摘要：自耦變壓器在某種執行方式下，高壓側和中壓側還未到達額定容量，而公共繞組就已過負荷告警。對此，就為什麼會出現上述情況以及如何改善執行方式才能使得主變壓器盡可能滿載執行進行了研究。
首先通過對自耦變壓器進行建模分析，推導出數學方程式，根據不同的執行方式進行分析，得出問題的原因，即自耦變壓器在高壓側和低壓側同時向中壓側輸送功率時，當公共繞組到達額定功率，高壓側和中壓側輸送功率不能達到滿功率輸出。然後，對乙個具體變電站的實際執行資料進行計算，驗證了理論分析的結果，並提出了使自耦變壓器盡可能地滿負荷執行的方法：一要提高功率因數，二要減少由低壓側向中壓側輸送的無功功率。
關鍵詞：自耦變壓器；公共繞組；過負荷
三繞組自耦變壓器以其節省材料、損耗較低等優點在電力系統中廣泛應用，但其在執行中，存在普通變壓器所沒有的特殊問題——公共繞組過載問題。即這種變壓器在某些執行方式下，高壓側和中壓側的負載都沒有超過額定容量，低壓繞組也沒有超過其額定容量，但公共繞組的視在功率卻有可能超過它的額定容量。
深圳站3號、4號兩台500 kv三繞組自耦變壓器在全省電網中起著重要的樞紐作用。從2023年夏天到2023年6月，在高壓側和中壓側負載均未達到主變壓器額定容量時，就多次發生過負荷告警，使得在全網負荷最緊張時，主變壓器不能滿負荷執行。經檢查發現，均是公共繞組過負荷告警。
針對此情況，我們從原理上結合執行方式進行了詳細分析，得出主變壓器過載原因，並提出解決方案。
1 主變壓器原理分析
1．1 自耦變壓器基本公式
高中壓繞組電壓比 k12＝u1n／u2n；（1）
效益係數kb＝1－1／k12；（2）
高壓側容量s1＝u1ni1n＝sn；（3）
中壓側容量s2=u2ni2n=sn；（4）
公共繞組額定容量
1．2 按執行方式分析
以圖1所示的單相圖進行討論。圖中有功功率p和滯後無功功率q為三相的值，u為相電壓，各側p、q和i的參考方向已標在圖中，即設高壓側和低壓側是輸入的，中壓側是輸出的。不計變壓器的有功和無功損耗和電壓降時，有
其中k12為高中壓側變比。
由高壓側的三相復功率
由此可得，公共繞組的負荷即視在功率
執行時，必須滿足公共繞組不過載的條件：
關於兩種執行方式討論：
a）高壓側和低壓側同時向中壓側送有功和滯後無功功率或中壓側向高低壓側送有功和滯後無功功率。
根據圖1的參考方向，這類執行方式p1和p3及q1和q3同為正或負值，由（11）、（13）、（14）式可見，當高壓側到達額定功率時，公共繞組已經過負荷了。同樣，由（12）、（13）、（14）式可見，當中壓側到達額定功率時，公共繞組也已經過負荷了。因此，公共繞組到達額定功率時，高壓側和中壓側必定不能到達額定功率。
b）高壓側同時向中壓側和低壓側送有功和滯後無功功率或中低壓側向高壓側送有功和滯後無功功率。
這類執行方式時，p1和p3及q1和q3總是一正一負，由（11）、（12）、（13）、（14）式可見，公共繞組不會過載［1］。
2 深圳站主變壓器負荷計算
2．1 主變壓器引數
額定容量 750 mva／750 mva／160．5 mva；
額定電壓 525 kv／242 kv／34．5 kv。
2．2 引數計算
高中壓繞組電壓比k12＝525／242＝2．17；
效益係數 kb＝1－1／k12＝0．54；
公共繞組額定容量scom，n＝kbsn＝405 mva。
2．3 執行方式一
高壓側向中壓側送有功和滯後無功功率，低壓側向中壓側送固定滯後無功功率120 mvar時，改變高壓側功率因數，計算當公共繞組到達額定負載時，高壓側有功和無功功率大小。執行方式一的計算結果見表1。
注：①固定低壓側輸送無功功率大小，改變高壓側的功率因數；②kb＝0．54，p3＝0，q3＝120 mvar，scom，n＝405 mva。
由表1資料可見，當低壓側向中壓側輸送固定無功功率時，高壓側的功率因數越高，其向中壓側輸送功率的能力越強，即主變壓器的輸送效率越高。
2．4 執行方式二
高壓側向中壓側送有功和滯後無功功率，高壓側功率因數為固定為0．93，改變低壓側向中壓側送滯後無功功率時，計算當公共繞組到達額定負載時，變高側有功和無功功率大小。執行方式二的計算結果見表2。
由表2資料可見，當變高側的功率因素一定時，變低向變中輸送無功功率越小，變高側向變中輸送功率的能力越強，即主變壓器的輸送效率越高。
3 結語
根據深圳站執行的資料，在負荷高峰時，投4組電容器共120 mvar，當時的高壓側功率因數為0．93，由上述資料表明，高壓側最高負荷只能達到636 mva，此時中壓側負荷為689 mva，即高壓側和中壓側均未達到額定容量時，公共繞組就已達到額定值。
由上述分析可知，三繞組自耦變壓器在高壓側低壓側同時向中壓側輸送有功和滯後無功功率或反之的執行方式下，高壓側和中壓側的負載都沒有到達額定功率時，公共繞組就已達到其額定容量，即主變壓器不能滿載輸出。由表1和表2資料可知，在這種執行方式下，功率因數和低壓側輸送無功功率的大小，對主變壓器負載能力有較大影響。要提高主變壓器負載，一要提高功率因數，二要減少由低壓側向中壓側輸送無功功率，這樣才能使得自耦變壓器盡可能地滿負荷執行。
［1］韓禎祥，吳國炎．電力系統分析［m］．杭州：浙江大學出版社，1993．
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