有載調壓變壓器

變壓器在負載運行中能完成分接頭電壓切換的變壓器稱為有載調壓變壓器。

供電變壓器的任務是直接向負荷中心供應電力，一次側直接接到主電壓網(220 kV及以上)或接到地區供電電網(35～110 kV)。這類變壓器不但向負荷提供有功功率，也往往同時提供無功功率，而且一般短路阻抗也較大。

隨着地區負荷變化，如果沒有配置有載調壓變壓器，供電母線電壓將隨之變化。因此，我國《電力系統技術導則(試行)》規定了“對110 kV及以下變壓器，宜考慮至少有一級電壓的變壓器採用帶負載調壓方式”。

因此，對直接向供電中心供電的有載調壓變壓器，在實現無功功率分區就地平衡的前提下，隨着地區負荷增減變化，配合無功補償設備並聯電容器及低壓電抗器的投切，調整分接頭，以便隨時保證對用户的供電電壓質量。

不能改變無功需求平衡狀態

當系統無功功率缺額時，負荷的電壓特性可以使系統在較低電壓下保持穩定運行，但如果無功功率缺額較大時，為保持電壓水平，有載調壓變壓器動作，電壓暫時上升，將無功功率缺額全部轉嫁到主網，從而使主網電壓逐漸下降，嚴重時可能引發系統電壓崩潰。因為這個原因，世界上有幾次大停電事故：例如1983年12月27日的瑞典大停電事故；1987年7月23日的日本東京電力系統停電事故。這幾次大事故都造成了極大的損失。瑞典大停電事故使南部系統全停電，停電負荷11 400 MW，佔整個系統負荷的67%，電網全部恢復時間用了7 h 以上，事故損失2～3億瑞典克 郎，約3 000 ～5 000萬美元。日本東京大停電事故停電8 168 MW，影響用户280萬户，停電時間最長達3 h 21 min，兩個500 kV變電站及一個275 kV變電站全站停電，影響日本13條鐵路線停運達3 h 50 min，東京地鐵及私營鐵路停運長達3 h，自來水中斷，銀行計算機系統中斷，造成社會生活混亂。

變壓器配置有載調壓分接頭，降低了變壓器運行的可靠性。 1982年，國際大電網會議變壓器委員會提出過一份報告，特別指出了帶負荷調節電壓的分接頭，不僅自身不可靠，同時還增加了變壓器整體設計的複雜性。此外，有載調壓變壓器 ^[1]  由於帶負荷調整電壓，不可避免地產生電弧，其積聚遊離變壓器油使有載調壓變壓器中的瓦斯冒出，有時還會引起誤動作或誤發信號。因此，大容量變壓器配置了有載調壓分接頭，的確給變壓器的可靠運行造成了一定的影響。

變壓器配置了有載調壓分接頭後，體積上要比同容量的變壓器大，不僅增加了變壓器的投資，同時也增加了運行維護費用，另一方面在檢修調壓箱時，停電所需時間也較長。例如，一台SCZ-800/10型10 kV乾式有載調壓變壓器約30萬元，而一台SC-800/10型10 kV無載調壓變壓器才約20 萬元，增加了投資約1/3。一台110 kV，40 MVA有載調壓主變壓器約155萬元，比相同容量無載調壓變壓器的設計更為複雜，價格也相對較高。另外，頻繁動作有載分接開關及其傳動機構也增加了運行管理及維護費用。

有載調壓變壓器雖存在一些不足，但只要我們在電網規劃時進行全面的綜合考慮，在系統受到擾動時合理調度，就能揚長避短，發揮其積極作用。下面是筆者對應用有載調壓變壓器的幾點建議：

a) 對供電變壓器，為提高用户供電質量，減低線損，宜採用有載調壓方式。由於有載調壓變壓器無法改變系統的無功需求平衡狀態，為避免引發電網電壓崩潰，系統應有足夠的無功容量。對電網及無功功率規劃設計時，應進行綜合考慮，提高網絡電壓強度。系統無功功率能分層分區就地平衡，優化配置並保持足夠的事故備用容量，避免有載調壓變壓器動作引發電壓崩潰，造成大面積停電。

b) 系統出現大擾動，引發電壓大幅度下降時，調度員應及時採取措施，閉鎖有載調壓，並切除部分負荷，消除系統有功和無功缺額，或在系統中設置電壓降低自動減負荷裝置，抵消變壓器控制產生的負面影響，快速動作，限制局部擾動發展為全網或主網事故。

c) 根據《電力系統技術導則》規定，除了在電網電壓可能有較大變化的220 kV及以上的降壓變壓器及聯絡變壓器(例如接於出力變化大的電廠或接於時而為送端，時而為受端的母線等)時，可採用帶負荷調壓方式外，一般不宜採用帶負荷調壓方式。

d) 對高電壓大容量變壓器(包括升壓變壓器和聯絡變壓器)，為提高本身的可靠性，防止諧振過電壓，也應儘可能不用分接頭，必要時也僅用調節範圍不大的無載調壓方式，在變壓器內採用氧化鋅避雷器作吸收過電壓保護。

e) 對兩台並聯運行的有載調壓變壓器，容許在85%變壓器額定負荷電流及以下的情況時進行分接頭變換操作，對85%以上的情況應閉鎖分接頭變換。另外，必須設置可靠的失步保護，確保兩台變壓器同步切換。

f) 嚴格執行“電力系統電壓和無功電力管理條例”。對變壓器分接頭，按照其電壓管理範圍，分級管理。各級電力調度部門應根據負荷及潮流的變化，準確下達調整有載調壓變壓器分接頭動作命令，以改善電壓質量。在變化了的分接頭電壓等級下，自動進行無功補償的投切，以達到系統電壓和無功功率的全面優化管理。