助力电力领域“双碳”建设

文/本刊编辑 杨 梓

本期2023年度上海市T/31SE《高团体标准典型案例“十佳案例”之AMTA000006-2022阻抗电力变压器》申报单位上海电器行业协会

案例背景

电力变压器验收和评价所执行的标准是“电力变压器”系列国家标准（GB 1094），由IEC 60076“变压器”系列标准等效转化而来。IEC 60076适用于在国际市场上被广泛应用的电力变压器。尽管高阻抗电力变压器在降低线路开关短路电流和增强自身短路承受能力方面具有优势，在我国电网中的应用日益广泛并逐步成为主流产品，但在国际市场应用很少，因此IEC 60076和GB 1094系列标准并不完全适用于高阻抗电力变压器。为此，该团体标准旨在帮助相关方（用户、设计院或制造方）识别高阻抗电力变压器，便于相关方采取相应的预防措施，以增强高阻抗电力变压器长期运行的可靠性及降低其在实际运行中的能耗。

案例概述

科学评价损耗

相比常规阻抗电力变压器，高阻抗电力变压器在降低绕组本身及外部线路端子的短路电流大小方面具有显著的优势，但高低损耗、中低损耗相对较大，联合运行损耗一般远高于高中负载损耗，因此，产品在实际运行时的能耗相对较高。现有国家标准或技术协议中关于电力变压器的负载损耗考核机制只考核满容量下高中损耗，不能准确反映高阻抗电力变压器独特的负载损耗特性。为此，该团体标准提出了针对三绕组高阻抗电力变压器的负载损耗考核办法，规定了此类产品高中损耗、高低损耗、中低损耗的数值，在一定程度上限制变压器联合运行损耗的大小，进而有效地降低产品在实际运行中的能耗。

表1 不同设计结构的 220kV 高阻抗(自耦)电力变压器短路阻抗匹配（部分）

明确技术特点

三绕组电力变压器实现高阻抗的方式呈现多样化的特点，如常规布置高压内置、低压串抗、中压分裂、绕组分离等。基于不同设计结构的极限分接短路阻抗（也包括其他分接）差异很大，不利于产品的并联运行及互换。此外，采用不同结构实现的高阻抗电力变压器成本差异大，若用户或设计院在招投标阶段不明确何种结构（比如规定极限分接的短路阻抗），将会给投标厂家带来很大的困扰，极有可能会出现投标设计与产品设计采用了完全不同的结构的情形，进而导致很大的成本差异。为此，该团体标准明确了不同结构高阻抗电力变压器的不同技术特点和技术参数，有效地解决了这一问题。

正确考核温升

变压器高阻抗的本质就是强漏磁场。由于强漏磁场与金属结构件（如绕组、夹件、油箱）不可避免地交链，这些金属部件的局部损耗密度较大，若在产品设计阶段不采取相应的措施，则很可能会导致绕组热点或金属结构件出现局部过热的现象。常规的温升试验方法一般难以发现此类潜在的热缺陷，给产品的长期可靠运行和可能的急救过载运行带来一定的质量隐患。

为此，结合三绕组高阻抗电力变压器独有的损耗分布和漏磁分布特点，考核该类型电力变压器油顶层温升、绕组热点温升，以及结构件温升新的试验细则被提出，以利于发现其潜在的热缺陷，以奠定产品长期运行可靠性的基础。

案例成效

有效促进节能降耗

该团体标准可作为相关国家标准中高阻抗电力变压器能效评定领域的补充，在增强产品标准化及互换性，指导用户选型及维护、科学评价产品性能等方面发挥作用，且有助于降低产品实际运行中的能耗。以一台执行该团体标准的SSZ-180000/220高阻抗电力变压器为例，其全生命周期内约可以减少10 271 t碳排放量。