變壓器的并列運行分析

變壓器的并列運行分析 引言

　　在發電廠和變電所中，變壓器是重要電氣設備，為了提高供電的可靠性和靈活性，減少能量損耗，保證經濟運行，通常將二臺或數臺變壓器一次側以及二次側同極性的端子之間通過同一母線分別互相連接的方式來運行。其意義是：當一臺變壓器發生故障時，并列運行的其它變壓器仍可以繼續運行，以保證重要用戶的用電;或當變壓器需要檢修時可以先并聯上備用變壓器，再將要檢修的變壓器停電檢修，既能保證變壓器的計劃檢修，又能保證不間斷供電，提高供電的可靠性。又由于用電負荷季節性很強，在負荷輕的季節可以將部分變壓器退出運行，這樣既可以減少變壓器的空載損耗，提率，又可以減少無功勵磁電流，改善電網的功率因數，提高系統的經濟性。但是，變壓器并列運行應同時滿足下列條件：①變壓器變比相同（允許有±0.5%的差值）;②變壓器的短路電壓相等（允許有±10%的差值）;③變壓器的接線組別相同。除滿足以上三個條件外，對于并列運行變壓器容量比一般不超過3:1。


　　2 變壓器并列運行條件分析（下面結合某一變電站進行分析）


　　2.1 某一變電站兩臺變壓器技術參數及電氣主接線：

　　變壓器的技術數據

　　變壓器分接開關各檔位對應表

　　2.2 不滿足變壓器并列運行條件分析

　　2.2.1 變壓比不同時的變壓器并列運行分析 當并列運行變壓器的接線組別相同、短路電壓相等，而變比不等時，那么并列運行變壓器的二次電壓不等。當兩臺變壓器空載時，二次回路就會有電壓差，因此而產生環流Ic。變比相差越大，產生環流也越大，影響變壓器容量的合理利用，所以并列變壓器變比相差必須限制在0.5%之內。


　　式中:ZdL1、ZdL2分別為兩臺變壓器的短路阻抗;


　　Ue1、Ue2分別為兩臺變壓器的二次額定電壓;
　　若兩臺變壓器中第二臺的容量大，即Ie2>Ie1

　　式中UdL1、UdL2分別為兩臺變壓器的短路電壓

　　以上述變電站為例：設1#主變檔位為I檔，2#主變檔位為I檔：

　　由于S1=S2=6300KVA則

　　因此上述變電所兩臺主變變比不等時，產生環流

　　以上計算可知，上述兩臺變壓器變比不等相差2.5%時，產生環流可達額定電流的17.8%。由于環流在變壓器空載時便存在，它占據了變壓器的容量，增大了變壓器損耗，不能使所有并列運行的變壓器都帶上額定負荷，結果使變壓器的總容量不能充分利用。

　　2.2.2 短路電壓不等時變壓器并列運行分析 當并列運行中的變壓器接線組別和變比都相同，而短路電壓不等時，變壓器二次回路不會產生環流，但會影響兩臺變壓器的負荷分配。

　　從兩臺并列運行變壓器簡化等值電路圖可以看出：

　　I1ZdL1=I2ZdL2即負載電流與短路阻抗ZdL成反正

　　由于Ue1=Ue2 則Ie1Ze1=Ie2Ze2
　　式中I*1、I*2兩臺變壓器的負荷電流相對值;

　　Z*dl1、Z*dL2兩臺變壓器的短路阻抗相對值，數值與短路電壓相等。

　　從上式說明，負載電流的相對值與短路電壓成反比，由于短路電壓不等，所以負載電流相對值不等，并且說明短路電壓不等的變壓器并列運行，不能同時達到滿載。

　　如上述某變電站，1#主變UdL1=7.44%，2#主變UDl2=7.81%，

　　則兩臺變壓器短路電壓不等，根據I*1Z*dl1=I*2Z*dL2代入有關數據

　　由此可見，當短路電壓數值大的變壓器滿載時，短路電壓數值小的變壓器會過載。為使負荷合理分配，在兩臺變壓器短路電壓相差不超過±10%的情況下，可選擇容量大的變壓器短路電壓小些，一般要求并列變壓器容量比不宜超過3:1，也就是限制了變壓器的短路電壓相差值不至過大。

　　2.2.3 接線組別不同時變壓器并列運行分析 當并列運行變壓器的變比和短路電壓相同，而接線組別不同時，變壓器并列運行的回路中會產生環流。繞組接線組別不同的變壓器并列運行時，同名相電壓間的位移角φ等于連接組號N之差乘以30°

　　則φ=（N1-N2）30°

　　如果并列運行變壓器容量相同，短路電壓相等，而只有接線組別不同，則產生環流

　　例：當30°時短路電壓為UdL=7.44%時

　　只有在故障情況下，才允許短時通過這樣大的電流，由此可見，在作用下，并列運行變壓器的二次繞組內雖然沒有接負載，但在回路中也會出現幾倍于額定電流的環流，這個環流會燒壞變壓器。因此接線組別不同的變壓器不能并列運行。

　　根據變壓器并列運行條件，上述變電站兩臺主變符合三個條件可并列運行:①變壓器的接線組別相同，均為Ynd11;②變壓器變比相同（通過有載調壓實現）;③變壓器的短路電壓相等（相差+4.7%<+10%），且容量相等。 

　　3 n臺變壓器并、解列運行的經濟點計算

　　運行中的變壓器損失可分成鐵損和銅損。一般說來，鐵損基本不變，但銅損隨著負荷電流的平方而變化。因此，在一定負荷下，多并列運行一臺變壓器的總鐵損增加而銅損將減少。變壓器并、解列的經濟點按下列公式計算:

　　3.1 在n臺變壓器容量、型式（型號）一樣（相同）時;

　　3.1.1 當總負荷增加時，滿足下式則應增加一臺，即：

　　S>Sn


　　3.1.2 當總負荷下降時，滿足下式則應解列一臺，即：


　　QO=I0%Sn×1/100 Qk=Vk%Sn×1/100

　　式中S——變壓器的總容量（kVA）

　　Sn——每臺變壓器的額定容量（kVA）

　　N——運行中的變壓器臺數

　　PO——空載有功損失（kW）

　　QO——空載無功損失（kvar）

　　IO%——空載電流

　　PK——短路有功損失（kW）

　　QK——短路無功損失（kvar）

　　VK%——百分阻抗

　　K——無功電力經濟當量（一般在系統Z大負荷時取0.1，在Z小負荷時取0.06）

　　現以上述某變電站兩臺變壓器為例，計算其并、解列運行的經濟點。從變壓器技術參數可知:

　　PO1=PO2=7.01 kW PK1=PK238.37kW

　　IO1%=IO2%=0.24

　　VK1%=7.44 VK2%=7.81

　　也即當變電站10KV總負荷大于2817KVA時，應增投一臺變壓器，即兩臺變壓器并列運行，10KV總負荷小于2817KVA時，由單臺變壓器運行，從而達到變壓器經濟運行的目的。


　　4 變壓器并列運行應注意的事項

　　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（如裝拆進出線）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。⑥并列運行中的變壓器，當其中一臺因保護動作跳閘時，應迅速調整負荷，以確保繼續運行的變壓器安全運行。


　　參考文獻:

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