隔离变压器与磁力变压器在精炼炉并联使用的探讨

刘 杰

(青海盐湖镁业有限公司 金属镁厂，青海 格尔木 816000)

1 前言

在变压器应用系统运行的过程中，大多数设备都是基于电磁感应原理而工作。在设备运行时，一方面会消耗有功功率，另一方面也会吸收一定的应用功率，这会消耗一定的应用电流，这部分应用电流在隔热与磁力变压器线路运行的过程中不可避免地占用一定的系统资源，对变压器线路的功率因数以及电压都会造成一定的影响。解决这一问题，最好的方法是在金属炼制业中架设并联应用变压器，满足并联应用需求。并联应用的目的是使具有“电容性”和“电感性”等阻抗特性的变压器线路转化为具有电阻性阻抗特性的变压器线路。

2 开展隔热变压器与磁力变压器在金属镁连续精炼炉上并联使用的可行性研究的重要意义

金属镁连续精炼炉是镁生产的核心设备，国内外普遍采用的是外加热卧式还原罐连续精炼炉。传统变压器应用模式的运行，不能很好地实现所散出的热能的回收利用，能源浪费严重。这种变压器应用方式导致金属镁连续精炼炉炉膛内部温度不均，燃烧温度控制不灵活，造成了还原罐寿命普遍太短，生产出的成品金属镁品质不高。进行隔热变压器与磁力变压器在金属镁连续精炼炉上并联使用的可行性研究，实现隔热变压器与磁力变压器的有效并联应用，可以实现金属镁连续精炼工作开展的质量性的进一步有效保障。

3 隔热与磁力变压器线路技术性并联应用存在的问题及改进

在进行并联应用的过程中，想要达到理想目标，必须达到以下几个方面的要求：(1)分区域、分电压等级就地平衡；(2)采用分散并联应用为主、集中并联应用为辅的形式，将二者有效结合；(3)优先考虑总体平衡，在此基础上考虑局部平衡；(4)同时考虑调压和降损；(5)注重电力部门并联应用和用户并联应用的结合。

进行隔热与磁力变压器线路技术性并联应用存在的问题及改进研究，主要内容总结如下：

3.1 隔热与磁力变压器线路技术性并联应用在实际应用中存在的问题分析

隔热与磁力变压器线路的复杂性要求并联应用必须具有动态性，这样才能更好地应对复杂多变的影响因素。但结合实际情况来看，技术性并联应用方法所取得的效果不够理想，具体体现在以下三个方面：(1)柱上电容器分组不合理，导电容器投切组数无法及时有效地根据并联应用需求的变化做出调整，使得电压波动幅度得不到有效控制;(2)电容器的安装位置不合理，实际并联应用负载得不到并联应用功率，导致局部电压过高的现象出现；(3)为了获得良好的并联应用效果，在同一条隔热与磁力变压器线路中通常会存在多个并联应用点，但由于彼此之间缺乏有效协同，取得效果并不理想。

3.2 技术性并联应用灵活开展的研究

首先，构建单点灵活开展模型。结合以往经验，对隔热与磁力变压器线路进行并联应用最常见的模式就是在沿线选择几个基杆子，安装技术性电容器和变压器线路进行并联。在这种模式下，各处电容器分组以及相应的控制策略均会对灵活开展的实际效果产生较大的影响。在对其改进的过程中，要建立目标函数。基于配金属炼制业络并联应用优化的目标，尽可能地提高变压器线路功率因数和电压水平，将并联应用总容量控制到最低。其次，基于以上灵活开展模型就可以实现单点灵活开展，设置以下单点柱上并联应用配置，如图1。

图1 单点柱上动态并联应用Fig.1 Application of dynamic prrallel connection on single point column

在实际工作过程中，控制器会通过PT以及CT对安装点的电压和电流信息进行动态监控，在此基础上判断并联应用功率和实际电压，如果分析结果符合预先设定值，接触器就会收到控制器发出的指令并开始动作，实现金属炼制业运行状态的调整。

相较于单点灵活开展，多点灵活开展的问题更加复杂，其中涉及多点之间的协同配合，实际上就是同一条隔热与磁力变压器线路中多组柱上并联应用装置的并联运行问题。在电力系统运行的过程中，所有节点柱上并联应用装置的动作都会产生连锁反应，对其他节点的电气参数产生一定的影响。基于这一情况，要实现隔热与磁力变压器线路并联应用效果的提升，必须解决各节点并联应用控制器之间的协作问题。目前，实际工作中通常采用的方法为设置一个系统主站，和隔热与磁力变压器线路中各节点控制器进行连接，建立稳定通信。如此系统主站就可以在综合分析各节点电气量数据的基础上，通过寻优算法采取不同节点的电容器投切策略。

在对隔热与磁力变压器线路进行并联应用过程中，要取得理想的灵活开展效果，必须遵循以下原则。首先，在所有节点中同时采用固定并联应用和自动并联应用，具体是根据低负荷情况确定固定电容器的容量，根据满负荷情况确定自动电容器的容量。其次，在对电容器进行分组时，应将各组的容量控制在核实的范围内，不宜过大。同时，同一条变压器线路上设置的并联应用点数量也要进行限制，一般不超过3个。再次，结合隔热与磁力变压器线路并联应用负载的分布规律对并联应用容量值以及并联应用设备的安装位置进行确定。例如， 如果隔热与磁力变压器线路的并联应用负载为沿线均匀分布，并联应用点个数为1个～2个，并联应用点的位置应根据变压器线路的长度来决定。1个并联应用点时设置在线长2/3处，并联应用容量为变压器线路并联应用需求的2/3，2个并联应用点是则设置在线长的2/5处和4/5处，补偿容量分别为变压器线路并联应用需求的2/5。除此之外，变压器线路并联应用负荷沿线递增分布、递减分布、等腰分布等规律，并联应用点个数、并联应用位置以及并联应用容量等均存在一定的差异性，具体内容见表1。

表1 变压器线路并联应用灵活开展的并联应用位置和容量确定方法Tab.1 A flexible method to determine the position and capacity of parallel application of transformer line

4 实际案例分析

我国东部某地的一条隔热与磁力变压器线路运行中，其平均负荷为1.35 MW、最大负荷为2.21 MW、并联应用前的功率因数为0.74，基于此，计算其最大负荷下和平均负荷下的并联应用需求分别为1 060.8 kV和445.5 kV。

经过现场实地考察之后发现，该变压器线路的并联应用负荷分布呈现出沿线均匀分布的特点，基于上文中涉及到的方法，决定设置两个并联应用点，并联应用容量均为600 kV，并联应用点位置分别为50号杆和105号杆。表2为该变压器线路灵活开展方案。

表2 隔热与磁力变压器线路灵活开展方案Tab.2 Flexible development plan of heat insulation and magnetic transformer line

在完成灵活开展方案的布置之后，进行了一段时间的试运行，取得了较好效果。首先，变压器线路的月平均功率因数从原来的0.74上升到0.91。变压器线路并联应用降低了800 kV左右。其次，隔热与磁力变压器线路末端电压较过去提升了300 V左右，但在夜间负荷较低的时段，存在过补的情况，这说明固定并联应用容量值设置稍高。

5 结语

通过对隔热变压器与磁力变压器在金属镁连续精炼炉上并联使用的可行性研究可知，隔热与磁力变压器线路负荷多变、长度长等特点使得其并联应用的控制难度相对较高，因此，最好采用灵活开展的方式，从而有效地满足变压器线路的并联应用需求。通过数学模型的构建为隔热与磁力变压器线路并联应用点、并联应用位置以及不常容量的确定提供了一条思路，解决了多节点并联应用之间的协作问题。