變壓器并列運(yùn)行的條件分析

王偉

（鄭州旭飛光電科技有限公司，河南 鄭州450016）

1 變壓器并列運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)：

提高變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)負(fù)荷增加到一臺變壓器容量不夠用時，則可并列投入第二臺變壓器，而當(dāng)負(fù)荷減少到不需要兩臺變壓器同時供電時，可將一臺變壓器退出運(yùn)行。提高供電可靠性。當(dāng)并列運(yùn)行的變壓器中有一臺故障時，只要迅速將之從電網(wǎng)中切除，另一臺或兩臺變壓器仍可正常供電；檢修某臺變壓器時，也不影響其它變壓器正常運(yùn)行，從而減少了故障和檢修時的停電范圍和次數(shù)，提高了供電可靠性。節(jié)約電能，實(shí)現(xiàn)節(jié)電增效。變壓器并列運(yùn)行最理想的運(yùn)行情況是：當(dāng)變壓器已經(jīng)并列起來，但還沒有帶負(fù)荷時，各臺變壓器之間應(yīng)沒有循環(huán)電流；同時帶上負(fù)荷后各臺變壓器能合理地分配負(fù)荷，即應(yīng)該按照它們各自的容量比例來分擔(dān)負(fù)荷。

2 變壓器并列運(yùn)行時必須滿足下面條件

時鐘順序要嚴(yán)格相等；電壓和電壓比要相同，允許偏差也相同（盡量滿足電壓比在允許偏差范圍內(nèi)），調(diào)壓范圍與每級電壓要相等；短路阻抗相同，盡量控制在允許偏差范圍±10%以內(nèi)，還應(yīng)注意極限正分接位置短路阻抗與極限負(fù)分接位置短路阻抗要分別相同；4、容量比在0.5~2之間；5、頻率相同。

3 下面分析變壓器并列運(yùn)行條件中某一條件不符合時產(chǎn)生的不良后果：

由于三相變壓器和單相變壓器的原理是相同的，為了便于分析，以兩臺單相變壓器并列運(yùn)行為例來分析。由于兩臺變壓器原邊電壓相等，電壓比不相等，副邊繞組中的感應(yīng)電勢也就不相等，便出現(xiàn)了電勢差△E。在△E的作用下，副邊繞組內(nèi)便出現(xiàn)了循環(huán)電流I。當(dāng)兩臺變壓器的額定容量相等時，即S1n=S2n。循環(huán)電流為：

Ic=△E/(Zdl+Zd2)

式中：Zd1一表示第一臺變壓器的內(nèi)部阻抗；Zd2一表示第二臺變壓器的內(nèi)部阻抗。

如果Zd用阻抗電壓UZK表示時，則：Zd=(UZK××Un)/(100×In)

式中Un表示額定電壓(V)，In表示額定電流(A)。

當(dāng)兩臺變壓器額定容量不相等時，即S1n≠S2n，循環(huán)電流I，為：

Ic=Ad×I1/[Uzk1+(UZK2/△α)]

式中：UZk1—表示第一臺變壓器的阻抗電壓；

UZK2—表示第二臺變壓器的阻抗電壓。

I1n

△α—用百分?jǐn)?shù)表示的二次電壓差；I—變壓器I的副邊負(fù)荷電流。

根據(jù)以上分析可知：在有負(fù)荷的情況下，由于循環(huán)電流Ic的存在，使變比小的變壓器繞組的電流增加，而使變比大的變壓器繞組的電流減少。這樣就造成并列運(yùn)行的變壓器不能按容量成正比分擔(dān)負(fù)荷。如母線總的負(fù)荷電流為I時(I=I1n+I2n)，若變壓器I滿負(fù)荷運(yùn)行，則變壓器II欠負(fù)荷運(yùn)行；若變壓器II滿負(fù)荷運(yùn)行，則變壓器I過負(fù)荷運(yùn)行。由此可見，當(dāng)變比不相等的變壓器并列運(yùn)行時，由于循環(huán)電流I，的存在，變壓器不能帶滿負(fù)荷，使總?cè)萘坎荒艹浞掷?。又由于變壓器的循環(huán)電流不是負(fù)荷電流，但它卻占據(jù)了變壓器的容量，因此降低了輸出功率，增加了損耗。當(dāng)變比相差很大時，可能破壞變壓器的正常工作，甚至使變壓器損壞。為了避免因變比相差過大產(chǎn)生循環(huán)電流Ie過大而影響并列變壓器的正常工作，規(guī)定變比相差不宜大于0.5%。

阻抗電壓不等時變壓器并列運(yùn)行：因?yàn)樽儔浩鏖g負(fù)荷分配與其額定容量成正比，而與阻抗電壓成反比。也就是說當(dāng)變壓器并列運(yùn)行時，如果阻抗電壓不同，其負(fù)荷并不按額定容量成比例分配，并列變壓器所帶的電流與阻抗電壓成反比，即I1/I2=UZK2/UZK1或UZK2I1=UZK2I2，設(shè)兩臺變壓器并列運(yùn)行，其容量為S1n S2n，阻抗電壓為UZK1、UZK2，則各臺變壓器的負(fù)荷按下式計(jì)算：

S1=【(S1n+S2n)/(Sln/UZK1+S2n/UZK2)】×(S1n/UZK1)S2_[(S1n+S2n)/(Sln/UZK1+S2n/UZK2)]×(S2n/UZKlI)即S△I/S2=(S1n×UZK2)/(S2n×UZK1)

根據(jù)以上分析可知：當(dāng)兩臺阻抗電壓不等的變壓器并列運(yùn)行時，阻抗電壓大的分配負(fù)荷小，當(dāng)這臺變壓器滿負(fù)荷時，另一臺阻抗電壓小的變壓器就會過負(fù)荷運(yùn)行。變壓器長期過負(fù)荷運(yùn)行是不允許的，因此，只能讓阻抗電壓大的變壓器欠負(fù)荷運(yùn)行，這樣就限制了總輸出功率，能量損耗也增加了，也就不能保證變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。所以，為了避免因阻抗電壓相差過大，使并列變壓器負(fù)荷電流嚴(yán)重分配不均，影響變壓器容量不能充分發(fā)揮，規(guī)定阻抗電壓不能相差10qo。接線組別不同的變壓器并列運(yùn)行：變壓器的接線組別反映了高低側(cè)電壓的相應(yīng)關(guān)系，一般以鐘表法來表示。當(dāng)并列變壓器電壓比相等，阻抗電壓相等，而接線組別不同時，就意味著兩臺變壓器的二次電壓存在著相角差△α和電壓差△E，在電壓差的作用下產(chǎn)生循環(huán)電流I：

Ic=△E/(Zdl+Zd2)

如果以△α角表示繞組組別不同的變壓器線電壓之間的夾角，而Zd用UZK表示時，循環(huán)電流可用下式表示：

IC=2U1sin(△α/2)/(Zdl+2d2)=200sin(△僅/2)/[UZK1/II.+UZK2/12J

由以上分析可知，如果電壓比（變比）不相同，兩臺變壓器并列運(yùn)行將產(chǎn)生環(huán)流，影響變壓器的出力。如果百分阻抗不相等，則變壓器所帶的負(fù)荷不能按變壓器的容量成比例分配，阻抗小的變壓器帶的負(fù)荷大，阻抗大的變壓帶的負(fù)荷反而小，也影響變壓器的出力。變壓器并列運(yùn)行常常遇到電壓比（變比）、百分阻抗不完全相同的情況，可以采用改變變壓器分接頭的方法來調(diào)整變壓器阻抗值。若第三個條件不滿足將引起相當(dāng)于短路的環(huán)流，甚至燒毀變壓器；因此，接線組別不同的變壓器不能并列運(yùn)行。一般情況下，如果需將接線組別不同的變壓器并列運(yùn)行，就應(yīng)根據(jù)接線組別差異不同，采取將各相異名、始端與末端對換等方法，將變壓器的接線化為相同接線組別才能并列運(yùn)行。

根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，兩臺變壓器并列，其容量比在0.5-2之間。例如包頭的臥龍崗220kv變電站和烏蘭察布的德勝220kv變電站，一期的主變?nèi)萘烤鶠?80MVA，由于負(fù)荷的需要，二期的主變?nèi)萘烤鶠?40MVA，實(shí)際運(yùn)行情況都良好。

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