2勵(lì)磁變壓器技術(shù)參數(shù)的確定

2.1額定容量

變壓器額定容量取決于勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)提供的直流額定功率值，自勵(lì)磁系統(tǒng)一次電壓與發(fā)電機(jī)端電壓相同，二次電壓由勵(lì)磁系統(tǒng)的頂值電壓所決定，二次電流由發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組的最大持續(xù)電流所決定。

2.2額定電壓值

一次及二次額定電壓值應(yīng)考慮到在一次機(jī)端電壓為0.8額定電壓值時(shí)仍能保證所需頂值勵(lì)磁電壓值。但是，對(duì)于大型汽輪發(fā)電機(jī)自勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)，亦可以發(fā)電機(jī)一次電壓為額定值的條件確定強(qiáng)勵(lì)電壓倍數(shù)。

2.3接線組別對(duì)于三相雙繞組電力變壓器的接線組別，我國(guó)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為：Y，yn12、Y，d11、Yn，d11、Yn，y12和Y，y12五種接線方式。對(duì)于勵(lì)磁變壓器接線組別的選擇，我國(guó)也多沿用電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)，一般都選用Y，d11接線方式。其原因?yàn)楫?dāng)勵(lì)磁變壓器的原邊接成星形接線時(shí)，一次繞組的相電壓僅為線電壓的1／3，降低了一次繞組的耐壓水平。二次繞組三角形連接，可為三次諧波短路電流提供一支路，用以抵消3次諧波磁通，改善了相電壓波形。

當(dāng)勵(lì)磁變壓器采用Y，d11接線方式時(shí)，二次相電壓在相位上滯后一次相電壓30°，為此，在選擇晶閘管觸發(fā)回路的同步接線時(shí)應(yīng)考慮這一因素。

2.4絕緣等級(jí)及溫升目前，國(guó)外供貨的勵(lì)磁變壓器絕緣等級(jí)多為F級(jí)或F／H級(jí)，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品多為F級(jí)或F／B級(jí)。在確定勵(lì)磁變壓器的溫升極限時(shí)，一些用戶常提出按絕緣等級(jí)降低一級(jí)溫升的要求。如某廠勵(lì)磁變壓器的絕緣等級(jí)為F級(jí)，允許溫升為100K，但用戶要求溫升按B級(jí)考核，即溫升最高值為80K，環(huán)境溫度規(guī)定為40℃。

2.5阻抗電壓變壓器的短路阻抗電壓是一個(gè)重要的參數(shù)，此值影響到整流器換相的工作狀態(tài)和變壓器的短路電流值。當(dāng)發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)短路或集電環(huán)閃絡(luò)以及整流橋臂短路時(shí)，回路短路電流將由變壓器的阻抗電壓決定。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)勵(lì)磁變壓器阻抗電壓的選擇應(yīng)綜合考慮短路電流限制、整流器換相工作狀態(tài)以及滅磁方式等多方面因素。例如，當(dāng)采用交流滅磁方式時(shí)，整流器直流側(cè)發(fā)生直接短路，可借助于過(guò)流脫扣保護(hù)功能予以限制短路電流，不必單獨(dú)依托于勵(lì)磁變壓器的短路阻抗。另一方面，勵(lì)磁變壓器所選用的短路阻抗值過(guò)大，在強(qiáng)勵(lì)條件下，勵(lì)磁變壓器二次電壓的下降以及勵(lì)磁電流的增加，有可能使整流器外特性的工作點(diǎn)過(guò)渡到第Ⅱ種換相狀態(tài)，導(dǎo)致勵(lì)磁輸出電壓顯著下降。

2.6短路電流過(guò)載能力變壓器的短路電流過(guò)載能力受結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、運(yùn)行和初始負(fù)載等多方面因素的影響。

對(duì)勵(lì)磁變壓器亦有過(guò)電壓過(guò)載能力的要求，因?yàn)殡妷哼^(guò)載將導(dǎo)致鐵芯損耗及勵(lì)磁電流的增加。在發(fā)電機(jī)大修后或啟動(dòng)時(shí)，如用自勵(lì)系統(tǒng)中的勵(lì)磁變壓器進(jìn)行發(fā)電機(jī)耐壓試驗(yàn)時(shí)，勵(lì)磁變壓器將承受1.15～1.30倍額定電壓，在確定勵(lì)磁變壓器規(guī)格時(shí)應(yīng)予注意。

考核勵(lì)磁變壓器短路時(shí)電流過(guò)載能力的限制條件是繞組的最高溫升限值。

3勵(lì)磁變壓器保護(hù)3.1差動(dòng)保護(hù)在靜止自勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)中，各電壓對(duì)發(fā)電機(jī)及勵(lì)磁變壓器的差動(dòng)保護(hù)采用了多種方案，如圖1。

方案（1）為發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁變壓器分別裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)的方案。兩組差動(dòng)保護(hù)各有其保護(hù)范圍，對(duì)勵(lì)磁變壓器采用了與廠用變壓器相同的保護(hù)方式。實(shí)現(xiàn)這一方案最大的困難是在勵(lì)磁變壓器高壓側(cè)裝一組與發(fā)電機(jī)出口回路相同變比的電流互感器，此電流互感器變比大，造價(jià)較高，須放置在變壓器高壓側(cè)的母線內(nèi)，布置較為困難。

方案（2）是將勵(lì)磁變壓器置于發(fā)電機(jī)變壓器組差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)，另裝設(shè)一組速斷過(guò)流保護(hù)。但在多數(shù)情況下，保護(hù)靈敏度是不夠的。在某些短路情況下，勵(lì)磁變壓器沒(méi)有速動(dòng)保護(hù)，顯然是不合理的，因此這種保護(hù)方案是不夠完善的。

方案（3）與（1）方案比較，省去了勵(lì)磁變壓器高壓側(cè)一組大電流互感器，解決了電流互感器安裝困難問(wèn)題。另外，勵(lì)磁變壓器本身裝了差動(dòng)保護(hù)，保證了勵(lì)磁變壓器故障時(shí)，有足夠的靈敏度。此方案通過(guò)在一些電廠600MW機(jī)組上的運(yùn)行檢驗(yàn)表明是成功的，并具有經(jīng)濟(jì)、合理、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。

3.2過(guò)電壓保護(hù)勵(lì)磁變壓器在運(yùn)行中除有可能受到外來(lái)過(guò)電壓、操作過(guò)電壓和故障過(guò)電壓的沖擊外，還可能受整流器的換相過(guò)電壓，滅磁過(guò)電壓以及變壓器漏感和分布電容構(gòu)成的振蕩過(guò)電壓的沖擊，在起始階段，這些過(guò)電壓將在勵(lì)磁變壓器的端部產(chǎn)生很高的尖峰電壓振蕩，為此必須予以抑制。

3.3過(guò)流保護(hù)直流側(cè)短路時(shí)（如集電環(huán)短路），等效于勵(lì)磁變壓器二次繞組短路。此時(shí)，除提高阻抗電壓以限制短路電流外，還可采用其它類型保護(hù)，例如在勵(lì)磁變壓器高壓側(cè)采用快速熔斷器；提高整流器可承受的短路容量；在直流側(cè)串入扼流電抗以限制短路電流對(duì)時(shí)間積分的增長(zhǎng)速率；或在直流側(cè)采用快速檢測(cè)繼電器，當(dāng)短路電流達(dá)限制值時(shí)閉鎖導(dǎo)通的可控整流器等。除上述保護(hù)方式外，在現(xiàn)代自勵(lì)系統(tǒng)中，多在勵(lì)磁變壓器二次繞組中接入交流互感器和按定時(shí)或反時(shí)限的方式啟動(dòng)的保護(hù)繼電器，用以發(fā)出發(fā)電機(jī)主斷路器或磁場(chǎng)斷跌器的跳閘信號(hào)。

3.4散熱及冷卻一般環(huán)氧干式變壓器多采用空氣自然冷卻，不配外殼，戶內(nèi)使用，保護(hù)等級(jí)為IP系列可供選擇。加裝外殼使變壓器容量降低，較小容量降低5％，較大容量降低10％左右。

變壓器正常運(yùn)行時(shí)需要一定的通風(fēng)，一般變壓器每1kW損耗需要4m 3／min的通風(fēng)量，置于通風(fēng)條件較差地方應(yīng)考慮通風(fēng)問(wèn)題。

對(duì)于環(huán)氧干式變壓器，運(yùn)行的安全性及使用壽命在很在程度上取決于變壓器繞組的絕緣水平。

3.4微機(jī)差動(dòng)保護(hù)帶負(fù)荷測(cè)試需注意的問(wèn)題微機(jī)差動(dòng)保護(hù)帶負(fù)荷測(cè)試方法與傳統(tǒng)的電磁型差動(dòng)保護(hù)類似，方便的是在裝置上可顯示各側(cè)相電流的有效值、相角、差流值，防止極性、變比、相別等錯(cuò)誤接線，并具有差流超限報(bào)警功能。不過(guò)要注意的是，其相量是以高壓側(cè)A相為參考相的，當(dāng)高壓側(cè)開關(guān)由旁路代供（如內(nèi)橋接線方式，橋開關(guān)代供）時(shí)，主變高壓側(cè)開關(guān)A相電流為零，此時(shí)裝置顯示的相量是不正確的，正確的相量圖還是要在保護(hù)屏端子排上測(cè)試（以PST－1200型為例）。

由于變壓器Y、△側(cè)電流互感器均采用星型接線，因此在六角圖試驗(yàn)時(shí)，Y、△側(cè)對(duì)應(yīng)相電流的相角不再是180°，而是Y側(cè)的相電流相角應(yīng)超前△側(cè)150°，這一點(diǎn)尤其應(yīng)注意。

3.5判斷故障類型的簡(jiǎn)單方法通過(guò)以上圖例，在試驗(yàn)過(guò)程中可以很方便地判斷出電流互感器的接線正確與否。不過(guò)，即使能正確判斷出故障的類型（如某相電流互感器極性接反），又怎樣能快速判斷出具體那一相故障呢如果不能很快判斷出是那一相故障，而要每相檢查過(guò)去，那么工作量也是很大的。其實(shí)有一個(gè)方法很簡(jiǎn)單，就是根據(jù)相量圖和電流之間的關(guān)系式反推過(guò)去。

將會(huì)加速絕緣老化及損壞。為確保變壓器使用溫升不超過(guò)規(guī)定值，必須設(shè)置溫控及溫顯系統(tǒng)。溫控系統(tǒng)可通過(guò)預(yù)埋在低壓繞組中的PTC測(cè)溫元件，并根據(jù)繞組溫度，控制啟動(dòng)冷卻風(fēng)機(jī)以及發(fā)出溫度報(bào)警及跳閘信號(hào)。

4結(jié)束語(yǔ)

勵(lì)磁變壓器的選型及保護(hù)配置關(guān)系到勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與經(jīng)濟(jì)性，本文對(duì)勵(lì)磁變壓器的選型從結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)確定、保護(hù)方式的配置等方面作了闡述，以期能為一些靜止自勵(lì)磁系統(tǒng)工程中的勵(lì)磁變壓器的選型及保護(hù)配置引以為借鑒和參考。