变压器短路阻抗对系统短路电流和稳定性产生的影响探究

摘要：本文介绍了变压器短路阻抗的基本情况，简述变压器短路阻抗计算方法，通过建立模型和公式推导，对短路电流问题经行了阐述，详细分析了变压器短路阻抗对系统短路电流和稳定性产生影响的原因，并就如何平衡短路电流于系统稳定性提出了建议，具有一定的指导意义。

关键词：短路阻抗;短路电流;系统稳定性

引言

随着经济社会的持续发展和电力网的建设与改造，电网建设与城市用地之间的矛盾日趋突出。解决电网建设与城市用地之间矛盾的途径之一是采用大容量变壓器，在此情形下，电力系统的阻抗随着电力系统中容量的增加而减少，短路电流也就越来越大，变压器的安全运行也会由于过大的短路电流而受＼到严重的影响，从而使电压器损坏，不能维持电力系统的正常工作，影响电力提供的稳定性。因此，在变压器短路工况时，研究变压器短路阻抗对短路电流和绕组稳定性方面的影响已成为电力行业亟待突破的重要难题之一。

1.影响变压器短路阻抗的相关因素

1.1变压器的短路阻抗的一般定义

当频率定额以及确定温度之下，一对绕组中的一绕组端子之间产生等效串联阻抗就是短路阻抗。

让电压在一次绕组中逐渐增长，若是二次绕组中短路电流到达定额的电流数值时，一次绕组中的电压（短路电压）与定额电压的比值，由此变压器的短路阻抗又被成为阻抗电压。

1.2变压器的短路阻抗的计算方法

由图4分析可得，在系统发生单相接地短路故障时，系统的短路电流迅速增加，接地结束后，暂态分量电流在过渡时间内迅速衰减，系统电流逐渐衰减至稳定状态。对比不同变压器阻抗电压，不难发现变压器在采用高阻抗标幺值时，短路电路电流衰减较快，短路电流的衰减速度随着短路阻抗的增加而增加，大小随阻抗标幺值的增加而减小，因从对于限制变压器短路电流值的激增，高阻抗标幺值具有显著的作用

2.3变压器不同短路阻抗对系统稳定性的影响

在研究变压器短路阻抗对系统稳定性的影响时，选用系统功率角（下简称功角）作为观测指标，在发动机的运行过程中，功角能够对其运行情况进行准确测量，为了防止发动机在运行过程中出现失稳等情况，必须对功角进行实时监测，同时，其也能为励磁系统低励限制的安全深度提供一定的依据。本文在变压器短路阻抗电压比例为4%的情况，选取了一系列功角δ0，进行模拟计算。直到增大后的临界功角曲线在失稳，从而得到系统的暂态稳定临界功角δlim和临界功率Plim。仿真结果如表2所示，从图中可以看出当初始功角为72°，系统在发生大搅动之后能够达成稳定的运行状态，但是当初始功角增加至73°时，系统会在大搅动之后失去稳定的运行状态。由此可以得出，4%的变压器短路阻抗下，系统暂时稳定状态下的功角为72°，其临界功率是421 MW。继续对比不同阻抗下变压器的短路电流和稳定性，结果见表2，选取了4%，38%，64%，80%的变化过程，数值结果表明变压器的短路阻抗标幺值逐步增加，系统稳定性随之减小，短路电流也逐步降低。4%时系统暂态临界功角相比于80%，减小了约7°，短路电流减小到最初的43%，即在短路电流降低的同时系统的稳定性有所下降，综合考虑到减少短路电流与提升系统稳定性的需求，在短路阻抗标幺值64%时，此使系统临界功角降低了5%，而最大短路电流减少了53%，性能更为均衡。

3.结语

研究变压器短路阻抗对系统短路电流和稳定性的影响，有利于进一步分析高阻抗变压器参数于短路电流变化之间的相关规律，寻找出一套合适的变压器参数选择规范。高阻抗变压器的出现为系统短路电流过大问题提供了解决方案，但是过大的阻抗值又会对系统的稳定性造成负面影响，因此如何选择合适的参数来平衡上述两个方面具有十分重要的意义。

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作者简介：

孙振，男，汉族，1985年12月生，湖北孝感人，工学学士，工程师，主要从事：电力系统运行与维护。