维普资讯 http://www.cqvip.com 《宁夏电力）２００７年第２期 三绕组变压器无功功率优化补偿 李旭娟。 李跃华 （宁夏石嘴山供电局， 石嘴山市７５３０００） 摘要： 针对终端变电站三绕组变压器，在运行中的实际负荷变化特点，推导了进行无功补偿后变压器本身 的功率损耗的公式，从而确定了三绕组变压器无功功率优化补偿点。 关键词：三绕组变压器； 无功功率；优化补偿 中图分类号：ＴＭ４０ 文献标识码： Ｂ 文章编号：１６７２－３６４３（２００７）０ ００３０—０２ Ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｗｉｎｄｉｎｇ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｕ Ｘｕ＿ｊｕａｎ，ＬＩ Ｙｕｅ－－ｈｕａ （Ｎｉｎｇｘｉａ Ｓｈｉｚｕｉｓｈａｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｂｕｒｅａｕ，Ｓｈｉｚｕｉｓｈａｎ ７５３０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｓ ａｔ ｔｈｅ ｌｏａｄ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｃｈａｒａ ｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｗｉｎｄｉｎｇ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｏｆ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ｉｎ ａｃｔｕａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｄｅｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｓｅｌｆ ｐｏｗｅｒ ｌｏｓｓ ａｆｔｅｒ ｐｕｔｉｎｇ ｕｐ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅｂｙ ｃｏｎ￣ＦＩＴＩＳ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｏｐｉｎｔ ｏｆｔｈｒｅｅ ｗｉｎｄｉｎｇ ｒｔｎａｓｆｏｒｍｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｈｒｅｅ ｗｉｎｄｉｎｇ ｒｔａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅ￣ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ １前言 高压侧输人，中、低压侧输出的三绕组变压器等值电路 如图１所示（忽略变压器空载电流影响）。 电力系统中有相当一部分降压变压器为三绕组结构，其 显然，变压器的损失由铁损和铜损组成，变压器运行时 中，由高压侧接电源，中压与低压分别向各级用户供电。为此在 只有铜损随着负荷电流的变化而变化，因此在计算经济补 变电站设计时，往往根据负荷性质，在变压器其中—侧的母线 偿点时，只考虑变压器铜损的变化规律，而不考虑铁损的影 七设计安装容量为变压器容量１０％－３０％的并联电容器组，作 响。下面分析和计算单相三绕组变压器。 为无功补偿用。以提高用电设备乃至整个系统的功率因数，改 Ｒ州 ２ Ｒ＋ｊｘ 善电压质量，降低电能损耗和生产成本，提高企业的经济效益。 变电站投运后，由于变压器各侧负荷增长率不同，在一定的时 间内，补偿的无功达不到所装并联电容器的容量，使相当—部 分电容器不能投＾运行发挥效益，造成了—定的损失。如果能 够根据负荷变化规律，合理的确定补偿容量，既可最大限度地 圈１变压器等值电路 降低变电站主变压器有功功率损失，叉可减少电容器组发生故 为了使用过程中计算方便，直接利用变电站仪表屏上 障的机率，从而保证系统安全、经济多供电。 可以读取的数值。如Ｕ、Ｉ、Ｐ、Ｑ等量，变压器等值电路则变 ２变压器三侧绕组的负荷关系及有功功率损 为图２。 变压器各侧绕组的功率关系为： 失的变化趋势 ＝ ＋ （１） 收稿日期：２００６—１１－２０ 作者简介：李旭娟（１９７３一），女，助理工程师，从事电力系统调度运行工作。 ・３０・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 《宁夏电力）２００７年第２期 图２等值电路 Ｑ ＝Ｑ：＋Ｑ，一Ｑ （２） ｌｌ＝ｌ２ ｌ２＋Ｉ３，Ｎｎ ３ 式中： 、 、 一表示各侧有功功率； Ｑ 、Ｑ：、 、 一各侧无功功率，其中Ｑ，为电源侧提 供的无功功率，Ｑ：、Ｑ，为负荷侧无功功率，Ｑ．为补偿装置提 供的无功功率； Ｒ 、Ｒ：、 ，一变压器三侧绕组直流电阻； 厶、厶、厶一各侧线电流； ＾ 、Ｍ 一变压器１与２侧变比、１与３侧变比。 三绕组变压器的有功损耗表达式为： Ｐ＝Ｐｏ＋ｌ｝Ｒｌ＋ｌ Ｒ２＋ｌ Ｒ ３ ４） 式中：Ｐｎ一变压器空载有功功率损耗。 电网运行中如果将电容器无功补偿装置Ｑ．的容量逐 步由零增加至与Ｑ 的相同，补偿侧与电源侧的功率因数就要 逐步提高，Ｉ，、Ｉ，要降低，Ｉ：则不随补偿侧和电源侧功率因数的 变化而发生变化，因此补偿过程中Ｐ０、Ｉ 都不发生变化，只 有ＩＩ２Ｒ。、Ｉ，： 功率损失变化，且都因Ｉ。、Ｉ，的降低而减小，此时 三绕组变压器的有功功率损失增量Ａｐ为如下关系： ＝ ＾ ３ ＝Ｒ （Ｌ：２＿１１． ）＋Ｒ，（，土 厶 ） （５） 式中：△ＰＪ、△只一分别为电源侧绕组和补偿侧绕组经补偿 后有功功率损失增量； 、厶 一分别为电源侧和补偿侧未补偿前电流值； ：、 一分别为电源侧和补偿侧经补偿后电流值。 当Ｑ，＝ 时，△ 最小，如果继续增加Ｑ．的容量，Ｑ４＞ Ｑ ，补偿侧出现过补偿，补偿侧的功率因数就由１开始下 降，Ｉ 随之变化而增加，但Ｉ，继续减小，△Ｐ，也继续减小，直 到Ｑ Ｑ＝ Ｑ３为止。 （５）式只适用于单相变压器，三相三绕组变压器的有功 功率损失增量为单相的３倍。 ３ 三绕组变压器的无功最佳经济补偿点 随着补偿侧过补偿度的增加，△Ｐ。。Ｆ降、△ 增加。从而 必须确定补偿到什么程度△Ｐ功率损失增量最小，即确定 经济补偿点。 由公式得：，：一ｖ＇ｖｚＷ－一 （６） —～３ Ｕ 厶＝ （７） 三绕组变压器无功功率优化补偿 ３Ｕ， ｊＪ ＋ — ） 一（ ＋ ） ］ 一 ３Ｕｌ △Ｂ： 二 ：二 ３ Ａｐ＝△尸『＋△Ｂ ＝ ［（Ｑ：＋Ｑ，一Ｑ ） 一（Ｑ：＋ ） ］＋ ３ｕ， ３Ｕ ３ ［（ 一 ） 一Ｑ；］ （８） 对（８）式求一阶导数，可得： △Ｐｏ， ＝２Ｑ２＋４Ｑ，一４Ｑ， （９） 令（９）式△ ＝Ｏ，可得： ＝ ＋ （１ｏ） （１０）式即为三线阻变压器经济补偿点计算公式，也就 是说三线阻变压器运行中，当一侧装有电容器无功补偿装 置的容量达到Ｑ４＝Ｑ ／２＋Ｑ，时就会取得最大的经济效益。 对三绕组变压器中一侧为△形接线的绕组进行ＭＹ变 化后，求其最佳经济补偿点的公式仍然同（１０）式。 ４结论 （１）对三绕组变压器进行无功补偿时，在补偿装置侧 进行补偿，即Ｑ，≥Ｑ｜，实现无功就地平衡，变压器损失减少， 变压器处于经济运行状态。 （２）变电站安装的无功补偿容量大于补偿侧无功负荷时， 即Ｑ ，，．－－ｌｔ；ｔｘｔ￥卜偿侧进行过补偿。此时若Ｑ Ｑ：／２＋Ｑ，时， 变压器损失可减少到最小程度，从而取得最大的经济效益； 超过最佳补偿点进行补偿，变压器损失虽然也有所降低，但 是投入的电容器个数增加，从而因电网中运行元件增多而 使故障率增加，不利于系统安全运行。 （３）（１０）式确定的最佳补偿点适用于任一负荷状态 下，无功补偿电容器装于任一电压等级侧的三绕组变压器， 因此可以指导变电站投入补偿容量，为制定变电站无功补 偿规划服务。 参考文献： ［１］丁毓山，徐义斌等．无功补偿岗位培训教材．中国水利水电出 版社。２００２． ［２］程浩忠，吴浩．电力系统无功与电压稳定性，２００３． ・３１・
