改擴建工程中變壓器并列運行的影響

李萬年

摘 要：針對工程施工過程中新變壓器與舊變壓器并列運行引起的負載不均勻分配、環(huán)流等問題進行了分析，并提出了改善環(huán)流影響的措施。通過合理調(diào)節(jié)主變抽頭位置，降低了環(huán)流影響和網(wǎng)損，就改擴建工程的建設(shè)和設(shè)備選擇提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：變壓器；并列運行；環(huán)流；擋位

中圖分類號：TM41 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.05.049

1 問題的提出

某220 kV變電站主變?nèi)萘繛?×90 MVA，隨著負荷發(fā)展，已不滿足負荷需求，長期處于重載狀態(tài)。為了緩解供電壓力，滿足負荷增長需求，擬開展增容工程，將原變壓器更換為2臺180 MVA變壓器。工程實施期間，原1#變壓器（90 MVA）與新增2#變壓器（180 MVA）將并列運行3個月，以應對夏季高峰負荷。新舊變壓器阻抗值、電壓比不相同，具體參數(shù)見表1.

根據(jù)參數(shù)對比可看出，新舊變壓器容量不等、額定電壓不同、阻抗電壓不一致，高中、高低、中低側(cè)短路阻抗偏差分別為3.05%、88.25%、181%，額定電壓比差值為5.13%.由此可見，新、舊變壓器不滿足《電力變壓器運行規(guī)程》規(guī)定的并列運行條件。

2 變壓器并列運行的理論分析

2.1 負荷分配問題

阻抗電壓不同的兩臺變壓器并列運行時，由于并聯(lián)阻抗不同，使得通過兩條變壓器支路的負荷電流不按變壓器容量比例分配。當變電站負載較大時，可能導致容量較小的變壓器滿載，而容量較大的變壓器負載率較低。

2.2 環(huán)流問題

兩臺變比不同的變壓器并列運行時，在低壓側(cè)會形成電位差，從而在變壓器之間形成環(huán)流，進而增大了變壓器損耗，其引起的環(huán)流功率可能導致變壓器過載，同時，會對保護造成一定影響。環(huán)流值過大時，還可能燒毀變壓器。兩臺變壓器引起的環(huán)流計算方法如下：

式（1）中：Ih為環(huán)流有名值；△U為電壓差。

根據(jù)變壓器廠家提供的相關(guān)基礎(chǔ)參數(shù)，可推導得出環(huán)流標幺值計算公式如下：

式（2）中：I*h為環(huán)流標幺值；Ih為環(huán)流有名值；IN為基準值；△k*為電壓比偏差百分比；UdⅠ和UdⅡ分別為1#、2#主變高中側(cè)阻抗電壓值。

3 不計及環(huán)流影響的負荷分配情況

本變電站新舊變壓器并列運行期間，中壓側(cè)最大負荷預計為180 MW，功率因數(shù)為0.95，低壓側(cè)未帶負荷。根據(jù)新舊變壓器主變?nèi)萘考案邏簜?cè)阻抗電壓值，有：

式（3）（4）中：S為變電站總負載，S1和S2分別為1#、2#變壓器負載；Ud1和U”d1分別為1#、2#主變高壓側(cè)阻抗電壓值；Se1和Se2分別為1#、2#主變的額定容量。

根據(jù)上述公式，可求得1#、2#主變負載分別為64.5 MVA、125 MVA。

4 檔位相同時變壓器間的環(huán)流計算

由于主變環(huán)流主要是因各主變變比差引起的，因此，兩臺主變并列運行時環(huán)流等值簡化電路如圖1所示。

1#主變額定電壓為230±8×1.25%/121/10.5 kV，新增2#主變額定電壓230±8×1.25%/115/10.5 kV，使兩臺主變均運行在主抽頭位置，則電壓比偏差△k*=5.13%，環(huán)流值I*h=24.9%.

由于新舊變壓器額定變比不同，當二者均運行在主抽頭位置時，其電壓比偏差較大，從而引起的環(huán)流值較大，達到24.9%.

由于環(huán)流疊加在負荷電流上，使得二次側(cè)電壓較高的變壓器負荷加重，二次側(cè)電壓較低的變壓器負荷減輕。根據(jù)新舊變壓器額定電壓值，原1#變壓器二次側(cè)電壓較高，將該環(huán)流疊加

至原1#變壓器上，校驗是否在額定容量內(nèi)，IⅠ1=0.107 kA，△S1=22.4 MVA，S1=86.9 MVA。

1#變壓器額定容量為90 MVA，根據(jù)上述計算結(jié)果，當運行在主抽頭位置時，因環(huán)流影響，1#變壓器負荷值達86.9 MVA，接近滿載，不利于變壓器的經(jīng)濟、可靠運行。

5 減少環(huán)流影響的措施

當兩臺額定變比不一致的變壓器并列運行時，由于中/低壓側(cè)電壓不一致，所以，變壓器間將產(chǎn)生環(huán)流，增大變壓器損耗，且可能造成變壓器過載。為了減少環(huán)流對變壓器并列運行的影響，根據(jù)環(huán)流計算公式，可采取減少變壓器副邊電壓差的方式。由于變壓器原邊電壓相等，因此，當并列運行的兩臺主變變比相差最小時，副邊電壓相差最小。

本變電站1#主變額定電壓為230±8×1.25%/121/10.5 kV，2#主變額定電壓為230±8×1.25%/115/10.5 kV。調(diào)節(jié)兩臺主變抽頭位置使電壓比差值最小，此時，將1#主變分接頭調(diào)節(jié)至11擋，2#主變分接頭調(diào)節(jié)至7擋，兩臺主變變比相差降至最小，△k*=0.09%，環(huán)流值I*h=0.44%.

當調(diào)制兩臺主變分接頭使二者變比相差最小時，兩臺主變并列運行的環(huán)流從24.9%降至0.44%，極大地減小了環(huán)流對變壓器并列運行的影響。

此時，可計算得出環(huán)流引起的功率為0.08 MVA，將該功率疊加到1#主變低壓側(cè)，此時1#主變負荷值為64.58 MVA，負載率大大降低。

6 結(jié)束語

由于并列運行的兩臺主變?nèi)萘坎坏?、額定變比不同、阻抗電壓值不同，存在著兩臺主變負載分配不均、環(huán)流較大的情況，造成主變損耗較大，嚴重時可能引起主變過載、燒毀主變等情況。這在變電站增容擴建工程中時有發(fā)生。

在變電站擴建工程中，為了滿足工程投產(chǎn)后長期并列運行的要求，擴建變壓器時應盡可能地選擇與前期設(shè)備參數(shù)一致的同廠家產(chǎn)品。在增容工程中，工程施工期間如存在參數(shù)不同的新、舊變壓器短時并列的情況，應密切關(guān)注變電站負荷規(guī)模，必要時調(diào)節(jié)主變抽頭，以減少變壓器并列運行的環(huán)流影響，避免出現(xiàn)變壓器過載等情況。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕