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在《电机学》中,变压器两侧的电压、电流相位移动是比较重点的内容。例如YN-d11绕组的变压器,两侧电压电流产生30度的角度偏转。到了《电力系统分析》课程里,除了短路电流计算还要考虑变压器相移外,潮流计算和稳定分析仿佛完全忽略了变压器相移。难道变压器相移不重要么?不少人曾经表示了困惑。
这个问题可以从两方面角度来看。从设备的角度,出现相移的变压器是比较有限的,主要包括:1)发电厂的升压变压器;2)配网的降压变压器。
发电厂的升压变压器和发电机,无论从技术角度,还是管理角度,都可以理解为一个整体的设备,可称之为“发变组”。因此,发电机机端出现故障,当然需要考虑变压器相移。但这样的故障实际上属于设备内部故障,需要专门的详细电磁仿真,才可以得到可信的计算结果。我们通常所说的电力系统分析理论,是无法分析详细电磁暂态现象的。
电力系统输电网的绝大多数变压器,都可称为“联络变压器”。例如从500kV电网连接到220kV电网的变压器。从经济性等角度考虑,联络变压器基本都是自耦变,都是Y型连接,不存在相位变换问题。这样,对于相当多的电力用户,例如网省调,由于不对配网进行建模,其整个电网的范围内,都不存在变压器相位变换的现象(他们肯定不关心发电机升压变的相位变换问题)。
从220kV连接110kV的变压器,基本上仍是Y型接线的。直到110kV及其以下的变电站,才比较多的出现变压器相位变换。由于110kV及其以下电网是辐射状单方向供电的,电压和电流整体移动了相同的角度,不会对功率产生任何影响,这种情况下忽略相位移动是很合理的。只有在合解环操作、临时运行方式等情况下,才可以形成配电网的电磁环网运行,理论上需要考虑相位移动。但这样的电磁环网一般规模不大,环网所经过的变压器都可能移动了相同的角度(例如都是Y-d11类型的)。只有在极其特殊的情况下,有可能出现配电网电磁环网因为变压器相移不一致,形成环网电流。所以,有的地区电网在进行合环操作前,会校验一下经过的变压器相位情况。
上面是从设备角度,下面从算法角度来分析。相位变换问题,无非是正序、负序相位变换的时候方向不同(零序电流是不通过Y-d11的),也就是说,考虑到ABC三相不同的算法,才需要考虑相位变换。因此,只针对正序进行建模的算法,无需考虑变压器相位变换,例如潮流计算、机电暂态仿真等。而三相都需建模分析的算法,需要考虑变压器相位变换,典型的代表是短路电流计算、电磁暂态仿真。
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