220kV电力变压器有载调压操作机构控制及报警策略设计

张厚海

摘要：有载调压操作机构可在变压器的运行（负载）状态下，通过调整档位来调节电力变压器的分接位置，实现变压器稳定调压。本文针对220kV电力变压器有载调压操作机构的运行特点，设计出了一套可在不断电的情况下，能够快速、安全调压的控制和报警策略，具有调压范围大、调压速度快，手自动相结合的优点。

关键词：智能变压器;有载调压策略;智能控制;在线监测

1.引言

随着国民经济的发展和电力工业的迅猛发展，人们对电力系统设备运行的可靠性的要求也在不断提高。有载调压操作机构作为变压器中唯一在高压电流下快速运行的部件，经常会出现各种各样的故障，如：经常会出现无故放电、漏油、密封缺陷等[1]。为了能够有效地减少故障发生，必须制定出科学合理的有载调压操作机构控制及报警策略，从而达到真正实时提升用户电压质量的目的。

2.220kV有載调压操作机构原理

2.1有载调压操作机构的基本原理

有载分接开关的基本原理，就是在变压器高压绕组中引出若干分接头后，在不中断负载电流的情况下，由一个分接头切换到另一个分接头，来调节变压器附加绕组的投入匝数，即改变变压器的电压比，从而实现调压的目的[2]。有载分接开关必须满足以下基本条件：（1） 在切换过程 中，保证电流是连续的。（2） 在切换过程中，保证不发生分接 头问短路。

2.2有载调压操作机构的基本档位逻辑

调压操作机构有一个中心档位，以17档的开关为例，中心档位是9档。每个档位都有抽头和调压转换触点配合，实现绕组的接通和断开功能。中心档位的抽头一般有3个，分别命名为Xa/Xb/Xc（如9a/9b/9c），非中心档位的抽头只有1个。

由于抽头数量较多，变压器的档位信号通过编码器和装置连接，输入编码器的档位信号是一对一的，即一个档位一根电缆信号;输出编码器的档位信号是8421方式编码或BCD方式编码。由于编码方式变化，可以同过少数开入接入多个档位状态，如8421方式下可以使用5个开入接入32个档位状态信号。

档位抽头的连接有两种方式：一种是普通方式，此方式下编码器连接了中心档位的a、b、c共3个抽头;另一种方式是Xa/Xb/Xc方式，编码器只连接了中心档位的1个抽头，即b抽头。

3.有载调压操作机构的一般参数说明

（1） 档位编码模式：分为8421模式、BCD模式及1对1模式三种;

（2） 滑档判断延时：一般5-10秒（整定值5000-10000），最大不能查过12.5秒（整定值12500）。

（3） 17档调压开关中心档位为9。

（4） Xa/Xb/Xc方式：分为普通方式和Xa/Xb/Xc方式

（5） 分相模式：分为三相模式和分相模式

4.220kV有载调压操作机构控制策略设计

4.1滑档状态判断

在普通方式下，17档的调压开关在编码器上有19个档位，设定9档和11档在电动操作调档时不停留。每次电动调档只允许调节一级电压，在Xa/Xb/Xc方式下每次调档只变化一个档位，但在普通模式下每次调档可以变化一个或两个档位（过9档和11档时）。每次调档均需要判断是否仅调节了一级正确的电压，否则称之为滑档。

4.2调档控制策略设计

（1）滑档判断延时：表示调压开切换一个抽头的时间，注意不是切换一级电压的时间，也不是切换一档的时间;

（2）中心档位：表示编码器接入所有档位的中间值，上图中Xa/Xb/Xc方式时为9，普通方式时为10;

（3）Xa/Xb/Xc方式：为1时表示编码器按照Xa/Xb/Xc方式连接，即只接了Xb，或者将Xa、Xb、Xc短接后接入编码器，为0时表示普通方式。

5.220kV有载调压操作机构报警及事件策略设计

5.1调压升档、降档及停档事件策略设计

当操作机构接收到升档、降档及停档命令后立即触发，硬接点输出开关量信号。出现这一事件，仅意味着机构接收到了相当的命令，机构对命令进行了一次确认。

5.2调压失败报警策略设计

进行一次升或降档操作时，若变压器调压开关没有任何调档动作，则20秒后会触发“调压失败”事件

5.3调压滑档报警策略设计

对于下面4种情况发出滑档报警：

（1）在Xa/Xb/Xc方式下进行升档操作，目标档位为小定值加1或大定值时，若没有在两倍滑档延时内变化一个正确档位。

（2）在Xa/Xb/Xc方式下进行降档操作，目标档位为小定值或大定值减1时，若没有在两倍滑档延时内变化一个正确档位。

（3）在普通方式下进行升、降档操作，目标档位为大或小定值时，若没有在两倍滑档延时内变化两个正确档位。

（4）目标档位非特殊档位，则无论何种方式，若没有在一倍滑档延时内没有变化一个正确档位。

当出现滑档报警后，立刻输出硬接点输出开关量信号，并切断相关电源回路，避免出现连锁故障。当判断出现滑档后，同时立即触发“调压停档”事件以及“调压故障”报警，向运维人员做出提示。同时自动启动调压停档功能，“分接开关停档”出口动作且1秒钟后自动收回，并在20秒后触发“调压停止”事件。

6.结语

本文通过对220kV电力变压器有载调压开关的主要故障现象进行分析，总结出了一套切实可行、安全可靠的控制及报警策略，并且对变压器有载调压操作机构的重要作用进行详细的说明，促进对主变有载调压开关的常见问题进行适当检修，保证整个变压器的整体运行效果，从而确保电力系统稳定运行。变压器有载调压技术则是保持电力系统电压稳定的一项关键技术。本文的案例对今后的实践工作具有一定指导性意义。

参考文献

[1]关天云.主变有载调压开关的故障分析及解决[J].科技资讯，2019，15：44-46.

[2]冯艳，金燕云，刘笑洋.基于主变有载调压不能电调故障缺陷分析[J].测试工具，2020，18：126-127