３一Ｚ１２）／２　％。　容量成正比，此次校核所有的变压器的短路容　ｚ。　为变压器高、中阻抗％；ｚ　为变压　量为１８００００ＫＶＡ，流过低压侧绕组的电流为　器高、低阻抗％；ｚ，　为变压器中、低阻抗％。　额定电流Ｉｎ（相电流），则　由于低压侧短路因此低压侧线路阻抗　Ｉ．＝１　８００００／（Ｕｎ＊３１　Ａ；　Ｚｘ３＝０，在此情况下，高、中绕组并联，对低　Ｕｎ为变压器低压侧绕组额定电压（为线　压串联，此时短路阻抗：　电压）单位为ｋＶ；　７—７．（ＺＩ＋Ｚｌ　）（ｚ。＋Ｚ２　）　２．２系统阻抗的选取　（ｚｌ＋ｚ２＋Ｚ城＋Ｚ２Ｒ）　为变压器为低压绕组短路时候短路阻抗；　计算系统阻抗，要了解系统短路视在容　（２）采取中压绕组供电时。此时对照图ｌ，　量，由于各个地点系统短路容量不一，为方便　相当于高压悬空，此时系统的短路阻抗由中压　计算，采用ＧＢ１０９４．５《变压器抗短路能力》　线路阻抗、中压绕组等值阻抗和低压绕组等值　中规定的系统短路视在容量：　阻抗串联而得：　根据阻抗公式，计算系统阻抗Ｚｌ　：　Ｚｓ＝Ｚ２十Ｚ２Ｒ十Ｚ３＝Ｚ２３十Ｚ２Ｒ　％　；　ｚ　＝—　（Ｑ）：　（注：此值为实际值）　（３）当采用高压供电，低压无电源供电　其中　ｅ　为系统电压；Ｓ１Ｒ为短路视在容　时候。此时对照图１，相当于中压悬空；，此　量：　时系统的短路阻抗由高压线路阻抗、高压绕组　以变压器阻抗为基准，将系统阻抗折算　等值阻抗和低压绕组等值阻抗串联而得：　为标么值ｚ　Ｚｓ＝Ｚｌ＋Ｚ１Ｒ＋Ｚ３＿Ｚｌ３＋Ｚ１Ｒ％。　．１伽　（％）　・　短路稳态电流及峰值电流计算　：　：　：　Ｚ～　根据短路图ｌ，设短路稳态电流为Ｉ，则：　其中：ＺＮ为变压器阻抗，Ｓ１Ｒ为变　Ｉ－－Ｉ￣　１００／（Ｚｓ）Ａ；　压器额定容量。由于此次变压器校核都为　由日本变压器专业委员会提供的公式可　１５４・电子技术与软件工程Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　知：短路峰值电流设为Ｉｍ，则：　Ｉｍ＝Ｋ＊√２　Ｉ　Ａ：　Ｋ一一系数，取决于短路阻抗中电抗与　电阻的比值，按原有关标准，对大型变压器　取１．８，在现在执行的ＩＥＣ６００７６－－５：２０００及　ＧＢ１０９４．５—２００３标准中对１００ＭＶＡ及以上的　（ＩＩＩ类）变压器取１．９。　２．５短路力的计算　则短路时单位高度的安匝密度：　Ｉ　Ｎ　Ｉ　ｎ　Ｎ’Ｋ　—　７０　Ｕ　ｈ（ＫＡ／ｍｍ）（２）　式中：Ｎ一一线圈的匝数；　ｈ－－一线圈的高度。　（２）短路时内线圈承受的辐向电动力　内线圈的辐向压缩电动力：　．４Ａ￣Ｉｍ＝　［　）（　（３）　式中：１　一一线圈的平均周长，ｎｌｉｌｌ。　作用到每个线饼平均周长的视在压缩辐　向电动力为：　Ｆ　Ｆ　赢（ｒｄｍｍ）（４）　式中：Ｍ一线饼数　（３）内线圈的辐向失稳平均临界强度：　ＥＩ　ＦＢ＝　（ｍ　一１）　（ｇ／ｍｍ）（５）　式中：Ｅ…铜导线的弹性模量，普通软铜　导线通常取Ｅ＝１２．２５ｘ１０４ＭＰａ；　．　Ｒ．一圈的平均半径（ｃｒｎ），其值可由Ｆ　求出；　ｍ一线圈内径撑条的有效支撑数目，为实　际撑条数的一半，ｍ＝生，ｍ＝　ｆ三　．ｂ　ｔ，　ｚｋ为实际撑条数；　２　６　２　Ｉ一导线的惯性矩，ｍｍ４，其值由下式求得：　对于普通导线：　导线惯性矩：，　ｍ：！　垒　（ｍｍ４）（６）　式中：Ｉｌｌ＿一线饼中辐向的导线根数：　ｂ一一单根导线的辐向宽度，ｍｍ；　Ｉｌｌ一一线饼中轴向的导线根数；　ｔ一一单根导线的轴向高度，ｍｍ；　ｙ一一广取决于线饼和导线结构的经验系　数，通常１　Ｙ　３，对于普通导线ｙ＝ｌ。　３结论　根据分析结论，可按照此类日本变压器　专业委员会的抗短路能力校核方法对唐山电网　目前运行的２２０ｋＶ大型电力变压器进行抗短　路能力校核，以安全裕度达到２．０为合格标准。　作者单位　国网唐山供电公司　河北省唐山市０６３０２０