變壓器并列運行的條件分析

王偉

（鄭州旭飛光電科技有限公司，河南 鄭州450016）

1 變壓器并列運行的優點：

提高變壓器運行的經濟性。當負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，而當負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行。提高供電可靠性。當并列運行的變壓器中有一臺故障時，只要迅速將之從電網中切除，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行，從而減少了故障和檢修時的停電范圍和次數，提高了供電可靠性。節約電能，實現節電增效。變壓器并列運行最理想的運行情況是：當變壓器已經并列起來，但還沒有帶負荷時，各臺變壓器之間應沒有循環電流；同時帶上負荷后各臺變壓器能合理地分配負荷，即應該按照它們各自的容量比例來分擔負荷。

2 變壓器并列運行時必須滿足下面條件

時鐘順序要嚴格相等；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），調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，還應注意極限正分接位置短路阻抗與極限負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行條件中某一條件不符合時產生的不良后果：

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，副邊繞組中的感應電勢也就不相等，便出現了電勢差△E。在△E的作用下，副邊繞組內便出現了循環電流I。當兩臺變壓器的額定容量相等時，即S1n=S2n。循環電流為：

Ic=△E/(Zdl+Zd2)

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

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)。

當兩臺變壓器額定容量不相等時，即S1n≠S2n，循環電流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—用百分數表示的二次電壓差；I—變壓器I的副邊負荷電流。

根據以上分析可知：在有負荷的情況下，由于循環電流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。這樣就造成并列運行的變壓器不能按容量成正比分擔負荷。如母線總的負荷電流為I時(I=I1n+I2n)，若變壓器I滿負荷運行，則變壓器II欠負荷運行；若變壓器II滿負荷運行，則變壓器I過負荷運行。由此可見，當變比不相等的變壓器并列運行時，由于循環電流I，的存在，變壓器不能帶滿負荷，使總容量不能充分利用。又由于變壓器的循環電流不是負荷電流，但它卻占據了變壓器的容量，因此降低了輸出功率，增加了損耗。當變比相差很大時，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生循環電流Ie過大而影響并列變壓器的正常工作，規定變比相差不宜大于0.5%。

阻抗電壓不等時變壓器并列運行：因為變壓器間負荷分配與其額定容量成正比，而與阻抗電壓成反比。也就是說當變壓器并列運行時，如果阻抗電壓不同，其負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，設兩臺變壓器并列運行，其容量為S1n S2n，阻抗電壓為UZK1、UZK2，則各臺變壓器的負荷按下式計算：

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)

根據以上分析可知：當兩臺阻抗電壓不等的變壓器并列運行時，阻抗電壓大的分配負荷小，當這臺變壓器滿負荷時，另一臺阻抗電壓小的變壓器就會過負荷運行。變壓器長期過負荷運行是不允許的，因此，只能讓阻抗電壓大的變壓器欠負荷運行，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濟運行。所以，為了避免因阻抗電壓相差過大，使并列變壓器負荷電流嚴重分配不均，影響變壓器容量不能充分發揮，規定阻抗電壓不能相差10qo。接線組別不同的變壓器并列運行：變壓器的接線組別反映了高低側電壓的相應關系，一般以鐘表法來表示。當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生循環電流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，兩臺變壓器并列運行將產生環流，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荷大，阻抗大的變壓帶的負荷反而小，也影響變壓器的出力。變壓器并列運行常常遇到電壓比（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整變壓器阻抗值。若第三個條件不滿足將引起相當于短路的環流，甚至燒毀變壓器；因此，接線組別不同的變壓器不能并列運行。一般情況下，如果需將接線組別不同的變壓器并列運行，就應根據接線組別差異不同，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行。

根據運行經驗，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，一期的主變容量均為180MVA，由于負荷的需要，二期的主變容量均為240MVA，實際運行情況都良好。

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