特高压换流变压器微感线圈故障试验分析

刘东海,杨士超,刘　永,杨在葆,马华辉

（山东电力设备有限公司,济南　250022）

特高压换流变压器微感线圈故障试验分析

刘东海,杨士超,刘永,杨在葆,马华辉

（山东电力设备有限公司,济南250022）

摘要：某换流变压器在空载试验过程中，发现不等匝问题。后发现问题为单柱阀侧并绕线圈存在不等匝问题。本文根据试验数据以及换流变压器结构分别建立了微感线圈等值电路，对微感线圈进行了分析，最后判断出原因所在。

关键词：换流变压器；短路环；微感线圈；回路

0　引言

在某换流变压器空载试验过程中，发现空载损耗与设计值相比很大。最后结合各方面资料查找问题，发现为换流变压器两柱阀侧线圈的并绕线圈均存在不等匝问题。在空载试验中，换流变压器阀侧施加电压，这就使阀侧线圈形成了微感线圈，即如果在一个线圈回路注入电流不能建立磁通（或磁通很小），则定义为无感线圈（或叫微感线

圈）；否则为有感线圈。

1　换流变压器结构与试验数据

1.1换流变压器结构

本台特高压换流变压器铁心为两心四柱式结构。a、b、ao和bo均为阀侧绕组线圈，其中ao与bo为并绕线圈套装在柱1上，a与b为并绕线圈套装在柱2上。柱1线圈与柱2线圈并联运行。从铁心往外分别为调压线圈、网侧线圈、阀侧线圈。

1.2试验数据及分析

为查找出存在不平衡匝的问题，本试验大厅做了大量试验工作，现将部分试验数据及结果罗列如下。

1.2.1空载试验（网侧柱1和柱2并联）

1.2.2空载试验（网侧柱1和柱2在并联线处打开，即网侧柱1和柱2分开）

1.2.3变比试验

1.2.4低电压空载试验（阀侧a和b支路分开）

1.2.5低电压空载试验（阀侧a和b支路并联）

1.2.6等匝试验（阀侧a和b支路一端连接，另一端打开）

根据以上试验数据分析，初步认定阀侧1柱和2柱并联线圈ao与bo，a与b之间均存在相差一匝线圈的问题。此后，根据原理结构分析无感线圈，推断初步判断的正确与否。

2　无感线圈的分析

2.1假设两柱阀线圈a支路与b支路不等匝分析

如果阀线圈a支路与b支路不等匝（差1匝），则两路间有环流，使阀线圈变成无感线圈（确切说电感很小），即变为纯电阻线圈。额定电压励磁下环流可达1100A左右，电阻损耗可达1100kW左右，这与试验值完全符合。具体分析如下

2.1.1阀线圈a和b支路差1匝时变为无感线圈时的等值电路图

（1）每柱等值电路图。

（2）应用叠加原理把阀线圈按图示分解成励磁回路和无感回路。

（3）图中励磁回路建立主磁通，为有感线圈，大电感回路。会在无感回路中产生1匝感应电势；图中无感回路由于1匝电势会产生"特大"无感环流，产生"特大"无感损耗。

（4）a和b支路中的励磁电流远远小于无感环流，被无感环流盖没；而无感环流的能量由励磁侧相应的有功分量提供，其Ir≈1100/171.9=6.42A。

2.1.2额定电压空载试验时无感损耗和无感环流的计算值

（a和b两支路不等匝/a支路为337匝/b支路为336匝/匝电压512V/无感线圈/纯电阻线圈）

2.2假设柱1与柱2之间支路不等匝分析

柱1阀线圈两路均为337匝/柱2阀线圈两路均为336匝/阀侧励磁/网侧并联

（1）建立等值电路。

（2）空载试验时环流和损耗的计算。

（柱1阀侧两路为337匝/柱2阀侧两路为336匝/网侧柱1和柱2并联）

因此，可看出在此假设中，柱1和柱2主磁通不等，差额部分走旁柱。多柱并联线圈的不等匝虽然不会变成无感线圈，但仍然要保证等匝。

3　结论

本文通过假设无感线圈分析，并计算出每种情况下空载换流及表象空载损耗，并结合相关试验数据，最后得出产生无感线圈的原因为阀侧1柱和2柱并绕线圈之间存在相差一匝的不等匝现象。无感线圈的分析在本次故障的判断中成为了中压的手段。

对于多根导线并绕的线圈（特别是绕制过程中需要换线的线圈）：一是设计时计算好匝数；二是绕制要正确；三是器身装配过程中的插板试验必须把多根并绕线圈的一端打开，做变比、低电压空载和等匝试验。应注意首尾封好头的线圈的变比和直阻不会发现不等匝问题，但低电压空载损耗会异常。对于多柱并联线圈的不等匝虽然不会形成无感线圈，但也必须做等匝试验。对于上下2路并联线圈的不等匝也会变成无感线圈，空载损耗会增加很多倍，本公司220kV变压器上下2路不等匝的故障屡见不鲜，也曾有2台110kV变压器2根并绕导线的不等匝短路变成无感线圈，空载损耗比设计值增加60%左右。

参考文献：

[1] 张玉民,戚伯云.电磁学（第二版）[M].北京：科学出版社, 2012（06）：11.

[2] 胡启凡.变压器试验技术 [M].北京：中国电力出版社, 2010（01）：1.

作者简介：刘东海（1962-）男，高级技师，山东济南人，大学本科。主要从事超变压器类产品的试验研究。