電力變壓器并列運行的研究

宋昭

（湖北省電力勘測設計院，湖北 武漢 430040）

1 變電器并列運行條件

變壓器并列運行理論最佳運行情況為：（1）變壓器在進行并列操作后，且工作中沒有負荷存在，不同的變壓器間的電流不存在循環電流。（2）變壓器在注入負荷后，不同的變壓器可以合理的分配自身的負荷情況，即依照各個變壓器的自身容量情況來分配對應比例的負荷。

因此，為了變電器的工作能夠達到理論最佳運行情況，需要根據相關規范的要求，使變壓器在并列運行的情況下能夠實現如下條件。（1）聯接組標號相同。（2）電壓比應相同，差值不得超過±0.5%。（3）阻抗電壓值偏差小于10%。（4）容量比在0.5～2之間。

下文為變壓器在實際運行過程中，并列運行時存在不符合相關條件的情況下出現的問題。

1.1 聯接組標號都不相同的變壓器的運行問題

當并變壓器電壓的比例一致的時候，阻抗的電壓也是相等的，而接線的方式不同時，即為變壓器間的二次電壓，有相角差α和電壓差△U，在電壓差的作用下發生了循環電流Ic： Ic=△E/（ZdI+ZdII）

式中的In、UZK使用的對象可以是任意運行變壓器中的一個相關參數。

當出現兩臺變壓器組的變比相同，且其阻抗電壓相等，它們的接線方式用表達式分組為Y/Y0-12和Y/△-11，則α=360°-330°=30°,UZK%=（5～6）%，Ic=100sin（α/2）/UZK得 IC=（4～5）In，那么可計算出循環電流是變壓器額定電流的4～5倍，進而可得如果兩臺變壓器并列運行，且它們的接線方式使用組別的表達方式不同，會出現變壓器的循環電流和其額定電流相等的情況，但在這種情況下不會出現自動跳閘情況，僅可手動操作，但如果沒有及時跳閘，會使其繞組的溫度越來越高，可能會出現損壞。

通過上文描述可了解到，當變比不同，不同的兩個變壓器在并列運行中會產生環繞形式的電流，會大大的破壞變壓器的效果。但如果他們的百分阻抗存在差異，變壓器則不會依照自身容量對負荷進行相關比例的分配，變阻器的負荷隨著阻抗的增加成反比。但在實際使用過程中，變壓器的并列運行會遇到變比和百分阻抗都有差異的情況，則可對變壓器進行分接頭處理。如果出現三個條件都不相符，會出現上文提到的燒毀變壓器的現象。因此需要避免這種情況的發生，如果一定需要將其進行連接，那么就需要根據接線組別差異不一致的條件進行對比，而后采用始末端對調等方式進行處理，使變壓器的接線方式劃分到相同組別即可。

1.2 電壓變比不相同的變壓器并列運行

因三相變壓器的原理同單相變壓一樣，所以為了研究方便，使用兩個單相變壓器的運行案例進行研究分析。使這兩個變壓器的高壓側的抽頭電壓與其低壓側額定電壓之比，分別為k1和k2，且。不計變壓器的導納支路的等值電路如圖1（b），及是歸算到高壓側（即圖中B側）的變壓器阻抗值。

圖1 變比不同的變壓器并列運行時的功率分布

通過我們在上邊寫出的算式能夠了解到：在運行有運轉負荷這樣的問題下，因為存在著循環電流ic的情況，這樣使得變比相對于其他較小的變壓器的輸出功率會增加，然而使變比相對于其他較大的變壓器輸出功率必定會減小。這樣會造成變壓器在一起運行時不能夠按照容器容量的正比去分擔負荷。類似于母線的總負荷的電流是i的情況下，會出現如下運算。變壓器1如果運轉超出負荷，變壓器2的狀態則處于欠負荷。反之變壓器2如果滿負荷運轉，使得變壓器1就會過負荷運轉。從上述的問題可以看出，變比一樣的變壓器同時運轉，會因為有循環電流ic的原因，使得變壓器不能夠帶滿負荷，這樣就會產生不能夠充分地利用到總容器的容量。但會因為這個變壓器的循環電流不是負荷電流的原因，仍占用變壓器的容器內存，就降低了變壓器工作的輸出功率，同時還增大了變壓器的消耗，在變比相差很大的時候，很有可能會損壞掉正常工作的變壓器，更有甚者會讓變壓器直接破壞，讓我們規定的變比差距不能 ＞0.5%。

1.3 組織抵抗電壓，不相等的時候變壓器一起運行

由于變壓器與額定電壓成比例的負載分布，即在與變壓器并聯運行時，如果不同的阻抗電壓不是根據額定容量“與負載成正比”而與電流成反比，則阻抗電壓，即I1 /I2=UZK2/UZK1或UZK 1*I1=UZK2*I2，設兩臺變壓器并列運行，其容量為，阻抗電壓為UZK1、UZK2，則各臺變壓器的負荷按下式計算：

對上式進行分析：在兩臺不相等的變壓器一起運轉的時候，組織抵抗的電壓大的分配負荷小，因為變壓器不允許過長時間的負荷運轉，因此只能使組織抵抗的電壓大的變壓器欠負荷運行，但會限制了總輸出功率，增加能量的損耗，使變壓器不能夠經濟的運行。因此要改善這一情況，需限制阻抗電壓不能相差10%。

1.4 容量比不超出0.5～2之間

相關經驗指出，兩臺變壓器并列運行時，其容量比應限制在0.5～2之間。從相關理論的角度出發，變壓器在并列運行的過程中，其運行與其容量間的差別無影響，而在實際的工作中，如果容量差別超出一定范圍，變壓器在分配負荷時會受到線路連接中的某些因素的影響，如阻抗等，導致變壓器在實際工作中自行分配比例時失去原有平衡。所以建議使用的變壓器容量盡可能的小，不超過0.5～2。但考慮變電器在進行檢修等其他操作時，可能會因變壓器容量較小達不到預期效果。

2 烈山變電站變壓器并列運行分析

兩臺主變的參數列于表1。

由表1得：（1）新增2號主變和1號主變的變比相同，均為 230±8×1.25%/121/10.5kV。（2）兩臺變壓器的接線組別都為YN，yn0，d11。（3）一期1號主變的阻抗電壓為Ud1-2=14%、Ud1-3=54%、Ud2-3=38%，二期擴建2號主變的阻抗電壓擬定參數 為 Ud1-2=14%、Ud1-3=54%、Ud2-3=38%以 及Ud1-2=14%、Ud1-3=57%、Ud2-3=41%，當 2#主變采用擬定參數1時，1#主變同2#主變的阻抗電壓值是相同的，能滿足擴建要求，但是進行變電站短路電流計算時，由于主變容量增大，變壓器阻抗減小，導致短路電流增大，10kV側短路電流超標，不滿足擴建要求，當2#主變采用擬定參數2時，高中阻抗電壓值相等，高低阻抗電壓值以及中低阻抗電壓值較1#主變均增加了3%（在規范允許的±10%范圍內），相當于增加了主變低壓側的阻抗，從而減小低壓側的短路電流，滿足了擴建的要求；（4）兩臺變壓器的容量比為240/180小于大于0.5小于2。

表1

3 結語

（1）聯接組標號，必須相同。（2）電壓比，宜相同，且差值不得超過±0.5%。（3）阻抗電壓值，各側偏差宜小于10%。（4）容量比，宜在0.5～2之間。同時擴建后，要根據主變的容量合理地分配主變所帶的負荷。