變壓器并列運行條件探析

劉 旭 李忠義

(天津市電力公司檢修公司 中國 天津 300222)

變壓器是變電站最重要的設備，是全站設備運行的中心樞紐，所以變壓器的并列運行成為變電站運行人員應關注的問題。變壓器電壓比不相同，兩臺變壓器并列運行將產生環流，影響變壓器的出力。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。因此，應盡量使并列運行變壓器電流、電壓、阻抗電壓等值同時，但變壓器并列運行中常會遇到電壓比、百分阻抗不完全相同的情況，這時應采取必要的措施，確保變電站變壓器運行更加穩定、健康而經濟。

1 變壓器并列運行意義所在

1.1 提高供電的可靠性

當并列運行的變壓器中有一臺發生故障時,只要迅速將其從電網中切除,另一臺或兩臺變壓器仍可正常供電;檢修某臺變壓器時,也不影響其他變壓器正常運行,從而減少了故障和檢修時的停電范圍和次數,提高供電可靠性。

1.2 提高變壓器運行的經濟性

由于用電負荷季節性很強,可根據負荷的大小調整投入運行的變壓器臺數,這樣既可以減少變壓器的空載損耗,提高效率,降低變壓器運行中的損耗,又可以減少無功勵磁電流,改善電網的功率因數,提高電網的經濟運行。

2 變壓器并列運行所需條件

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;當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。因此,為了達到理想的運行情況,變壓器并列運行時必須滿足下面技術條件：

2.1 兩個變壓器的電壓和變比應相同(變比差不得超過0.5%,調壓范圍與每級電壓均應相同),否則兩個變壓器二次繞組內將出現環流,造成電能損耗,嚴重時將導致繞組過熱并燒毀。

2.2 兩個變壓器的連接組別應相同(連接方式、極性、相序等均必須相同)。由于組別不同,將使兩個變壓器的低壓側產生相位差,由此產生電位差,而這一電位差會在低壓側形成較大的環流。

2.3 兩個變壓器的阻抗電壓應相等(最多不超過±10%)。這是因為并列運行變壓器的負荷是按其阻抗電壓值成反比分配的,若阻抗電壓值相差過大,則起不到均衡負荷的作用,嚴重時將會使阻抗電壓值較小的變壓器過負荷。

2.4 兩個變壓器的容量之差不宜過大(最多不超過3∶1)。如果差距過大,兩個變壓器的特性不可能完全相同,則兩個變壓器間的環流就會較大,極易造成容量較小的變壓器過負荷。

3 不滿足條件變壓器并列運行的不良后果分析

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：

3.1 電壓比不相等變壓器的并列運行

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。在電勢差的作用下，副邊繞組內便出現了循環電流。

在有負荷的情況下，由于循環電流的存在，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。即變壓器不能帶滿負荷，使總容量不能充分利用，不僅降低了輸出功率，還增加了電能損耗。特別是當變比相差較大時，還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過大而影響并列變壓器的正常工作，變壓器并列運行的變比相差不宜過大。

3.2 阻抗電壓不等情況下變壓器的并列運行

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，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。

4 變壓器并列運行的實際應用

在生產實踐中，往往變壓器已經存在，即使阻抗不相等，只要能保證最大負荷下短路阻抗最小的變壓器不會過載，那么就可以并聯使用。只要Uk%相同，基本上就是成正比分配負荷。

短路電壓百分比應該叫短路阻抗更嚴謹一些，短路阻抗的定義為：短路阻抗用Uk表示，它指在額定頻率和參考溫度下，一對繞組中某一繞組端子之間的等效串聯阻抗，此時另一繞組的端子短路。短路阻抗通常用百分數表示，此值等于短路試驗中為產生相應額定電流時所施加的電壓與額定電壓之比。當短路阻抗不同時，不會產生環流，但會產生附加損耗。原因是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。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10%。另外，如果并列變壓器的變比不同或聯接組別不同時都會產生環流。

兩臺要并列運行的的變壓器如容量不同不會產生附加損耗，但不同容量的變壓器阻抗值較大，負荷分配極不平衡，當運行方式改變、檢修、事故停電時，小容量的變壓器將起不到備用的作用。因此兩臺變壓器并列，其容量比不應超過3∶1。

5 結語

綜上所述，變壓器并列運行應注意以下事項：①變壓器運行前必須進行極性、接線組別及變比的測量試驗以確保變壓器安全并列運行；②變壓器在安裝后以及在進行過有可能使相位變動的工作后必須經過核相后才允許并列運行；③并列運行時，應合理選擇并、解列點；④變壓器并列運行前，必須根據各變壓器檔位的電壓比，確定并列運行的變壓器變比相等時所對應的檔位，并進行相應的檔位調整；⑤當并列運行的變壓器中性點是經消弧線圈接地的，須進行消弧線圈由接一臺主變運行切換到另一主變運行倒閘操作時，應遵循先停后送的原則，嚴禁將消弧線圈同時接入兩臺變壓器的中性點上。

［1］張耀山.變壓器并列運行的技術分析[J].現代經濟信息，2010（6）.

［2］劉玉軍.變壓器并列運行問題簡析[J].中國設備工程，2012（4）.