劉元生

（四川省電力公司攀枝花電業(yè)局，四川 攀枝花 617067）

1 概述

變壓器的并列運(yùn)行，也即是將兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器一次側(cè)繞組同時(shí)接在某一電壓等級的共母線上，變壓器的各二次繞組也均同時(shí)于另一電壓等級公共母線相接，以此來實(shí)現(xiàn)共同向負(fù)載供電。其意義是：當(dāng)其中一臺(tái)變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，與其并列運(yùn)行的變壓器仍可繼續(xù)運(yùn)行，以此來確保重要用戶的正常不間斷用電，大大提高了供電的可靠性。其運(yùn)行可參照圖-1所示

圖-1 變壓器并列運(yùn)行圖

另外由于用電負(fù)荷的季節(jié)性較強(qiáng)，在一些用電負(fù)荷較低的季節(jié)可退出部分變壓器的運(yùn)行，減少變壓器空載所帶來的損耗，提高變壓器運(yùn)行效率，同時(shí)可減少無功能磁電流，改善電網(wǎng)功率因數(shù)，以此來提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)可行性。

2 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行條件

變壓器并列運(yùn)行有一定基礎(chǔ)條件要求，并非所有變壓器都可實(shí)現(xiàn)并列運(yùn)行，要想是吸納變壓器并聯(lián)首先應(yīng)符合以下條件要求：

2.1 變壓器的變比相同。變比相差太大，其產(chǎn)生環(huán)流也就較大，很容易造成變壓器容量無法合理利用，因此變壓器變比相差應(yīng)控制在±0.5%以內(nèi)。

2.2 各并聯(lián)變壓器的連接組別應(yīng)相同。

2.3 各并聯(lián)變壓器的短路阻抗標(biāo)幺值應(yīng)相等，短路阻抗角應(yīng)相等。實(shí)際并聯(lián)過程中，要求各臺(tái)變壓器的電流和額定電流間相差應(yīng)在（ 10%）之內(nèi)。

除此之外，變壓器并列運(yùn)行中其容量比應(yīng)控制在3:1之內(nèi)。條件2.1和2.2的同時(shí)滿足確保了變壓器空載運(yùn)行過程中不會(huì)有環(huán)流，條件2.3則確保了負(fù)載分配與容量可以成正比。

3 變壓器并聯(lián)條件的分析

3.1 變比不等時(shí)的變壓器并聯(lián)運(yùn)行

變比不同時(shí)，多臺(tái)變壓器間就會(huì)產(chǎn)生回流，進(jìn)而增加變壓器的附加損耗和變壓器的出力。變比不等也即是變壓器連接組別相同、阻抗電壓標(biāo)幺值相同，但其變比不等，也即是。當(dāng)變比不等時(shí)，兩臺(tái)變壓器空載運(yùn)行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生環(huán)流，可參見圖-2。

圖-2

環(huán)流的大小為：

式中UIN、UIIN分別為兩臺(tái)變的副邊額定電壓。

ZKI、ZKII分別為兩臺(tái)變折算到副邊的短路阻抗。

根據(jù)磁勢平衡關(guān)系，此時(shí)，原邊不僅僅有空載電流，還會(huì)增加一個(gè)與副邊還流相平衡的原邊環(huán)流。由于短路阻抗很小，即使電壓差很小，也能產(chǎn)生較大的環(huán)流。進(jìn)而影響變壓器容量的合理利用，增加變壓器附加損耗，因此并聯(lián)變壓器變比相差應(yīng)控制在±0.5%之內(nèi)。

例有兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行，連接組別均為Y，d11，其額定容量SI＝5600KVA，變比KI＝6.0/3.05KV；SII＝3200KVA，變比 KII＝ 6.0/3.0KV， ZKI*＝ZKII*＝0.55。根據(jù)參數(shù)得I2NI＝612（A），I2NII＝ 355.6（A），副邊的環(huán)流I2C＝67.7（A）。環(huán)流占額定電流的百分比為：第一臺(tái)11.1%，第二臺(tái)19%。

由上例不難看出，由于變比的不同，并聯(lián)變壓器所產(chǎn)生的環(huán)流占小容量變壓器額定電流的19%。顯然變壓器空載時(shí)出現(xiàn)如此大的環(huán)流，是不科學(xué)，也不允許的。它占用了變壓器的容量，使得變壓器的損耗增加，導(dǎo)致變壓器總?cè)萘坎荒艹浞掷茫沟米儔浩鞯倪\(yùn)行不夠經(jīng)濟(jì)。負(fù)載時(shí)每臺(tái)變壓器的實(shí)際電流，分別為各自負(fù)載電流和環(huán)流的合成。由于變比不同而引起環(huán)流的存在，使得變比大的變壓器因電流過小，很容易出現(xiàn)欠載問題，反之變比小的變壓器電流過小，很容易出現(xiàn)過載問題。限制了變壓器的輸出功率，使總?cè)萘康貌坏匠浞值睦谩?/p>

3.2 連接組別不同時(shí)變壓器的并聯(lián)運(yùn)行

變壓器并聯(lián)運(yùn)行中阻抗和變比均相同，而連接組別不一致時(shí)，其運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)環(huán)流問題。例如兩臺(tái)變壓器分別為Y，y12和Y，d11的連接組。兩臺(tái)變壓器原邊接在同一母線上，由此一次線電壓相位相同，參照圖-3 所示，二次側(cè)向?qū)?yīng)的線電壓的相位差則有30°

圖-3

因變壓器二次線電壓相同，由此不難得到變壓器二次回路電壓差為：

ΔU＝U1ab－U2ab＝2U2absin30°/2＝0.52U2ab。以此不難看出，在ΔU的作用下，雖然變壓器并列運(yùn)行的二次側(cè)繞組內(nèi)沒有接負(fù)載，但其在回路中同樣可以出現(xiàn)高出額定電流幾倍的環(huán)流，甚至燒壞變壓器。因此，即便阻抗和變比均相同，但只要連接組別不同，變壓器就不能進(jìn)行并聯(lián)運(yùn)行。

3.3 阻抗電壓標(biāo)幺值不等時(shí)變壓器并聯(lián)運(yùn)行

3.3.1 阻抗電壓標(biāo)幺值不等時(shí)變壓器的并聯(lián)運(yùn)行

變比及變壓器連接組別均相同，而阻抗變壓標(biāo)幺值不等時(shí)，并聯(lián)運(yùn)行變壓器二次回路不會(huì)出現(xiàn)環(huán)流，但卻會(huì)影響變壓器之間負(fù)載的正常分配。變壓器并聯(lián)運(yùn)行中負(fù)載分配與阻抗電壓標(biāo)幺值成反比，即變壓器的阻抗電壓標(biāo)幺值小則其負(fù)載分配值越大，如果變壓器的容量較小，則將預(yù)先達(dá)到滿載，而并聯(lián)運(yùn)行中的另一臺(tái)變壓器則不能很好的被充分利用。可參照圖-4所示：

圖-4

由圖可以得出：

由于兩臺(tái)變壓器的額定電壓相等，

既 UNI＝UNII

將式（1）與式（2）相比得：

式中 II* 、III*分別為兩臺(tái)變壓器負(fù)載電流的標(biāo)幺值；

ZKI* 、ZKII*分別為兩臺(tái)變壓器短路阻抗的標(biāo)幺值；

式（3）可清楚的看出負(fù)載電流標(biāo)幺值和阻抗電壓的標(biāo)幺值成反比。且變壓器并聯(lián)運(yùn)行中阻抗電壓標(biāo)幺值不等，將直接影響負(fù)載的正常分配，進(jìn)而無法實(shí)現(xiàn)滿載的目的。

以兩臺(tái)并列運(yùn)行的變壓器為例，其連接組別標(biāo)號和電壓比均相 同，SNI=1000KVA,UKI=5.5%；SNII=1600KVA,UKII=6.5%。由以上參數(shù)計(jì)算可得：第一臺(tái)變壓器所分擔(dān)的容量SI=1104(KVA)，第二臺(tái)分擔(dān)的容量SII=1496(KVA)?？梢钥闯龅谝慌_(tái)變壓器過載10.4%，第二臺(tái)變壓器欠載6.5%。

由此不難得出，若變壓器并聯(lián)運(yùn)行中短路電壓不相等，其中短路電壓數(shù)值小的變壓器出現(xiàn)過載時(shí)，就會(huì)引發(fā)短路變壓數(shù)值大的變壓器出現(xiàn)欠載的問題。為實(shí)現(xiàn)負(fù)載的合理分配，向負(fù)載提供最大輸出功率的運(yùn)行情況只能是：阻抗電壓標(biāo)幺值小的那臺(tái)變壓器滿載運(yùn)行而其他變壓器都欠載運(yùn)行。這樣變壓器的容量得不到充分利用，是不經(jīng)濟(jì)的。

3.3.2 阻抗電壓標(biāo)幺值相等而短路阻抗角不等的并聯(lián)運(yùn)行

圖-5

由以上分析可以得知，變壓器的并列運(yùn)行必須滿足下面一個(gè)條件：首先，變壓器的變比應(yīng)相同；其次，各并聯(lián)變壓器的連接組別應(yīng)相同。最后，各并聯(lián)變壓器的短路阻抗標(biāo)幺值應(yīng)相等，短路阻抗角應(yīng)相等。

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