電力變壓器并聯(lián)運(yùn)行應(yīng)具備的條件

許旭東

摘 要：本文通過學(xué)習(xí)電力變壓器電路理論及運(yùn)行特性，結(jié)合多年的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)發(fā)電廠及工廠變電所電力變壓器獨(dú)立及并聯(lián)運(yùn)行的分析，及其優(yōu)越性比較。

關(guān)鍵詞：電力變壓器；并列條件；優(yōu)越性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.182

把兩臺(tái)或兩臺(tái)以上變壓器的一次側(cè)及二次側(cè)以母線連接的方式進(jìn)行連接的方式對(duì)用電負(fù)荷供電在發(fā)電廠、配電站、變電所中較為常見。通常將此種方式稱為并列運(yùn)行。

1 變壓器為什么要并聯(lián)運(yùn)行

（1）在電廠、配電站、變電所中，當(dāng)一臺(tái)變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，只要將故障變壓器隔離而不需要將整個(gè)配電站、變電所停運(yùn)，余下的變壓器可繼續(xù)供電，以保證重要設(shè)備的用電，這樣提高了供電的可靠性。

（2）有利于變壓器的檢修。在變壓器維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，為了保證有計(jì)劃的輪流檢修，可先并聯(lián)上一臺(tái)備用變壓器，再把需檢修的變壓器隔離，這樣便可保證不間斷供電的情況下完成檢修。

（3）在現(xiàn)今，由于用電負(fù)荷的波動(dòng)性很大，隨著用電負(fù)荷的變化確定變壓器運(yùn)行的臺(tái)數(shù)，即可減少變壓器的空載損耗，提高效率，又可以改善高壓電網(wǎng)的功率因素。

（4）發(fā)電廠、變電所中，用電負(fù)荷一般是逐步發(fā)展的。在電廠中由于改擴(kuò)建工程，也需要增加廠用變的臺(tái)數(shù)，而增加的廠用變，為了考慮供電的可靠性，新裝廠變必須可與老廠變能并聯(lián)運(yùn)行。

2 電力變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件

電力變壓器容量和結(jié)構(gòu)型式互不相同。當(dāng)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，它們的高壓側(cè)和低壓側(cè)分別通過導(dǎo)線連接，也就是說，它們的初級(jí)、次級(jí)雙方都有相同的電壓。理想的并聯(lián)應(yīng)能滿足下列條件：

（1）保證各變壓器高、低壓側(cè)的電壓相等和相位相同，可保證變壓器在空載時(shí)不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流。

（2）在達(dá)到滿載狀態(tài)時(shí)，為了保證全部裝置容量達(dá)到最大程度的發(fā)揮而必須使其負(fù)載電流與相應(yīng)容量成正比。

（3）為保證總的負(fù)載為各負(fù)載電流的代數(shù)和，就應(yīng)該實(shí)現(xiàn)不同變壓器之間相同相位處理。

對(duì)于第二個(gè)條件，各變壓器有相同短路電壓即保證了各變壓器負(fù)載的均衡，即UKN=INZK （IN為額定電流，ZK為內(nèi)部阻抗），而并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，UKN是相等的（強(qiáng)制相等，即母線電壓相等）即對(duì)所有變壓器下式成立：

INIZKI=INⅡZKⅡ=…=INNZKN=UKN

即各變壓器的短路阻抗應(yīng)和它們的額定電流成反比或額定容量成反比。

對(duì)于第三項(xiàng)條件，各變壓器短路電阻與短路電抗的比值相等即可使變壓器負(fù)載電流同相。

實(shí)際運(yùn)行中，滿足①相同的電壓等級(jí)在并聯(lián)連接的各變壓器內(nèi)實(shí)現(xiàn)，且具有相同的連接組別數(shù)。②各變壓器都應(yīng)有相同的線電壓變比。不同的生產(chǎn)廠家雖然生產(chǎn)工藝不同，但變比不會(huì)有多大誤差這兩個(gè)條件即可完成并列運(yùn)行。

3 并列條件不能滿足時(shí)會(huì)有什么后果

（1）接線組別不同，但變比相同，阻抗電壓相等時(shí)的變壓器并列運(yùn)行。

接線組別不同，說明并列變壓器的二次線電壓不同相。如Y，d11和Y，yo接線的兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行相量圖見右圖，前者二次電壓，與后者二次電壓之間有30°的相位差，于是在二次線組中出現(xiàn)了電壓差，=-=2UabSin15°=0.52Ua1，在電力系統(tǒng)中，Uab至少是400V，大型變壓器達(dá)到幾千伏甚至上萬伏。因此，0.52Uab數(shù)值較大。這時(shí)會(huì)燒毀繞組，因?yàn)樽儔浩鞯膬?nèi)阻很小導(dǎo)致在二次繞阻回路中產(chǎn)生很大的環(huán)流。為了避免類似情況的發(fā)生，故而接線組別不能并列運(yùn)行不同的變壓器。

（2）變比不等，但接線組別相同，阻抗電壓相等的變壓器并列運(yùn)行。

變壓器的變比不等與變壓器的二次電壓有直接關(guān)系。若有多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，各變壓器的二次電壓必然不等，二次繞組中將有電壓差△U。在電壓差△U的作用下，各變壓器二次繞組中產(chǎn)生了環(huán)流，相應(yīng)的變壓器一次繞組也會(huì)相應(yīng)的感應(yīng)出環(huán)流。環(huán)流的出現(xiàn)使變壓器的損耗增加，嚴(yán)重的會(huì)使變壓器溫度升高，嚴(yán)重影響安全運(yùn)行。影響變壓器的使用壽命。但是每臺(tái)變壓器的制造出廠后，變比不可能完全相等，故要求并列運(yùn)行的變壓器的變比差△K不大于±0.5%。

（3）阻抗電壓（短路電壓）Ud%不等，但變比相等，接線組別相同，容量相等時(shí)，變壓器并列。

若短路電壓高，變壓器運(yùn)行時(shí)其二次電壓下降就大，反之變壓器運(yùn)行時(shí)其二次電壓下降就小。這一點(diǎn)由變壓器的外特性曲線可看出。 如右圖所示。E2表示變壓器的二次側(cè)空載時(shí)電壓，U2表示帶上負(fù)荷后的二次側(cè)電壓， I1，I2表示兩臺(tái)變壓器各自的負(fù)載電流，曲線1表示短路電壓高的變壓器外特性，曲線2表示短路電壓低的變壓器外特性。

由圖可知，當(dāng)短路電壓高的1#變壓器滿載時(shí)，對(duì)應(yīng)的二次電流是I1，則短路電壓低的2#變壓器電流為I2， I2>I1，2#變壓器過載。反之，當(dāng)2#變壓器滿載時(shí)，1#變壓器欠載。實(shí)際運(yùn)行中，短路電壓不等的變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，其變壓器的負(fù)荷分配與變壓器的短路電壓大小成反比，與額定容量成正比。即：

在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，為了使變壓器更好、更科學(xué)的并列運(yùn)行，要求運(yùn)行的各變壓器的容量盡可能相接近，最大容量與最小容量之比不要超出3：1，阻抗電壓盡可能接近，差值應(yīng)限制不超過10%。

由以上分析可知，把幾臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行具有優(yōu)越性，當(dāng)然在每個(gè)發(fā)電廠、變電所中，根據(jù)用電負(fù)荷的重要性，考慮到投資成本，接線方式的可行性、科學(xué)性，運(yùn)行操作的方便性，簡單化，根據(jù)實(shí)際負(fù)荷情況，設(shè)置變壓器的并列運(yùn)行。

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