如何通过改变变压器分接头来调节电压？

合理选择变压器的分接头来改变变压器的变比进行调压，是电力系统调压措施中应用最为广泛的措施之一。但变压器与发电机不同，它本身几乎不产生无功，如果系统无功不足使得系统电压维持不住时，此时只能依靠发电机的无功出力来提高电压，调整分接头只能改变无功的分配，而无功缺额还是消除不了的，如果强行调变比只能加速系统电压的崩溃。所以，利用变压器分接头调压的前提，就是系统无功充足，电压稳定。

当系统无功功率充足时，采用有载调压变压器调压，非常灵活而有效。但必须注意的是，这种调压措施不增加系统的无功功率，在系统无功功率不足时，不能单靠这种措施来提高整个系统的电压水平。

普通双绕组变压器的高压绕组一般都具有几个分接头供选择使用，除了主分接头外，还有几个附加分接头。对于容量为6300kVA及以下变压器，有3个分接头，各分接头的电压分别为0.95Un、Un、1.05Un，记为“Un±5%”，调压范围为10%；对于容量为8000kVA及以上的变压器，高压侧有5个分接头。各分接头的电压分别为0.95Un、0.975Un、Un、1.025Un、1.05Un、记为“Un±2×2.5%”，调压范围为10%。三绕组变压器一般在高、中压绕组都具有分接头供调压选择用。如有特殊要求，制造厂还要提供其他类型的分接头变压器。改变变压器的变比调压实际上就是根据调压要求适当选择分接头。

有载调压变压器的高压侧除主绕组外，还有一个可调节分接头的调压绕组，它可以在带负荷情况下手动或电动操作改变分接头，也能远方电动控制，便于实现自动调压，调压范围也比较大，一般在15%以上。目前国内有载调压变压器的分接头个数不一，6～10kV电压等级的有载调压变压器共有9个分接头（Un±4×2.5%），调压范围20%；35kV电压等级的，共有7个分接（Un±3×2.5%），调压范围15%；63kV以上电压等级的，一般共有17个分接［Un±8×（1.25%～1.5%）］，调压范围20%～24%。对个别特殊用户，调压范围还可以放宽，分接头级差还可以更小。

1.普通双绕组变压器的分接头选择

普通变压器只能在停电情况下改变分接头，对这一类变压器必须事先选好一个分接头，使得在最大负荷与最小负荷时，电压偏移不超过允许范围。在很多情况下，电压正负偏移相等是最符合用电设备电压质量要求的。以下按这一原则来讨论这类变压器分接头的选择方法。

图5-13　降压变压器的分接头选择示意图

（1）降压变压器的分接头选择。图5-13为一降压变压器的分接头情况。

设通过的功率为P+jQ，高压侧的实际电压为U1，归算到高压侧的变压器的阻RT+jXT，归算到高压侧的变压器的损耗为ΔUT，低压侧要求得到的电压为U2，于是有

当变压器通过不同的功率时，高压侧电压U1、电压损耗ΔUT，以及低压侧所要求的电压U2都要发生变化。

下面通过计算求出不同的负荷下为满足低压侧调压要求所应选择的高压侧分接头电压。

普通双绕组变压器只能在停电状态下改变分接头（无励磁调节电压），在正常的运行中，无论负荷怎样变化只能使用一个固定的分接头。这时可以分别计算出最大负荷和最小负荷下所要求的分接头电压为

然后取其算术平均值为

根据U1Fav的值可以选择一个与其最接近的分接头。然后根据所选取的分接头校验最大负荷和最小负荷时低压母线上的实际电压是否符合要求。

【例5-1】 降压变压器及其等值电路示于图5-14（a）、（b）。归算至高压侧的阻抗为RT+jXT＝（2.44+j40）Ω。已知在最大和最小负荷时通过变压器的功率分别为Smax＝（28+j14）MVA和Smin＝（10+j6）MVA，高压侧的电压分别为Umax＝110kV和U1min＝113kV。要求低压母线的电压变化不超出6.0～6.6kV的范围，试选择分接头。

解：先计算最大负荷及最小负荷时变压器的电压损耗

图5-14　［例5-1］的降压变压器及其等值电路

假定变压器在最大负荷和最小负荷运行时低压侧的电压分别取为U2max＝6kV和U2min＝6.6kV，则由式（5-14）和式（5-15）可得

取算术平均值

选最接近的分接头U1F＝107.25kV。按所选分接头校验低压母线的实际电压。

可见所选分接头是能满足调压要求的。

（2）升压变压器的分接头选择。图5-15为升压变压器的分接头示意图，分接头的选择方法与降压变压器类似，不同的是升压变压器功率输送方向是从低压侧到高压侧。

于是，式（5-13）中ΔUT前面的符号应相反，即是要将电压损耗和高压侧电压相加。因而有

式中 U2——低压绕组的实际电压或给定电压；

U1——高压侧所要求的电压。

需要指出的是升压变压器与降压变压器绕组的额定电压是有差别的。此外，在选择发电厂中升压变压器的分接头时，在最大和最小负荷下，要求发电机的端电压不能超过规定的允许范围。同时，如果在发电机电压母线上还接有地方负荷，则应当满足地方负荷对发电机母线的调压要求，一般可采用逆调压方式调压。

图5-15　升压变压器的分接头选择示意图

由式（5-13）、式（5-17）计算出来的分接头电压为理论值，还应根据厂家提供的铭牌数据选择出标准的分接头电压，再根据变压器低压侧母线调压方式要求的电压，进行校验。如果不满足调压方式的要求，应考虑与其他调压措施配合。

【例5-2】 某降压变电所有一台容量为10MVA的变压器，电压为110±2×2.5%/11kV，已知最大负荷时高压侧实际电压为113kV，变压器阻抗中电压损耗为额定电压的4.63%；最小负荷时高压侧实际电压为115kV，变压器阻抗中电压损耗为额定电压的2.81%，变电所低压母线采用顺调压方式，试选择变压器分接头电压（低压母线额定电压为10kV）。

解：最大负荷时变压器分接头电压为

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最小负荷时变压器分接头电压为

所以

选标准分接头电压为115.5kV。

检验：最大负荷时，低压侧电压与电压偏移百分数为

最小负荷时，低压侧电压与电压偏移百分数为

由于在最大负荷与最小负荷时低压侧电压偏移均满足要求，故所选分接头是合适的。

【例5-3】 某升压变电所有一台容量为240MVA的变压器，电压为242±2×2.5%/10.5kV，在最大负荷时，欲使变压器高压侧为235kV，在最小负荷时高压侧电压为226kV，变电所低压母线采用逆调压方式，已知在最大负荷时归算到高压侧的变压器电压损耗为8kV，在最小负荷时归算到高压侧的变压器电压损耗为4kV，试选择变压器分接头电压。

解：最大负荷时变压器分接头电压为

最小负荷时变压器分接头电压为

所以

选标准分接头电压为242kV。

检验：最大负荷时，低压侧电压与电压偏移百分数为

最小负荷时，低压侧与电压偏移百分数为

符合逆调压要求。

由于在最大负荷与最小负荷时低压侧电压偏移均满足要求，故所选分接头是合适的。

2.有载调压变压器的分接头选择

有载调压变压器有两种形式：一种是本身具有调压绕组的有载变压器；另一种是带有加压调压器的有载变压器。前一处广泛应用于新建发电厂及变电所中，后一种主要应用于现役普通变压器的技术改造中。这里只介绍本身具有调压绕组的有载调压变压器的工作原理。

本身具有调压绕组的有载调压变压器的接线原理图如图5-16所示。高压绕组除主绕组外，还有一个引出若干分接头的调压绕组，调压绕组带有分接头切换装置，可在有负荷时切换分接头。切换装置有两个动触头，改换分接头时，首先断开接触器的触点KMa，将其中一个可动触头移动到相邻的分接头上，然后合上接触器的触点KMa，由于另一个可动触头仍然在原来的分接头位置上，故不会出现变压器带负荷开路的问题。接着，断开接触器的触点KMb，再把另一个可动触头也采用相同的切换程序移到该分接头上，这样逐级地移动，直到两个可动触头都移到所选定的分接头为止。在切换过程中，当两个可动触头在不同分接头位置时，分接头之间由于存在着一定的电位差，会有一定的短路电流。切换装置中电抗器L就是用来限制两个分接头之间的短路电流的。为了防止可动触头在切换过程中产生电弧，而导致变压器的绝缘油劣化，可在切换装置可动触头Ka、Kb的电路中接入接触器的触点KMa、KMb（它们被放在单独的油箱里）。

图5-16　有载调压变压器的原理接线图

对于110kV及以上电压等级的变压器，一般调节绕组是放在变压器的中性点侧，因为变压器的中性点接地，中性点侧附近对地电压很低，调节装置的绝缘容易解决。

对于各种变压器分接头的选择，总的要求是：所选出的分接头应使二次母线的实际电压不超出电压允许偏移范围。此外，变压器的分接头的选择还应考虑以下的几个问题：

（1）区域性的大型电厂的升压变压器分接头应尽量放在最高位置。

（2）通常只按照最在负荷及最小负荷两种方式选择变压器的分接头，但也应考虑事故发生后中枢点电压是否会降到临界电压。若是，则应采取其他事故措施或自动切负荷的措施。

（3）应尽量将二次系统的电压提高到上限运行，这样可以降低一次系统的无功功率损失和增加一次系统的充电功率，对系统的无功功率平衡和电压调整是有利的。在无功电源充足的系统中，用户的电压也应尽可能在上限运行，这对系统的经济运行有利。当整个系统的无功电源不足时，则维持用户低压母线的电压为原有水平，以保证系统能安全、可靠地运行。

3.三绕组变压器分接头选择

三绕组变压器分接头选择的方法类似双绕组变压器，可以采用双绕组变压器的分接头计算公式。

三绕组变压器一般是低压侧为固定分接头，高压侧和中压侧分别设有3～5个可选择的分接头，需要分别选出高压侧和中压侧分接头电压。分接头选择的一般方法是：根据变压器的功率流向来决定。对于高压侧有电源的三绕组降变压器（功率从高压侧流向中、低压侧），应首先按低压母线的调压要求选出高压侧的分接头（此时，高压绕组和低压绕组相当于一个双绕组变压器）。当高压绕组的分接头选定后，再按中压母线的调压要求选取中压绕组的分接（此时，高压绕组、中压绕组相当于双绕组变压器）；对于低压侧有电源的升压变压器，其他两侧分接头可以根据这两侧所要求的电压和低压侧电情况分别进行选择，即将它看成两台双绕组升压变压器来进行选择。

4.加压调压变压器

如图5-17所示，加压调压变压器由电源变压器1和串联变压器2组成，串联变压器2的次级绕组串联在主变压器的引出线上，作为加压绕组。这相当于在线路上串联了一个附加电势。改变附加电势的大小和相位就可以改变线路上电压的大小和相位。通常把附加电势的相位与线路电压的相位相同的变压器称为纵向调压变压器，把附加电势与线路电压有90°相位差的变压器称为横向调压变压器，把附加电势与线路电压之间有不等于90°相位差的调压变压器称为混合型调压变压器。

加压调压变压器可与主变压器配合使用，也可单独串联在线路中使用；可单纯调压，也可改变环形网络中的功率分布以减少功率损耗。

图5-17　加压调压变压器的原理图