電力變壓器并列運(yùn)行的研究

宋昭

（湖北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖北 武漢 430040）

1 變電器并列運(yùn)行條件

變壓器并列運(yùn)行理論最佳運(yùn)行情況為：（1）變壓器在進(jìn)行并列操作后，且工作中沒(méi)有負(fù)荷存在，不同的變壓器間的電流不存在循環(huán)電流。（2）變壓器在注入負(fù)荷后，不同的變壓器可以合理的分配自身的負(fù)荷情況，即依照各個(gè)變壓器的自身容量情況來(lái)分配對(duì)應(yīng)比例的負(fù)荷。

因此，為了變電器的工作能夠達(dá)到理論最佳運(yùn)行情況，需要根據(jù)相關(guān)規(guī)范的要求，使變壓器在并列運(yùn)行的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)如下條件。（1）聯(lián)接組標(biāo)號(hào)相同。（2）電壓比應(yīng)相同，差值不得超過(guò)±0.5%。（3）阻抗電壓值偏差小于10%。（4）容量比在0.5～2之間。

下文為變壓器在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，并列運(yùn)行時(shí)存在不符合相關(guān)條件的情況下出現(xiàn)的問(wèn)題。

1.1 聯(lián)接組標(biāo)號(hào)都不相同的變壓器的運(yùn)行問(wèn)題

當(dāng)并變壓器電壓的比例一致的時(shí)候，阻抗的電壓也是相等的，而接線(xiàn)的方式不同時(shí)，即為變壓器間的二次電壓，有相角差α和電壓差△U，在電壓差的作用下發(fā)生了循環(huán)電流Ic： Ic=△E/（ZdI+ZdII）

式中的In、UZK使用的對(duì)象可以是任意運(yùn)行變壓器中的一個(gè)相關(guān)參數(shù)。

當(dāng)出現(xiàn)兩臺(tái)變壓器組的變比相同，且其阻抗電壓相等，它們的接線(xiàn)方式用表達(dá)式分組為Y/Y0-12和Y/△-11，則α=360°-330°=30°,UZK%=（5～6）%，Ic=100sin（α/2）/UZK得 IC=（4～5）In，那么可計(jì)算出循環(huán)電流是變壓器額定電流的4～5倍，進(jìn)而可得如果兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行，且它們的接線(xiàn)方式使用組別的表達(dá)方式不同，會(huì)出現(xiàn)變壓器的循環(huán)電流和其額定電流相等的情況，但在這種情況下不會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)跳閘情況，僅可手動(dòng)操作，但如果沒(méi)有及時(shí)跳閘，會(huì)使其繞組的溫度越來(lái)越高，可能會(huì)出現(xiàn)損壞。

通過(guò)上文描述可了解到，當(dāng)變比不同，不同的兩個(gè)變壓器在并列運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生環(huán)繞形式的電流，會(huì)大大的破壞變壓器的效果。但如果他們的百分阻抗存在差異，變壓器則不會(huì)依照自身容量對(duì)負(fù)荷進(jìn)行相關(guān)比例的分配，變阻器的負(fù)荷隨著阻抗的增加成反比。但在實(shí)際使用過(guò)程中，變壓器的并列運(yùn)行會(huì)遇到變比和百分阻抗都有差異的情況，則可對(duì)變壓器進(jìn)行分接頭處理。如果出現(xiàn)三個(gè)條件都不相符，會(huì)出現(xiàn)上文提到的燒毀變壓器的現(xiàn)象。因此需要避免這種情況的發(fā)生，如果一定需要將其進(jìn)行連接，那么就需要根據(jù)接線(xiàn)組別差異不一致的條件進(jìn)行對(duì)比，而后采用始末端對(duì)調(diào)等方式進(jìn)行處理，使變壓器的接線(xiàn)方式劃分到相同組別即可。

1.2 電壓變比不相同的變壓器并列運(yùn)行

因三相變壓器的原理同單相變壓一樣，所以為了研究方便，使用兩個(gè)單相變壓器的運(yùn)行案例進(jìn)行研究分析。使這兩個(gè)變壓器的高壓側(cè)的抽頭電壓與其低壓側(cè)額定電壓之比，分別為k1和k2，且。不計(jì)變壓器的導(dǎo)納支路的等值電路如圖1（b），及是歸算到高壓側(cè)（即圖中B側(cè)）的變壓器阻抗值。

圖1 變比不同的變壓器并列運(yùn)行時(shí)的功率分布

通過(guò)我們?cè)谏线厡?xiě)出的算式能夠了解到：在運(yùn)行有運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷這樣的問(wèn)題下，因?yàn)榇嬖谥h(huán)電流ic的情況，這樣使得變比相對(duì)于其他較小的變壓器的輸出功率會(huì)增加，然而使變比相對(duì)于其他較大的變壓器輸出功率必定會(huì)減小。這樣會(huì)造成變壓器在一起運(yùn)行時(shí)不能夠按照容器容量的正比去分擔(dān)負(fù)荷。類(lèi)似于母線(xiàn)的總負(fù)荷的電流是i的情況下，會(huì)出現(xiàn)如下運(yùn)算。變壓器1如果運(yùn)轉(zhuǎn)超出負(fù)荷，變壓器2的狀態(tài)則處于欠負(fù)荷。反之變壓器2如果滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，使得變壓器1就會(huì)過(guò)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。從上述的問(wèn)題可以看出，變比一樣的變壓器同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)因?yàn)橛醒h(huán)電流ic的原因，使得變壓器不能夠帶滿(mǎn)負(fù)荷，這樣就會(huì)產(chǎn)生不能夠充分地利用到總?cè)萜鞯娜萘?。但?huì)因?yàn)檫@個(gè)變壓器的循環(huán)電流不是負(fù)荷電流的原因，仍占用變壓器的容器內(nèi)存，就降低了變壓器工作的輸出功率，同時(shí)還增大了變壓器的消耗，在變比相差很大的時(shí)候，很有可能會(huì)損壞掉正常工作的變壓器，更有甚者會(huì)讓變壓器直接破壞，讓我們規(guī)定的變比差距不能 ＞0.5%。

1.3 組織抵抗電壓，不相等的時(shí)候變壓器一起運(yùn)行

由于變壓器與額定電壓成比例的負(fù)載分布，即在與變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，如果不同的阻抗電壓不是根據(jù)額定容量“與負(fù)載成正比”而與電流成反比，則阻抗電壓，即I1 /I2=UZK2/UZK1或UZK 1*I1=UZK2*I2，設(shè)兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行，其容量為，阻抗電壓為UZK1、UZK2，則各臺(tái)變壓器的負(fù)荷按下式計(jì)算：

對(duì)上式進(jìn)行分析：在兩臺(tái)不相等的變壓器一起運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，組織抵抗的電壓大的分配負(fù)荷小，因?yàn)樽儔浩鞑辉试S過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，因此只能使組織抵抗的電壓大的變壓器欠負(fù)荷運(yùn)行，但會(huì)限制了總輸出功率，增加能量的損耗，使變壓器不能夠經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。因此要改善這一情況，需限制阻抗電壓不能相差10%。

1.4 容量比不超出0.5～2之間

相關(guān)經(jīng)驗(yàn)指出，兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行時(shí)，其容量比應(yīng)限制在0.5～2之間。從相關(guān)理論的角度出發(fā)，變壓器在并列運(yùn)行的過(guò)程中，其運(yùn)行與其容量間的差別無(wú)影響，而在實(shí)際的工作中，如果容量差別超出一定范圍，變壓器在分配負(fù)荷時(shí)會(huì)受到線(xiàn)路連接中的某些因素的影響，如阻抗等，導(dǎo)致變壓器在實(shí)際工作中自行分配比例時(shí)失去原有平衡。所以建議使用的變壓器容量盡可能的小，不超過(guò)0.5～2。但考慮變電器在進(jìn)行檢修等其他操作時(shí)，可能會(huì)因變壓器容量較小達(dá)不到預(yù)期效果。

2 烈山變電站變壓器并列運(yùn)行分析

兩臺(tái)主變的參數(shù)列于表1。

由表1得：（1）新增2號(hào)主變和1號(hào)主變的變比相同，均為 230±8×1.25%/121/10.5kV。（2）兩臺(tái)變壓器的接線(xiàn)組別都為YN，yn0，d11。（3）一期1號(hào)主變的阻抗電壓為Ud1-2=14%、Ud1-3=54%、Ud2-3=38%，二期擴(kuò)建2號(hào)主變的阻抗電壓擬定參數(shù) 為 Ud1-2=14%、Ud1-3=54%、Ud2-3=38%以 及Ud1-2=14%、Ud1-3=57%、Ud2-3=41%，當(dāng) 2#主變采用擬定參數(shù)1時(shí)，1#主變同2#主變的阻抗電壓值是相同的，能滿(mǎn)足擴(kuò)建要求，但是進(jìn)行變電站短路電流計(jì)算時(shí)，由于主變?nèi)萘吭龃?，變壓器阻抗減小，導(dǎo)致短路電流增大，10kV側(cè)短路電流超標(biāo)，不滿(mǎn)足擴(kuò)建要求，當(dāng)2#主變采用擬定參數(shù)2時(shí)，高中阻抗電壓值相等，高低阻抗電壓值以及中低阻抗電壓值較1#主變均增加了3%（在規(guī)范允許的±10%范圍內(nèi)），相當(dāng)于增加了主變低壓側(cè)的阻抗，從而減小低壓側(cè)的短路電流，滿(mǎn)足了擴(kuò)建的要求；（4）兩臺(tái)變壓器的容量比為240/180小于大于0.5小于2。

表1

3 結(jié)語(yǔ)

（1）聯(lián)接組標(biāo)號(hào)，必須相同。（2）電壓比，宜相同，且差值不得超過(guò)±0.5%。（3）阻抗電壓值，各側(cè)偏差宜小于10%。（4）容量比，宜在0.5～2之間。同時(shí)擴(kuò)建后，要根據(jù)主變的容量合理地分配主變所帶的負(fù)荷。