變壓器的并列運行分析0 引言在發(fā)電廠和變電所中，變壓器是重要電氣設(shè)備，為了提高供電的可靠性和靈活性，減少能量損耗，保證經(jīng)濟運行，通常將二臺或數(shù)臺變壓器一次側(cè)以及二次側(cè)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(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障時，并列運行的其它變壓器仍可以繼續(xù)運行，以保證重要用戶的用電;或當(dāng)變壓器需要檢修時可以先并聯(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(jié)性很強，在負荷輕的季節(jié)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，提高效率，又可以減少無功勵磁電流，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性。但是，變壓器并列運行應(yīng)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(jié)合某一變電站進行分析)
2.1 某一變電站兩臺變壓器技術(shù)參數(shù)及電氣主接線：
變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)
變壓器分接開關(guān)各檔位對應(yīng)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(dāng)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(dāng)兩臺變壓器空載時，二次回路就會有電壓差，因此而產(chǎn)生環(huán)流Ic。變比相差越大，產(chǎn)生環(huán)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(nèi)。
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**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(shè)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(chǎn)生環(huán)流
以上計算可知，上述兩臺變壓器變比不等相差2.5%時，產(chǎn)生環(huán)流可達額定電流的17.8%。由于環(huán)流在變壓器空載時便存在，它占據(jù)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(jié)果使變壓器的總?cè)萘坎荒艹浞掷谩?/span>
2.2.2 短路電壓不等時變壓器并列運行分析 當(dāng)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(chǎn)生環(huán)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(shù)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(jù)I*1Z*dl1=I*2Z*dL2代入有關(guān)數(shù)據(jù)
由此可見，當(dāng)短路電壓數(shù)值大的變壓器滿載時，短路電壓數(shù)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(dāng)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(chǎn)生環(huán)???。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(chǎn)生環(huán)流
例：當(dāng)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(nèi)雖然沒有接負載，但在回路中也會出現(xiàn)幾倍于額定電流的環(huán)流，這個環(huán)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(jù)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(diào)壓實現(xiàn));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(jīng)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(jīng)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(dāng)總負荷增加時，滿足下式則應(yīng)增加一臺，即：
S>Sn
3.1.2 當(dāng)總負荷下降時，滿足下式則應(yīng)解列一臺，即：
QO=I0%Sn×1/100 Qk=Vk%Sn×1/100
式中S——變壓器的總?cè)萘?kVA)
Sn——每臺變壓器的額定容量(kVA)
N——運行中的變壓器臺數(shù)
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(jīng)濟當(dāng)量(一般在系統(tǒng)*大負荷時取0.1，在*小負荷時取0.06)
現(xiàn)以上述某變電站兩臺變壓器為例，計算其并、解列運行的經(jīng)濟點。從變壓器技術(shù)參數(shù)可知:
PO1=PO2=7.01 kW PK1=PK238.37kW
IO1%=IO2%=0.24
VK1%=7.44 VK2%=7.81
也即當(dāng)變電站10KV總負荷大于2817KVA時，應(yīng)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(jīng)濟運行的目的。
4 變壓器并列運行應(yīng)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**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(jīng)過核相后才允許并列運行。③并列運行時，應(yīng)合理選擇并、解列點。④變壓器并列運行前，必須根據(jù)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(yīng)的檔位，并進行相應(yīng)的檔位調(diào)整。⑤當(dāng)并列運行的變壓器中性點是經(jīng)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(yīng)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(dāng)其中一臺因保護動作跳閘時，應(yīng)迅速調(diào)整負荷，以確保繼續(xù)運行的變壓器**運行。