自耦变压器中稳定绕组名义电压对低压绕组中性点电位漂移的影响_张中

稳
低
中
铁
VoS CSL Vo
CLM
压
定
压
MV
心
SW
LV
图 3 绕组局部排列图 Fig.3 Arrangement of partial winding
Fig.4
图 4 例 1 中自耦变压器器身相关结构尺寸 Structural sizes of active part of auto -transformer in Example 1
at neutral point of product in Example 1
低压中性点对地电位
测量方法
采用 35kV 电压互感器测量
测 量 值 /kV
1.90
计 算 值 /kV
3.86
测量值与计算值偏差-51%来自测量值与额定相电压偏差
—
低压 a 相对地电位
20.08 18.40 +9.1% -7.3%
Om Am Bm Cm o a b c
cS xS
aS bS
a
18.400
25.068 0
os
c
22.000
b
Fig.5
图 5 作图法求低压各相对地电压（Ⅰ） Solution Ⅰ of voltage of earth to LV phases with graphing method
见表 1。 从表 1 可知， 低压中性点电位漂移后低压绕组
根据 Vo 的具体数值， 由作图法可以求出本例
理论上的低压各相对地电压，见图 5 所示。 对实际
产品进行测量时， 由中压侧送 80%左右额定电压，
将测得值折算到额定电压后得到低压绕组相关电
压测量值， 并将计算结果与实际测量结果作对比，
第 48 卷
各相对地电压已经处于比较严重的不对称状态，最 大偏移达 23.2%。 漂移后的低压各相对地电压测量 值与计算值比较吻合。
中性点电位漂移及低压各相对地电压。
同心式排列的绕组间的电容计算公式：
CWW=
17.7×π×εWe×HK ln RO
×10-2，pF
（2）
RI
由式（1）可知，低压中性点 o 对地电位 Vo，在稳
定绕组电压确定的情况下，仅取决于电容 CSL 和 CLM 的比值，则为方便求出 Vo，可将式（2）简化为：
CWW=
22
CLM 计算如下： 主间隙等效介电常数：
εWe=
40
967(
7 2.2×934
+
2 4.4×943
+
7 2.2×952
+
2 4.4×961
+
10 2.2×973
+
5 4.4×988
+
7 2.2×1000
)
=2.476
ln RO =ln 1 007 =0.082 8
RI
927
利用式（3），LV 与 MV 之间的电容：
耦合图，应由下式决定：
Vo= VoS·CSL = 0.5USN · CSL
（1）
CSL+CLM cos30° CSL+CLM
式 中 ，USN 为 稳 定 绕 组 名 义 相 电 压 （即 名 义 额 定 电
第8期
张 中、江建清：自耦变压器中稳定绕组名义电压对低压绕组中性点电位漂移的影响
21
Am
oS— 虚 拟 的 稳 定 绕 组 中 性 点 ； o—实际漂移后的低压绕组中性点
下面通过两个产品实例来计算并对比分析稳定 绕组名义电压对低压中性点电位漂移的影响。
[例 1]：某 台 OSFS10-120000/220 自 耦 无 励 磁 调压变压器，其接法为 YNa0yn0+d11，额定电压为： (220±2×2.5%)/115/37.5/11kV；绕组连接图见图 1；三 相电压矢量图见图 2；绕组排列见图 3；器身相关结 构尺寸见图 4 所示。 计算该自耦变压器处于高压中压自耦运行状态而 Y 接的低压侧空载开路时的
见表 2。
a
27 (20.5) 7.5 8
SW:15kV 5
LV:37kV
51
(53)
第 48 卷 第 8 期 2011 年 8 月
TRANSFORMER
Vol.48 No.8 August 2011
自耦变压器中稳定绕组名义电压对低压 绕组中性点电位漂移的影响
张 中， 江建清
（江苏上能变压器有限公司，江苏 常州 213021）
摘要：研究了自耦变压器稳定绕组名义电压对低压绕组中性点电位漂移的影响。
关键词：自耦变压器； 中性点； 电位
中图分类号：TM401+.1
文献标识码：B
文章编号：1001－8425（2011）08－0020－05
Influence of Nominal Voltage of Stable Winding in AutoTransformer to Potential Driftage at Neutral Point of LV Winding
低压绕组空载且中性点不接地， 稳定绕组一相引出
接地。
由三相电压矢量图（见图 2）可知，当稳定绕组
为 d11 接法且 aS 引出接地时，稳定绕组的虚拟中性 点已远离零电位点，其虚拟中性点 oS 对地电位 VoS= 0.5USN/cos30° ； 由 于 电 容 耦 合 的 作 用 ， 低 压 绕 组 中 性 点亦漂移至线段 aSoS 上的某一点 o， 而 o 点的对地 电位 Vo（即低压中性点电位漂移的程度），根据电容
CLM=
K·2.476 0.082 8
=29.9K
该 例 中 ，稳 定 绕 组 额 定 相 电 压 USN=11kV，则 得 低压中性点 o 对地电位 Vo：
Vo= 0.5USN · CSL = 0.5×11 · 46.2K cos30° CSL+CLM cos30° 46.2K+29.9K
=6.351×0.607=3.86kV
图 6 绕组连接示意图（Ⅱ） Fig.6 Connection diagram Ⅱ of winding
参照图 8 所示结构尺寸， 则稳定绕组 SW 与低
压绕组 LV 之间的电容 CSL 计算如下：
主间隙等效介电常数：
εWe=
20.5 5 + 15.5
=2.51
4.4 2.2
ln RO =ln 801 =0.052 5 RI 760
ZHANG Zhong, JIANG Jian-qing
（Jiangsu Sunel Transformer Co., Ltd., Changzhou 213021, China）
Abstract：The influence of the nominal voltage of stable winding in auto -transformer to the potential driftage at neutral point of LV winding is researched. Key words：Auto-transformer； Neutral point； Potential
某自耦无载调压变压器， 其接法为 YNa0yn0+ d11，绕组连接图见图 1（省略了高压绕组）；绕组 排 列方式由内而外为： 铁心→稳定绕组→低压绕组→ 中压绕组→高压绕组。中压绕组的中性点直接接地，
Om Am Bm Cm o a b c aS yS bS cS
图 1 绕组连接示意图（Ⅰ） Fig.1 Connection diagram Ⅰ of winding
23
Am
a
aS
oS— 虚 拟 的 稳 定 绕 组 中 性 点
o—实际漂移后的低压绕组中性点
oS
bS
o
cS
Om
c
b
Cm Bm
图 7 三相电压矢量图（Ⅱ） Fig.7 Vectorgram Ⅱ of three-phase voltage
εWe=
53
956(
8 2.2×911
+
3×2 4.4×941
+
8 2.2×931
LV:37.5kV HK=1 400 2 2 5
80.5
MV:115kV HK=1 400
压）；CSL 和 CLM 分别指稳定绕组-低压绕组之间的电 容及低压绕组-中压绕组之间的电容， 其数值可由 同心圆柱式电容模型计算得到。 由上式可以看出， 当变压器绕组结构参数基本维持不变时， 减小 USN 将可降低低压绕组中性点的漂移电位，则低压三相 对地电压之间的差异亦将减小；同时还可看出，在图 示情形下，低压中性点电位漂移的后果将使各相对 地电压绝对值满足如下关系：Ub>Uc>Ua；即 b 相对地 电压最大，c 相对地电压次之，a 相对地电压最小。
+
8 2.2×951
+
5 4.4×988
+
8 2.2×1
001
)
=2.450
利用式（3），LV 与 MV 之间的电容：
CLM=
K·2.450 0.111
=22.1K
该例中， 稳定绕组额定相电压为 USN=15kV，则 得低压中性点 o 对地电位 Vo：
Vo= 0.5USN · CSL = 0.5×15 · 47.8K cos30° CSL+CLM cos30° 47.8K+22.1K
[例 2]：某台 OSFS10-120000/220 自耦无励磁调 压变压器， 其接法为 YNa0yn0+d11， 额定电压为： (220±2×2.5%)/115/37/15kV；绕组连接图见图 6（省略 了高压绕组）；三相电压矢量图见图 7；器身相关结 构尺寸见图 8 所示。 计算该自耦变压器处于高压— 中压自耦运行状态而 Y 接的低压侧空载开路时的 中性点电位漂移及低压各相对地电压。