變壓器并列運(yùn)行程序計(jì)算器的設(shè)計(jì)

欒鵬飛，孫冬梅，張書梅

（鄂爾多斯電業(yè)局，內(nèi)蒙古鄂爾多斯017000）

1 概 述

一般判斷變壓器并列運(yùn)行有四個(gè)條件：接線組別相同、變比相同、阻抗電壓相同、容量比不超過(guò)3∶1。但實(shí)際工作中兩臺(tái)需要并列運(yùn)行的變壓器的變比以及阻抗電壓總是有一定差額，那么具體并列運(yùn)行變壓器高、中、低壓側(cè)變比相差多少、高-中、高-低、中低阻抗電壓相差多少可以并列？以及變比差、短路阻抗電壓差怎樣計(jì)算？不同型號(hào)、不同繞組變壓器并列運(yùn)行需要滿足哪些條件？這些實(shí)際工作中的問(wèn)題有待解決，變壓器并列運(yùn)行計(jì)算分析的效率更有待提高。

2 變壓器并列運(yùn)行的意義

當(dāng)變壓器需要檢修時(shí)可以先并聯(lián)上備用變壓器，再將要檢修的變壓器停電檢修，既能保證不間斷供電，又能保證變壓器的計(jì)劃?rùn)z修，提高了供電可靠性；或當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障時(shí)，并列運(yùn)行的其它變壓器仍可以繼續(xù)運(yùn)行，以保證重要用戶的用電；同時(shí)由于用電負(fù)荷的季節(jié)性，能將部分變壓器在負(fù)荷輕的季節(jié)退出運(yùn)行，這樣既能減少變壓器的空載損耗提高效率，又能減少無(wú)功勵(lì)磁電流，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性［1］。

3 變壓器并列運(yùn)行淺析

隨著地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地區(qū)對(duì)電能的需求量越來(lái)越大，現(xiàn)有的變壓器容量不能滿足目前用電的需求，主變?cè)鋈菔墙鉀Q該問(wèn)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(jīng)常存在一定的差異，變電站在操作過(guò)程中常常需要將變壓器短時(shí)并列［2］。根據(jù)變壓器運(yùn)行規(guī)程的規(guī)定，變壓器繞組接線組別必須相同、變壓器變比應(yīng)相等即額定電壓分別相等（允許誤差在±0.5%以內(nèi)）、短路阻抗電壓應(yīng)接近（允許誤差在±10%以內(nèi)）、容量比不宜超過(guò)3∶1。

變壓器并列運(yùn)行時(shí)，如果繞組的接線組別不同，則在變壓器二次側(cè)繞組的閉合回路中產(chǎn)生循環(huán)電流，它們二次側(cè)線電壓的相位差至少是30°，在此情況下如果兩臺(tái)變壓器的變比相等，在變壓器二次側(cè)同極性端產(chǎn)生的電壓差為ΔU＝2U2sin15°＝0.518 U2；由于變壓器本身的短路阻抗很小，這樣大的電壓差將在兩臺(tái)變壓器的二次側(cè)繞組中產(chǎn)生很大的循環(huán)電流，其可達(dá)到額定電流的4～5倍［3］；若兩臺(tái)變壓器的接線組別不同，產(chǎn)生的電壓差為180°，則在變壓器二次側(cè)同極性端產(chǎn)生的電壓差ΔU＝2U，此情況下產(chǎn)生的循環(huán)電流將達(dá)到額定電流的15～20倍［3］。由此可見(jiàn)，不同接線組別的變壓器并列運(yùn)行時(shí)，不僅大大增加了變壓器的損耗，而且還可能燒壞變壓器的繞組，這在安全上是絕對(duì)不允許的，所以要求并列運(yùn)行的各變壓器接線組別必須相同。

短路電壓不同將造成并列變壓器功率分配不合理，使并列變壓器負(fù)荷電流嚴(yán)重分配不均，影響變壓器容量不能充分發(fā)揮；變比不同時(shí)將造成并列變壓器之間產(chǎn)生較大的環(huán)流，容易造成并列變壓器過(guò)負(fù)荷［2］。鑒于變壓器存在參數(shù)及變比等方面的差異，變壓器在并列前需要進(jìn)行核算，確保并列后主變均不超過(guò)功率限額。變壓器參數(shù)不匹配時(shí)的并列問(wèn)題研究多針對(duì)2臺(tái)雙繞組變壓器。然而，在實(shí)際中經(jīng)常涉及三繞組變壓器與兩繞組變壓器的并列、2臺(tái)三繞組變壓器中、低壓側(cè)并列等較為復(fù)雜的情況；目前研究較多的是對(duì)變比不同的環(huán)流進(jìn)行計(jì)算；而在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，不能僅僅將環(huán)流大小作為變壓器能否并列的依據(jù)，變壓器的短路電壓百分比差異也會(huì)給主變的負(fù)荷分配帶來(lái)較大的影響［2］。因此針對(duì)實(shí)際情況，對(duì)變壓器并列運(yùn)行進(jìn)行快速計(jì)算分析迫在眉睫。

4 變壓器并列運(yùn)行程序設(shè)計(jì)理論依據(jù)

4.1 變壓器并列運(yùn)行技術(shù)參數(shù)

變壓器并列運(yùn)行的主要技術(shù)參數(shù)包括：

（1）連接組別：（Y，d11）、（YN，yn0，d11）、（YN，yn0，d11）與（YN，yn0）或（YN ，d11），判斷接線組別是否相同，如“是”或“否”；

（2）額定電壓（分接頭電壓）：U1（變壓器一次電源電壓）、uA1N、uA2N、uA3N，uB1N、uB2N、uB3N；

（3）二、三次側(cè)額定電流（分接頭對(duì)應(yīng)電流）：IA2N、IB2N、IA3N、IB3N；

（4）短路阻抗電壓uk%：uAk12%、uAk13%，uBk12%、uAk13%；

（5）變壓器容量：SA1N、SB1N、SA2N、SB2N、SA3N、SB3N；

4.2 兩臺(tái)雙繞組變壓器（型號(hào)不同）

兩臺(tái)雙繞組變壓器（型號(hào)不同）能否并列運(yùn)行的判斷條件包括：

（1）連接組別相同（如：（Y，d11））“是”或“否”；

（2）兩臺(tái)變壓器具有同樣的一次側(cè)額定電壓和二次側(cè)額定電壓，即兩臺(tái)變壓器的變比相等（允許差別≤±0.5%）；

式中，

變壓器接線組別相同，若變比不等，則在空載并列運(yùn)行時(shí)將產(chǎn)生循環(huán)電流

如果電源電壓不是額定電壓或電源電壓與一次電壓分接頭電壓不對(duì)應(yīng)，則產(chǎn)生的環(huán)流需乘以校正系數(shù)K u。

（3）兩臺(tái)變壓器阻抗電壓百分?jǐn)?shù)uk%相等（允許差別≤±10%）；

（4）兩臺(tái)變壓器對(duì)應(yīng)容量比不應(yīng)超過(guò)3∶1；

若滿足以上四條則允許并列運(yùn)行。

4.3 兩臺(tái)三繞組變壓器（型號(hào)不同）

兩臺(tái)三繞組變壓器（型號(hào)不同）能否三側(cè)都并列運(yùn)行的判斷條件包括：

（1）連接組別相同（如：（YN，yn0，d11））“是”或“否”；

（2）兩臺(tái)變壓器具有同樣的一次側(cè)額定電壓、二次側(cè)額定電壓和三次側(cè)額定電壓，即兩臺(tái)變壓器的變比KA12、KA13與 KB12、KB13分別相等（允許差別≤±0.5%）；

式中，

變壓器接線組別相同，若變比不等，則在空載并列運(yùn)行時(shí)將產(chǎn)生循環(huán)電流

如果電源電壓不是額定電壓或電源電壓與一次電壓分接頭電壓不對(duì)應(yīng)，則產(chǎn)生的環(huán)流需乘以校正系數(shù)

或

如果電源電壓不是額定電壓或電源電壓與一次電壓分接頭電壓不對(duì)應(yīng)，則產(chǎn)生的環(huán)流需乘以校正系數(shù)K u

（3）兩臺(tái)變壓器阻抗電壓百分?jǐn)?shù)uAk12%、uAk13%與uBk12%、uBk13%分別相等（允許差別≤±10%）；

（4）兩臺(tái)變壓器容量比不應(yīng)超過(guò)3∶1；

若滿足以上四條則允許并列運(yùn)行。

4.4 兩臺(tái)三繞組變壓器高中側(cè)能否并列運(yùn)行

兩臺(tái)三繞組變壓器高中側(cè)能否并列運(yùn)行的判斷條件包括：

（1）連接組別是否相同（如：（YN，yn0，d11））；

（2）兩臺(tái)變壓器具有同樣的高壓側(cè)額定電壓、中壓側(cè)額定電壓，即變比KA12與KB12相等（允許差別≤±0.5%）；

式中，

變壓器接線組別相同，若變比不等，則在空載并列運(yùn)行時(shí)將產(chǎn)生循環(huán)電流

如果電源電壓不是額定電壓或電源電壓與一次電壓分接頭電壓不對(duì)應(yīng)，則產(chǎn)生的環(huán)流需乘以校正系數(shù)K u。

（3）兩臺(tái)變壓器阻抗電壓百分?jǐn)?shù)uAk12%與uBk12%相等（允許差別≤±10%）；

（4）兩臺(tái)變壓器對(duì)應(yīng)側(cè)容量比不超過(guò)3∶1；

滿足以上四個(gè)條件允許并列（高中側(cè)）。

4.5 兩臺(tái)三繞組變壓器高低側(cè)能否并列運(yùn)行

兩臺(tái)三繞組變壓器高低側(cè)能否并列運(yùn)行的判斷條件：

（2）兩臺(tái)變壓器具有同樣的高壓側(cè)額定電壓、低壓側(cè)額定電壓，即變比KA13與KB13相等（允許差別≤±0.5%）；

式中，

變壓器接線組別相同，若變比不等，則在空載并列運(yùn)行時(shí)將產(chǎn)生循環(huán)電流

如果電源電壓不是額定電壓或電源電壓與一次電壓分接頭電壓不對(duì)應(yīng)，則產(chǎn)生的環(huán)流需乘以校正系數(shù)K u

（3）兩臺(tái)變壓器阻抗電壓百分?jǐn)?shù)uAk13%與uBk13%相等（允許差別≤±10%）；

（4）兩臺(tái)變壓器對(duì)應(yīng)側(cè)容量比不超過(guò)3∶1；

滿足以上四個(gè)條件允許并列（高低側(cè)）。

綜上所述，醫(yī)護(hù)人員在臨床工作中應(yīng)該重視保護(hù)醫(yī)院感染的易感人群，盡早控制原發(fā)病，縮短住院時(shí)間，同時(shí)在進(jìn)行各種侵入性操作時(shí)，嚴(yán)格落實(shí)消毒隔離制度，入住ICU的術(shù)后患者，盡可能安排單間或同病種安置，最大限度切斷病原菌傳播途徑，對(duì)降低骨科老年患者術(shù)后醫(yī)院感染率具有重要意義。本研究樣本量較小，有待多中心、大樣本、前瞻性的研究，以更準(zhǔn)確地評(píng)估骨科老年患者手術(shù)后感染的危險(xiǎn)因素，并預(yù)防和控制醫(yī)院感染的發(fā)生。

4.6 一臺(tái)雙繞組變壓器B與一臺(tái)三繞組變壓器A相應(yīng)電壓側(cè)能否并列運(yùn)行

判斷一臺(tái)雙繞組變壓器B與一臺(tái)三繞組變壓器A相應(yīng)電壓側(cè)能否并列運(yùn)行的條件：

（1）對(duì)應(yīng)繞組連接組別相同：如【（YN，yn0，d11）與（YN，yn0）或（YN ，d11）】；

（2）兩變壓器對(duì)應(yīng)側(cè)有相同的額定電壓，以1、2繞組為例，即KA12與KB12相等（允許差別≤±0.5%）；

式中，

（3）兩變壓器對(duì)應(yīng)側(cè)阻抗電壓百分?jǐn)?shù)相等，以1、2繞組為例，則uAk12%與uBk12%相等（允許差別≤±10%）；

（4）兩臺(tái)變壓器對(duì)應(yīng)側(cè)容量比不超過(guò)3∶1；

滿足以上四個(gè)條件允許對(duì)應(yīng)側(cè)并列運(yùn)行。

4.7 一臺(tái)三繞組變壓器A1、3繞組與雙繞組變壓器能否并列運(yùn)行

判斷一臺(tái)三繞組變壓器A1、3繞組與雙繞組變壓器能否并列運(yùn)行的條件：

（1）對(duì)應(yīng)繞組連接組別相同：如【（YN，yn0，d11）與（YN，yn0）或（YN ，d11）】；

（2）兩變壓器對(duì)應(yīng)側(cè)有相同的額定電壓，以1、3繞組為例，即KA13與KB12相等（允許差別≤±0.5%）；

式中，

（3）兩變壓器對(duì)應(yīng)側(cè)阻抗電壓百分?jǐn)?shù)相等，以1、3繞組為例，則uAk13%與uBk12%相等（允許差別≤±10%）；

（4）兩臺(tái)變壓器對(duì)應(yīng)側(cè)容量比不超過(guò)3∶1；

滿足以上四個(gè)條件允許對(duì)應(yīng)側(cè)并列運(yùn)行。

5 變壓器并列運(yùn)行軟件簡(jiǎn)介

根據(jù)一般的計(jì)算兩雙繞組變壓器并列運(yùn)行變比差、阻抗電壓差公式，推導(dǎo)出三繞組與三繞組、三繞組與兩繞組并列運(yùn)行變比差、阻抗電壓差計(jì)算公式以及產(chǎn)生的環(huán)流，解決針對(duì)不同型號(hào)、不同繞組變壓器并列運(yùn)行計(jì)算分析難的問(wèn)題，依據(jù)并列運(yùn)行約束條件以及相關(guān)計(jì)算公式，用C＃語(yǔ)言設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)此款變壓器并列運(yùn)行程序計(jì)算器，最終打包形成軟件，實(shí)現(xiàn)變壓器并列運(yùn)行自動(dòng)計(jì)算分析功能。變壓器并列運(yùn)行軟件界面如圖1所示。

此變壓器并列運(yùn)行計(jì)算器軟件操作簡(jiǎn)單，錄入相應(yīng)參數(shù)即可計(jì)算相關(guān)判別條件，最終給出判別結(jié)果，程序用C＃語(yǔ)言設(shè)計(jì)，安裝簡(jiǎn)單無(wú)需任何插件便于推廣。

圖1 變壓器并列運(yùn)行軟件計(jì)算結(jié)果

6 結(jié) 論

本文提出了電力系統(tǒng)實(shí)際工作中變壓器并列判別問(wèn)題，通過(guò)分析變壓器并列運(yùn)行情況，提出變壓器并列運(yùn)行理論依據(jù)，用C＃語(yǔ)言設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)變壓器并列運(yùn)行程序計(jì)算器，最終打包成軟件形式，實(shí)現(xiàn)變壓器并列運(yùn)行自動(dòng)計(jì)算分析功能。此款C＃語(yǔ)言設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的變壓器并列運(yùn)行計(jì)算器可實(shí)現(xiàn)如下功能：（1）計(jì)算分析不同型號(hào)、不同繞組變壓器并列運(yùn)行問(wèn)題；（2）對(duì)新建、改建變壓器并列運(yùn)行提供依據(jù)，通過(guò)輸入變壓器相關(guān)參數(shù)軟件自動(dòng)計(jì)算并給出變壓器并列運(yùn)行變比差、阻抗電壓差、環(huán)流，依據(jù)變壓器并列條件判斷變壓器哪側(cè)可以并列，最終給出并列結(jié)果；（3）調(diào)度員可現(xiàn)場(chǎng)輸入主變分頭電壓，為變壓器并列調(diào)節(jié)主變分頭提供依據(jù)。此變壓器并列運(yùn)行程序計(jì)算器最終實(shí)現(xiàn)變壓器并列運(yùn)行由手算轉(zhuǎn)變?yōu)檐浖?jì)算，既提高工作效率又保證了準(zhǔn)確性，也實(shí)現(xiàn)了變壓器并列運(yùn)行計(jì)算分析的標(biāo)準(zhǔn)化。

［1］ 張雷光.變壓器的并列運(yùn)行分析［J］.黑龍江科技信息，2011，1：

［2］ 黃明華，李 紅，伏祥運(yùn)，等.參數(shù)不同變壓器并列運(yùn)行時(shí)負(fù)荷分配計(jì)算［J］.江蘇電機(jī)工程，2012，（1）：52-55.

［3］ 胡景生，？，等.變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行［M］.北京：中國(guó)電力出版社，1998.