高低壓側同時向中壓側供電時中壓則的輸出容量由、兩部分組成。
為高壓側以自耦方式傳遞給中壓側的容量,等於中壓側的輸出容量,=S2,此時相當於高壓側單獨向中壓側供電,高一中壓繞組間可以自耦方式供電,
為高壓側以變壓器方式(電磁感應)方式傳遞的容量,等於低壓側的輸出容量,=S3,相當於高壓側單獨向低壓側供電,IB為高壓側流過的電流。
從圖中可見,在這種運行方式下,公共繞組中的電流為:IG=IDB+IB,其中,IDB可由式(1-1″)求得。
IB為低壓側通過變壓器方式感應到中壓側的電流,則有:
當高壓側滿負荷運行時,上面的算例中有S1= 120M VA,且U1=220kV,K12=2,代入式(1-1″),可得:IDB=IGe= 315A;可見,此時為了不使公共繞組過負荷,必須使低壓側的輸出電流IB= 0A。
當低壓側滿負荷運行時,有S2=60MVA,代入式(1-3),可得:IB=IGe= 315A
由上式可知,此時要想不使公共繞組過負荷,則必須使電流IDB=0。
從以上分析可以看出,在這種運行方式下,若變壓器高壓側滿負荷運行,則低壓側不能向中壓側供電,否則公共繞組會過負荷,即高壓側傳遞容量較多時,會限制低壓側容量的輸出;若變壓器低壓側滿負荷運行時,則高壓側不能向中壓側供電,否則公共繞組會過負荷。需要注意的是,在後一種情況下,變壓器的輸出還未達到額定負載,其輸出為60MVA,僅為額定功率的一半[2]。
2公共繞組的容量與第三側接入無功補償裝置容量之間的關係
從上面的分析可知,當降壓變電站第三側接入無功補償裝置時,則會出現高低壓側同時向中壓側供電,若低壓側傳輸容量達到計算容量,為了不使公共繞組過負荷,在不計變壓器本身無功損耗時,高壓側就不能再向中壓側供電。
在電力系統中,高壓側向中壓側傳送功率,低壓側進行無功功率補償是常見的運行方式。為了能不影響高壓側以額定容量向中壓側系統供電,又能充分利用第三側接入的無功補償裝置,必須搞清公共繞組的容量與第三側接入的無功補償容量的關係。
2.1不考慮變壓器無功損耗時,必須增加公共繞組的容量
以圖4所示為例,此時有:中壓側的輸出容量為S2=S1e+S3e=S1+S3,則公共繞組的通過容量為SG=SJS+S3(SJS為自耦變壓器的計算容量)。
因為低壓側連接無功補償裝置,所以其輸入僅為無功,即S3=jQD,如圖5所示。
在複數功率圓圖中,S3=OD總是畫在+jQ軸正方。以D為圓心,DC和DG為半徑作兩個圓,DC=SJS,DG=S1,因為SG=SJS+S3,S2=S3+S1,所以OC=SG,OG=S2,即公共繞組的“必須容量”為圖中所示OC的幅值(必須容量——繞組可能通過最大容量所必須滿足的容量要求),此時中壓側的輸出容量為圖中向量OG所定義的幅值,且公共繞組的“必須容量”和中壓側輸出容量與高壓側的功率因數有密切關係,它將隨功率因數的減小而增大。當高、低壓側同時向中壓側傳送功率時,公共繞組中的負荷計算公式為[1]:
對於一台額定容量為120MVA的自耦變壓器,高壓側功率因數假定為0.9時,當第三側需要接入60MVAR的無功補償裝置時,按照公式(1-3)可求出公共繞組容量為:
2.2當考慮變壓器本身的無功損耗,且第三側要求補償無功容量不大時,可以不增加公共繞組容量
根據公式(1-4)可以算出,對於一台額定容量為120 MVA的自耦變壓器,第三側接入無功補償容量不超過15 MVAR時,公共繞組可不加大容量,通常不會出現超載現象。但此時公共繞組需增設過負荷保護,以防止在特殊運行方式下有可能出現的過負荷情況[3]。
3結論
從上述分析可見,自耦變壓器的的電流流向與普通三繞組變壓器不同,在自耦變壓器的公共繞組上,會出現變壓器還未達到額定運行時,公共繞組已有過負荷的現象,從而導致了自耦變壓器與普通變壓器在過負荷保護方面的不同:當自耦變壓器的第三側接有電源(在降壓變電站中也可為無功補償設備),自耦變壓器除了一般的三側均裝過負荷保護外,還必須在公共繞組處裝設過負荷保護。另外,在第三側接入無功補償裝置時,還必須研究是否需要增加公共繞組容量的問題。



