參數不同變壓器并列運行時負荷分配計算

黃明華，李 紅，伏祥運，衡思坤

（江蘇省電力公司連云港供電公司，江蘇連云港222004）

隨著經濟的發展，社會對電能的需求量越來越大，原有的變壓器容量已經不能滿足現有用電的要求，主變增容是解決該問題的有效手段。增容后的變壓器短路電壓百分比、分接頭檔位及變比經常存在一定的差異。變電所在操作過程中常常需要將變壓器短時并列。根據變壓器運行規程的規定，變壓器并列時要求其變比、短路電壓百分比和連接組別相同。短路電壓百分比不同將造成并列變壓器功率分配不合理；變比不同時將造成并列變壓器之間產生較大的環流，容易造成并列變壓器過負荷[1]。鑒于變壓器存在參數及變比等方面的差異，變壓器在并列前需要進行核算，確保并列后主變均不超過功率限額。

變壓器參數不匹配時的變壓器并列問題已有報道[2-4]，但研究多針對2臺雙繞組變壓器的并列問題。然而，在實際運行過程操作過程中經常涉及三繞組變壓器與兩繞組變壓器的并列、2臺三繞組變壓器中、低壓側并列等較為復雜的情況。另外，目前的研究多僅對變比不同的環流進行計算。而在實際運行過程中，不能僅僅通過環流大小作為變壓器能否并列的依據，負荷大小以及變壓器的短路電壓百分比差異也將給主變的負荷分配帶來較大的影響。因此針對本地區的實際情況，對變壓器并列后的負荷分配進行深入分析，編制相應的計算軟件，以實現快速有效的計算校核。

1 2臺變壓器并列運行負荷分析

圖1（a）給出2臺兩繞組變壓器并列的情況，其中T1，T2為2臺參數及分接頭檔位存在差異的變壓器，2臺主變所帶負荷為P+j Q，設2臺主變的容量分別為S1，S2。

圖1 2臺雙繞組變壓器并列運行

圖1（b）給出了相應的等效電路，X1，1：k1為T1的短路阻抗及分接頭在某一檔位時的變比；同樣，X2，1：k2為T2的短路阻抗及分接頭在某一檔位時的變比。為分析方便，認為短路阻抗為常數，忽略檔位變化對其影響，。

根據疊加定理，2臺主變并列后的負荷可以近似看作是變比相同時負荷分配與變比不同時造成環流之和，如圖1（c）所示。設高壓側母線電壓為U，可以分別求出2臺變壓器的分配負荷和環流功率Qh如下所示：

由式（1）和式（2）可以得到2臺主變并列后的負荷分別為：

2 2臺三繞組變壓器并列運行負荷分析

2臺三繞組變壓器中、低壓側同時并列時的電路如圖2所示，中壓側負荷為PL2+j QL2，低壓側負荷為PL3+j QL3，變壓器參數如表1所示。

表1 變壓器參數說明

為分析方便，首先將T2的參數折算為以S1為基準的標幺值：

利用上表中變壓器參數及式（4）中折算后的數據，可以計算出圖2（b）中等效電路中的參數：

在不考慮變比差異的情況下，求解主變負荷分配。由圖2（b）中等效電路，根據電流電壓定律可以列寫如下方程：

圖2 2臺三繞組變壓器并列運行

求解可得：

式中：A=X11+X21；B=X11+X21+X13+X23；C=X12+X22；D=X13+X23。將式（7）帶入式（6）可得：

忽略X11，X21上的電壓，式（7）兩側乘高壓側母線電壓U后可化簡為：

同樣方法可以求得T1，T2中、低壓側的其他功率，在此計算公式不一一給出。

圖2（c）給出了考慮變比不同時等效電路，T1的高-中變比為1∶k1hm，高-低變比為1∶k1hl；T2的高-中變比為1∶k2hm，高-低變比為1∶k2hl。設 高壓側電壓為Uh。計算環流可得：

式（10）兩側乘高壓側電壓后可得環流功率：

利用式（9）和式（11）可計算出并列變壓器各側功率。

3 三繞組變壓器和兩繞組變壓器并列分析

1臺三繞組變壓器和1臺兩繞組變壓器并列時的接線和等效電路如圖3所示。利用上節所述方法，根據變壓器T1參數計算出X11，X12，X13；將變壓器T2的短路電壓折算到以T1容量為基準的標幺值X2。設T1的高-中變比為1∶k1hm，高-低變比為1∶k1hl；T2變比為1∶k2；高壓側電壓為Uh。

圖3 三繞組和兩繞組變壓器并列運行

根據等效電路圖可得方程：

上式求解得：

將式（13）代入式（12）可求得T1，T2各側負荷電流。利用上節方法可計算出相應功率。由圖3（c）可以計算環流為：

上式兩側同乘Uh可得環流功率：

將主變壓器各側分配負荷和環流功率疊加可以得出綜合考慮變壓器參數和變比不同時變壓器并列的實際功率。

4 程序設計及應用

根據上述分析，利用Visual Basic 6.0編寫變壓器并列時負荷計算程序。圖4給出了計算程序的主界面。

圖4 計算程序主界面

計算后以記事本文檔格式給出2臺變壓器不同檔位下并列時的無功功率環流。同時，該程序還可以在給定的負載情況下，計算變比不同時變壓器并列后的變壓器的功率。計算條件為：

1號主變變比為（110±8）×1.25%∶10.5，2號主變變比為（115±8）×1.25%∶10.5；1號主變短路阻抗為10%，2號主變短路阻抗為11%。計算結果見表2。

表2 計算結果

5 結束語

文中結合本地區特點，變壓器參數及變比不同時，對2臺兩繞組變壓器并列、2臺三繞組變壓器并列及1臺三繞組和1臺兩繞組變壓器并列時變壓器的負荷計算方法進行了分析，詳細推導了其計算公式。根據推導的計算公式，利用Visual Basic 6.0編制計算程序。

[1]國家電力調度通信中心.電網調度運行實用技術問答[M].北京：中國電力出版社，2000.

[2]張德本，陳 慧，羅樹權.2臺變壓器并列環流計算[J].電工技術，2002（4）：17-18.

[3]李志平，王彥峰.有載調壓分接頭不匹配的變壓器并聯運行分析[J].廣東輸電與變電技術，2006（1）：61-64.

[4]魏 濤，張洪濤，袁衛國，等.2臺電壓比相近的變壓器并列運行優化分析[J].河南電力，2008（2）：29-31.