电力变压器逆向使用实例分析

俞立凡，林 翀，燕 林（.杭州华电下沙热电有限公司，浙江 杭州 3008；.中国计量学院，浙江 杭州 3008）

电力变压器逆向使用实例分析

俞立凡1，林 翀1，燕 林2
（1.杭州华电下沙热电有限公司，浙江 杭州 310018；2.中国计量学院，浙江 杭州 310018）

介绍了电厂施工电源的特点，分析了升压、降压变压器的绕组特性；以某电厂低压配变改为升压变逆向使用为实例，说明了逆向使用的注意事项和具体效果。通过实例分析，拓展了变压器实际使用的范围。

变压器；逆向使用；施工电源；励磁电流

0 引言

变压器是根据电磁感应原理，为交流电在各绕组之间变换电压或电流的电气设备。其绕组间的能量传递在理论上是完全可逆的；但在实际应用中，由于制造时已将变压器定位于升压或降压，实际逆向使用时会存在一些问题。

某新建电厂由于送出工程延缓，在基建安装完毕后，为节约倒送电后的调试时间，拟对已安装设备先进行单体调试，故需要考虑从施工0.4 kV系统升压至6 kV高压为厂用电供电。

1 电厂施工电源的特点

随着基建工程的推进，电厂施工用的电源设备需要逐步增加、搬迁、调整，工程竣工后往往又要全部拆除，故称为“临时电源”。由于工程的临建费用有限，因此在对施工电源进行规划时，既要考虑工程当前建设需要，又要适当考虑拆后利用、残值问题；另外还要预计工程分阶段、过渡和搬迁的可能性，根据工程进度合理、分期地投运、拆除。

一般来说，施工电源在工程建设中可分2个阶段：临建阶段和施工阶段。对于一个新建工程而言，临建阶段的施工电源为进场的临时施工用电，主要用于前期临时办公准备、临建生活准备和仓库预制筹建的施工用电；施工阶段的电源为现场土建、安装和办公用电。

该新建电厂装机容量246 MW，共设置了3 台400 kVA的施工电源。选400 kVA容量主要考虑到露天杆架变压器最大容量为400 kVA（各地供电公司规定会有差异，有的规定杆上最大为500 kVA），是成本最低的方案，亦即拆除后残值较高、处理较方便的方案。第1台施工电源先期建设，布置在主厂房区域（主要为临建阶段供电）；第2，3台同时建设，1台布置在仓库龙门吊区域，另1台布置在在办公、生活区域。此时3台电源均为施工阶段供电。

该电厂正式的厂用电源是2条220 kV线路送至GIS升压站，然后通过主变、高压厂变送到6 kV母线，其电气主接线如图1所示。

图1 电气主接线

由于电厂送出工程与厂内安装工期存在较大的时间差，因此考虑腾空1台施工变，专门为电厂6 kV高压厂用母线供电，以便先对已安装设备的单体进行调试，为电厂正式倒送电后的分系统调试、整体调试赢得时间。同时考虑到在设备安装基本完成后，仓库龙门吊区域施工负荷较小，所以将此台施工变改作为升压变的电源是可行的。

因为是临时使用升压变，所以要考虑工程结束拆除后的利用问题。如果新购买1台变压器，则其参数可以根据实际需要定制，但工程结束拆除后会存在如何利用的问题。因此，利用此电厂1台生活变（6/0.4 kV，400 kVA干式变压器，参数见表1）改为升压变暂时使用，且其容量与施工变容量正好匹配。

表1 SCB10-400/6.3型400 kVA生活变参数

2 配变改为升压变的相关问题

理论上变压器降压、升压是完全可逆的，但实际上却存在问题。因为变压器有一个重要参数：安匝数，即1 V电压对应的匝数。线圈的电压确定后，匝数也就确定了。由于变压器存在损耗，在绕线圈时，二次线圈要多5 %的匝数，这主要是考虑到变压器带负荷后会有压降。例如电厂常用的升压变压器，一次是低压（接发电机），二次是高压（连接电网），二次的线圈要增加5 %。另外，由于升压变为电源侧，要比系统额定电压高5 %，因此高压侧线圈还要再增加5 %的匝数。所以，如果配变（降压变）做升压用，低压是一次，高压是二次，高压线圈应该比额定电压对应线圈多5 %，而降压变实际上是低压线圈比额定电压对应线圈多5 %，一反一正，高压线圈少了10 %，电压也低了10 %，会使高压侧达不到额定电压。在本实例中，由于降压、升压变几乎背靠背安装，所以低压侧损耗影响电压不大，可以忽略；且如有影响，也可通过高压绕组的分接头来解决。

此外，变压器的初级线圈一般都是绕在里面，次级线圈绕在外面，以减少漏磁（极小功率的变压器例外）；反过来用时，起着主激磁作用的初级线圈到了外面，这也将导致变压器发热增加、效率下降。在本实例中，由于是作为升压变临时调试用，只需加强对发热的监视，可不考虑效率问题。

最后，要解决配变作升压变投运时的励磁电流问题。一般规定，变压器投运需先高压侧激磁，以减少励磁涌流。但在本实例中，因降压变压器10 kV侧未设置开关，而是使用跌落式熔丝，且是分相操作；熔丝选择是按1台变压器整定的，若让其承受2台变压器的励磁涌流，有熔断风险。因此让降压、升压变压器同时带电是不能实现的；故只能在2台变压器低压侧串装低压空气开关，额定电流为630 A，用其来合、分升压变，也即升压变是低压侧先励磁的，这与常规习惯不同。但实际使用中，此容量、电压等级的变压器先低压侧励磁也是可行的。

3 配变升压变电气接线、注意事项及具体使用效果

3.1 电气接线

配变改为升压变的电气接线如图2所示。其升压电源走向为：10 kV施工电源通过施工变→低压断路器（630 A空开）→连接电缆→升压变→高压电缆→6 kV I段母线的备用间隔（容量630 A）→6 kV I段母线→6 kV联络开关→6 kV II段母线。

图2 配变改为升压变的电气接线

3.2 注意事项

（1） 到6 kV母线的电源相序要确保正确（与通过主变侧受电时相比）。否则在正式电源恢复时，会发生厂用电动机反转、电动操作机构动作反向等情况，其后果十分严重。若相序接错，虽可以通过换相来改变，但工作量巨大，还可能损坏设备。

（2） 升压变本体高压侧需要增加1组避雷器进行保护。

（3） 升压变6 kV开关柜间隔的原继电保护可以投用，定值按400 kVA变压器整定；但母线的低电压保护要停用。

（4） 原6 kV I段/II段的母线电源进线开关要确保可靠断开（冷备用位置，并加锁），防止6 kV电倒送至主变、220kV母线等设备。

（5） 6 kV母线受电后，由于母线、电缆都是容性负载，6 kV母线电压会有容升效应，建议将6 kV母线上厂用变压器投运一部分。一则平衡容升效应；二则厂用低压系统可以正常待用，小负荷电脑、空调等可以投入使用，380 V辅机也可错峰调试。

由于升压变容量为400 kVA，因此对大于250 kW的辅机，只能将其电动机与泵的靠背轮拆开来测试转向，其他辅机均可正常单体调试。具体调试内容如表2所示。

表2 单体调试内容

3.3 具体效果

对于6 kV闭式循环水泵（250 kW），试验前6 kV母线电压为6.23 kV，启动时母线电压下降到5.80 kV，启动后电压上升到6.05 kV，停泵后电压恢复到6.23 kV。因此，升压变方案实施是成功的，它为机组后期的调试赢得了时间。该电厂在220 kV倒送电后，机组从点火、冲管、整套启动至72 h满负荷连续运行结束仅用了35天。这极大节约了工程建设时间，保证了工程进度。

4 结束语

理论上变压器一次、二次完全可以逆向使用，但在实际逆向使用时要考虑多种因素，特别是有关安全性的措施。对于临时性的使用，可考虑牺牲部分指标，来满足临时工作需要。上述的配变改为升压变就牺牲了效率、电压等指标，但达到了临时使用的效果。此次逆向使用也为变压器使用提供了一种新思路。

1 王 榕.火电厂建设现场施工电源的设计和布置［J］.福建电力与电工，2001，21（3）：67-68.

2 李泉源.变电站设计中变压器电压分接头的选择［J］.电力安全技术，2011，13（11）：25-27.

2015-09-07。

俞立凡（1965-），男，高级工程师，主要从事发电厂管理工作，email：hzylf163@163.com。

林 翀（1989-），男，助理工程师，主要从事发电厂电气专业运行工作。

燕 林（1992-），男，本科在读，参加院校自动化专业学习。