关于分裂变压器分裂运行的可行性研究刘群

关于分裂变压器分裂运行的可行性研究刘群

刘群

（中电电气（江苏）变压器制造有限公司江苏）

摘要：分裂变压器的运行方式因客户的不同需求提出了新的运行方式—分裂运行，我们通过改变变压器低压线圈的绕制方式和两侧加电源的方法来验证其分裂运行的可行性。

关键词：风电；分裂变压器；分裂运行；可行性

1引言

分裂式变压器就是把低压绕组分裂为两部分，在电气上互不连接，即可单独运行，也可同时运行。作为风力发电系统中的关键设备，分裂式变压器技术近年获得了较快的发展，针对不同的发电系统特点，也出现了不同技术要求的分裂式变压器。有的客户甚至要求，分裂变压器需进行分裂运行。

2变压器运行环境

网测和阀侧容量不等的轴向双分裂变压器，将用于3MW海上风电电机试验，进行3MW海上风电电机单台电机两绕组对拖带载试验（试验原理见图1）及单机空载试验（试验原理见图2），变压器安装场地为内陆地区户内。3MW电机试验时，变压器一次侧接入10kV电网，二次侧两套绕组分别与一套变频器相接。

试验原理图1试验原理图2

3可行性分析

3.1产品的理论设计

研究分裂变压器长期分裂运行的可行性，是我们与客户合作开发的一个项目，该变压器的网测（一次侧）容量是800kVA，阀侧（二次侧）容量是2×2000kVA。低压侧电压输出0.69kV。变压器采用轴向双方分裂结构（见图3），低压线圈采用铜箔绕制；高压采用铜导线多段层式结构。以800kVA容量计算穿越阻抗，以2000kVA计算分裂阻抗。

3.2产品的运行方式

分裂变压器有三种运行方式：分裂运行、半穿越运行和穿越运行。

分裂运行：高压绕组不运行（高压绕组开路），两个低压分裂绕组运行，低压绕组间有穿越功率，高、低压绕组间无穿越功率。由于两个低压分裂绕组之间没有电的联系，只有较弱的磁耦合，所以此时的漏磁通有各自的路径，互相干扰小，分裂阻抗数值大。

半穿越运行：又叫单独运行，高压绕组正常运行，低压分裂绕组一个运行，另一个不运行（开路）。这种运行方式下，高、低压绕组间的短路阻抗称为半穿越阻抗，其值较大。

穿越运行：又叫并列运行，高压绕组正常运行，两个低压分裂绕组并列运行。高、低压绕组间有穿越功率。这种运行方式下，高、低压绕组间的短路阻抗称为穿越阻抗，其值较小。

3.3设计改进与原因

双分裂变压器正常运行是在穿越状态下运行，几乎不会在分裂运行状态下运行，而分裂阻抗只是作为一个设计考核指标。随着客户的个性化需求，要求该分裂变长期在分裂状态下运行。该变压器按常规的设计思路进行设计、生产、试验，所有测试数据在穿越运行状态下都满足各项技术参数。在进行变压器现场分裂运行试验时，出现了损耗为变压器低压侧线圈总损耗的10倍，其涡流损耗大得惊人，这种试验结果完全出乎所料。事后我们通过讨论，查阅大量的资料，终于找到原因。对于低压箔绕的分裂式变压器，在产品分裂运行时会出现挤流现象（这时铜箔的宽度相当于厚度），引发涡流损耗大大的增加。为了进一步验证其数据的真实性，又进行的仿真，进一步确认了这种现象。

图3

我们尝试把低压箔绕改成线绕结构，一方面进行仿真，另一方面利用库存双分裂产品（低压线圈为线绕结构）进行试验。根据产品试验结果推算，分裂运行的涡流损耗值为低压线圈总损耗的4-5倍，样机试验结果与图纸仿真数据结果吻合。虽然低压为线绕结构的效果远比低压为箔绕结构的好，但涡流损耗值还是比较大。

我们又尝试变压器在进行分裂运行时，一次侧也接电源，看能否大大降低其涡流损耗。经实际验证，此方案也不可行。

4结束语

通过理论设计与现场试验验证，在当前技术条件下，分裂变压器能在穿越和半穿越的状态下运行，而在分裂状态下运行是不可行的。

参考文献：

[1]朱博，程志光，刘兰荣，张俊杰，范亚哪，李琳，变压器箔式绕组挤流效应及涡流损耗的研究。电力工业变压器2012年09期。

作者简介：

刘群（1979-）女，江苏镇江人，中电电气（江苏）变压器制造有限公司设计师，主要从事电力变压器和特种变压器的设计和研发工作。