一种电力变压器横向漏磁阻抗的计算方法

赵 楠 李建军

(特变电工沈阳变压器集团有限公司 辽宁 沈阳 110144)

一、概述

短路阻抗是变压器的主要性能参数之一，对变压器的抗短路能力以及电网的安全经济运行有着重要影响。提高短路阻抗的计算精确度，一直设变压器设计的重点。

短路阻抗包括电阻分量和电抗分量。对于大型电力变压器来说(容量在6300kVA以上)电阻分量可忽略不计，短路阻抗通常指的是短路电抗。

常规变压器的横向漏磁阻抗要比纵向漏磁阻抗小得多，通常不进行计算。但是对于某些大容量变压器，如无励磁变压器调压线圈在线圈内部，以及某一个线圈高度比其它线圈小很多的情况，必须精确计算横向漏磁阻抗，避免短路阻抗实测值与设计值偏差过大。

二、横向漏磁阻抗的计算方法

我们选择绕组中带有无载调压分接段的结构为例，高压绕组线圈匝数沿轴向上分布不均匀，以及分接段在某些分接时不参与运行，这些都是引起不平衡安匝的主要原因(特别是自耦变压器高压实际匝数较少，分接段所占匝数比较多，在额定分接和最小分接时安匝不平衡的情况比较明显)，所以，通常以高压绕组为基准。高压无载调压采用两路并联，中部出线结构，现将高压绕组一路划分4个区域(如图所示)：

第1区——绕组末端；第2区——绕组分接段；

第3区——绕组正常段；第4区——绕组首端。

其中：h,h’——高低压线圈的区域高度；

W,W’——高低压绕组各区域的匝数；

W2I,W2II,W2III——最大、额定、最小分接匝数。

图1 绕组区域划分图、不平衡安匝分布图(最大分接)

假定高压绕组在最大、额定、最小分接下的总匝数分别为WI、WII、WIII,低压绕组总匝数为W’。

计算高、低压绕组的相对安匝和各区域的不平衡安匝(见表1、表2)。

表1 高低压绕组各区域的相对安匝

表2 各区域的不平衡安匝

变压器横向漏磁场中包括m个漏磁组，第i个漏磁组包括n个区域，那么该漏磁组的等值漏磁面积：

式中：SAi——该漏磁组的等值漏磁面积；

RP——高低压绕组的平均半径；

Hj——第j个区域的平均高度；

aj-1aj——第j个区域的不平衡安匝百分数。

该漏磁组的洛氏系数：

该漏磁组的横向漏磁阻抗：

如果变压器的横向漏磁场包括m个漏磁组，那么绕组的横向漏磁阻抗为：

具体公式推导可查阅相关书籍，这里不再赘述。

三、横向漏磁阻抗计算方法的应用

选取一台三相自耦有载调压变压器，电压比为354±16×0.9375%/118/34.5kV，调压线圈为独立线圈，低压线圈在最外侧，且低压线圈电抗高度比高压线圈上部小500mm，下部小350mm，线圈排列为铁心-中压-调压-高压-低压。变压器阻抗值的比较结果见表4。

表3 短路阻抗值的比较结果

四、结论

通过产品的试验结果比较，我们可以得出结论：当安匝不平衡率较大时，采用上述方法来计算横向漏磁阻抗，对于短路阻抗的精确度有较大提高。如果不计算横向漏磁阻抗，设计值与试验值偏差30%以上，远远超出IEC和GB的偏差范围。