變壓器并列運(yùn)行條件探析

劉 旭 李忠義

(天津市電力公司檢修公司 中國 天津 300222)

變壓器是變電站最重要的設(shè)備，是全站設(shè)備運(yùn)行的中心樞紐，所以變壓器的并列運(yùn)行成為變電站運(yùn)行人員應(yīng)關(guān)注的問題。變壓器電壓比不相同，兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行將產(chǎn)生環(huán)流，影響變壓器的出力。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。因此，應(yīng)盡量使并列運(yùn)行變壓器電流、電壓、阻抗電壓等值同時(shí)，但變壓器并列運(yùn)行中常會(huì)遇到電壓比、百分阻抗不完全相同的情況，這時(shí)應(yīng)采取必要的措施，確保變電站變壓器運(yùn)行更加穩(wěn)定、健康而經(jīng)濟(jì)。

1 變壓器并列運(yùn)行意義所在

1.1 提高供電的可靠性

當(dāng)并列運(yùn)行的變壓器中有一臺(tái)發(fā)生故障時(shí),只要迅速將其從電網(wǎng)中切除,另一臺(tái)或兩臺(tái)變壓器仍可正常供電;檢修某臺(tái)變壓器時(shí),也不影響其他變壓器正常運(yùn)行,從而減少了故障和檢修時(shí)的停電范圍和次數(shù),提高供電可靠性。

1.2 提高變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性

由于用電負(fù)荷季節(jié)性很強(qiáng),可根據(jù)負(fù)荷的大小調(diào)整投入運(yùn)行的變壓器臺(tái)數(shù),這樣既可以減少變壓器的空載損耗,提高效率,降低變壓器運(yùn)行中的損耗,又可以減少無功勵(lì)磁電流,改善電網(wǎng)的功率因數(shù),提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2 變壓器并列運(yùn)行所需條件

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(shí),各臺(tái)變壓器之間應(yīng)沒有循環(huán)電流;當(dāng)同時(shí)帶上負(fù)荷后各臺(tái)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。因此,為了達(dá)到理想的運(yùn)行情況,變壓器并列運(yùn)行時(shí)必須滿足下面技術(shù)條件：

2.1 兩個(gè)變壓器的電壓和變比應(yīng)相同(變比差不得超過0.5%,調(diào)壓范圍與每級電壓均應(yīng)相同),否則兩個(gè)變壓器二次繞組內(nèi)將出現(xiàn)環(huán)流,造成電能損耗,嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致繞組過熱并燒毀。

2.2 兩個(gè)變壓器的連接組別應(yīng)相同(連接方式、極性、相序等均必須相同)。由于組別不同,將使兩個(gè)變壓器的低壓側(cè)產(chǎn)生相位差,由此產(chǎn)生電位差,而這一電位差會(huì)在低壓側(cè)形成較大的環(huán)流。

2.3 兩個(gè)變壓器的阻抗電壓應(yīng)相等(最多不超過±10%)。這是因?yàn)椴⒘羞\(yùn)行變壓器的負(fù)荷是按其阻抗電壓值成反比分配的,若阻抗電壓值相差過大,則起不到均衡負(fù)荷的作用,嚴(yán)重時(shí)將會(huì)使阻抗電壓值較小的變壓器過負(fù)荷。

2.4 兩個(gè)變壓器的容量之差不宜過大(最多不超過3∶1)。如果差距過大,兩個(gè)變壓器的特性不可能完全相同,則兩個(gè)變壓器間的環(huán)流就會(huì)較大,極易造成容量較小的變壓器過負(fù)荷。

3 不滿足條件變壓器并列運(yùn)行的不良后果分析

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

3.1 電壓比不相等變壓器的并列運(yùn)行

由于兩臺(tái)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。在電勢差的作用下，副邊繞組內(nèi)便出現(xiàn)了循環(huán)電流。

在有負(fù)荷的情況下，由于循環(huán)電流的存在，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。即變壓器不能帶滿負(fù)荷，使總?cè)萘坎荒艹浞掷?，不僅降低了輸出功率，還增加了電能損耗。特別是當(dāng)變比相差較大時(shí)，還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)電流過大而影響并列變壓器的正常工作，變壓器并列運(yùn)行的變比相差不宜過大。

3.2 阻抗電壓不等情況下變壓器的并列運(yùn)行

阻抗電壓不等時(shí)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(shí)，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，當(dāng)兩臺(tái)阻抗電壓不等的變壓器并列運(yùn)行時(shí)，阻抗電壓大的分配負(fù)荷小，當(dāng)這臺(tái)變壓器滿負(fù)荷時(shí)，另一臺(tái)阻抗電壓小的變壓器就會(huì)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。

4 變壓器并列運(yùn)行的實(shí)際應(yīng)用

在生產(chǎn)實(shí)踐中，往往變壓器已經(jīng)存在，即使阻抗不相等，只要能保證最大負(fù)荷下短路阻抗最小的變壓器不會(huì)過載，那么就可以并聯(lián)使用。只要Uk%相同，基本上就是成正比分配負(fù)荷。

短路電壓百分比應(yīng)該叫短路阻抗更嚴(yán)謹(jǐn)一些，短路阻抗的定義為：短路阻抗用Uk表示，它指在額定頻率和參考溫度下，一對繞組中某一繞組端子之間的等效串聯(lián)阻抗，此時(shí)另一繞組的端子短路。短路阻抗通常用百分?jǐn)?shù)表示，此值等于短路試驗(yàn)中為產(chǎn)生相應(yīng)額定電流時(shí)所施加的電壓與額定電壓之比。當(dāng)短路阻抗不同時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流，但會(huì)產(chǎn)生附加損耗。原因是當(dāng)兩臺(tái)阻抗電壓不等的變壓器并列運(yùn)行時(shí)，阻抗電壓大的分配負(fù)荷小，當(dāng)這臺(tái)變壓器滿負(fù)荷時(shí)，另一臺(tái)阻抗電壓小的變壓器就會(huì)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。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10%。另外，如果并列變壓器的變比不同或聯(lián)接組別不同時(shí)都會(huì)產(chǎn)生環(huán)流。

兩臺(tái)要并列運(yùn)行的的變壓器如容量不同不會(huì)產(chǎn)生附加損耗，但不同容量的變壓器阻抗值較大，負(fù)荷分配極不平衡，當(dāng)運(yùn)行方式改變、檢修、事故停電時(shí)，小容量的變壓器將起不到備用的作用。因此兩臺(tái)變壓器并列，其容量比不應(yīng)超過3∶1。

5 結(jié)語

綜上所述，變壓器并列運(yùn)行應(yīng)注意以下事項(xiàng)：①變壓器運(yùn)行前必須進(jìn)行極性、接線組別及變比的測量試驗(yàn)以確保變壓器安全并列運(yùn)行；②變壓器在安裝后以及在進(jìn)行過有可能使相位變動(dòng)的工作后必須經(jīng)過核相后才允許并列運(yùn)行；③并列運(yùn)行時(shí)，應(yīng)合理選擇并、解列點(diǎn)；④變壓器并列運(yùn)行前，必須根據(jù)各變壓器檔位的電壓比，確定并列運(yùn)行的變壓器變比相等時(shí)所對應(yīng)的檔位，并進(jìn)行相應(yīng)的檔位調(diào)整；⑤當(dāng)并列運(yùn)行的變壓器中性點(diǎn)是經(jīng)消弧線圈接地的，須進(jìn)行消弧線圈由接一臺(tái)主變運(yùn)行切換到另一主變運(yùn)行倒閘操作時(shí)，應(yīng)遵循先停后送的原則，嚴(yán)禁將消弧線圈同時(shí)接入兩臺(tái)變壓器的中性點(diǎn)上。

［1］張耀山.變壓器并列運(yùn)行的技術(shù)分析[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息，2010（6）.

［2］劉玉軍.變壓器并列運(yùn)行問題簡析[J].中國設(shè)備工程，2012（4）.