变压器并列运行问题分析

３６　广西电力　ＧＵＡＮＧＸＩ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　２０１５年第３８卷第３期　Ｖｏｌ３８　ＮＯ．３　变压器并列运行问题分析　黄丽娟，邓海鹰，左江林，谢锡锋　（广西水利电力职业技术学院，南宁５３００２３）　摘要：对变压器并列运行的可行性进行研究。分析了变压器部分并列运行时短路穿越电流的影响，及完全并列运行时环流　及容量分配问题。以某扩建变电站为例，对两台参数不一致的变压器并列运行的可行性进行了定量计算，得出这两台变压器在　实际变比尽量一致的前提下可采取高、中、低压三侧均并列运行的方式。容量差别较大的变压器不建议采用部分并列的运行方　式，并列运行的变压器最好采用相同的变比。分析结果及建议为变压器安全运行提供了依据。　关键词：变压器；并列运行；可行性分析　中图分类号：ＴＭ４０６　文献标志码：Ｂ　文章编号：１６７１—８３８０（２０１５）０３—００３６—０３　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　Ｐａｒａｌｌｅｌ　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｂｌｅｍ　ＨＵＡＮＧ　Ｌｉｊｕａｎ，ＤＥＮＧ　Ｈａｉｙｉｎｇ，ＺＵＯ　Ｊｉａｎｇｌｉｎ，ＸＩＥ　Ｘｉ￣ｎｇ　（Ｇｕａｎｇｘｉ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｐｏｗｅｒ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｎａｎｎｉｎｇ　５３００２３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｐａｒａｌｌｅｌ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｒｏｓｓｉｎｇ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｏｆ　ｓｈｏｒｔ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐａｒｔｉａｌ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｐａｒａｌｌｅｌ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｏｔａｌ　ｐａｒａｌｌｅｌ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｎ　ｅｘｔｅｎｄｅｄ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｔａｋｅｎ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｐａｒａｌｌｅｌ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｗｏ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｉｓ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙ．Ｉｔ　ｉｓ　ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐａｒａｌｌｅｌ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ａｄｏｐｔｅｄ　ａｔ　ａｌｌ　ｈｉｇｈ，ｍｅｄｉｕｍ　ａｎｄ　ｌｏｗ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｓｉｄｅｓ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｐｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｒｙｉｎｇ　ｔｏ　ｋｅｅｐ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｒａｔｉｏｓ　ｏｆ　ｔｗｏ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ａｓ　ｐｏｓｓｉｂｌｅ．Ｔｈｅ　ｐａｒｔｉａｌ　ｐａｒａｌｌｅｌ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅ　ｉｓ　ｎｏｔ　ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ　ｔｏ　ｂｅ　ａｄｏｐｔｅｄ　ａｍｏｎｇ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ　ｗｉｔｈ　ｌａｒｇｅ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｒａｔｉｏ　ｉｓ　ｂｅｓｔ　ｕｓｅｄ　ａｍｏｎｇ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ　ｏｆ　ｐａｒａｌｌｅｌ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ａｎｄ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｐａｒａｌｌｅｌ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ；ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　变压器并列运行可以提高供电可靠性、增大供　电容量和降低供电损耗　。规程　规定变压器并列　运行的基本条件是：电压比相同，差值不得超过±　０．５％；阻抗电压值偏差小于１０％；联结组标号相　有讨论　。本文将探讨两台变压器部分并列和完　全并列运行时所引起的穿越短路电流、环流和负荷　分配影响，并对某１１０　ｋＶ变电站变压器并联运行的　可行性进行分析。　同。在实际运行中，对容量、变比、短路阻抗等参数　不同的两台变压器并联运行引起的环流、负荷分配　１　变压器并列运行的影响　１．１　变压器部分并列运行的影响　变压器部分并列运行指两台三相变压器只有两　等问题缺乏定量分析，出于谨慎考虑，此时一般将变　压器分列运行。特别是投运年限较长的变电站，扩　容后新旧变压器的容量、参数差别较大，运行人员基　本都将其分列运行。　目前有关文献中，只讨论了变压器完全并列运　侧并列运行，一般是高、中压侧并列运行或高、低压　侧并列运行。　当两台容量不同的变压器高、中压侧并列运行　时，一旦容量较小的变压器中压侧母线出口短路，两　行的问题，而对于变压器部分并列运行的问题则没　收稿日期：２０１５—０３—２６；修回日期：２０１５—０４—２２　２０１５年６月　ＧＵＡＮＧＸＩ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　广西电力　３７　Ｖｏｌ３８　ＮＯ．３　台变压器低压侧绕组将出现较大穿越短路电流，易　引起保护误动。当两台容量不同的变压器高、低压　侧并列运行时，一旦容量较小的变压器低压侧母线　出口短路，两台变压器中压侧绕组将出现较大穿越　短路电流，易引起保护误动。　１．２变压器完全并列运行的影响　变压器完全并列运行指两台三相变压器高、中、　低压三侧均并列运行。这种运行方式容易引起以下　问题：　１）环流　两台变比不同的变压器完全并列运行时会产生　环流，由此带来的影响包括两个方面：对保护可能产　生影响；环流引起的功率容易导致变压器过载。环　流的大小取决于两台变压器的电压差和阻抗，计算　公式为：　，一ＡＵ　一　式中：，ｈ为环流，Ａ；ＡＵ为环流的驱动电压，Ｖ；　、　：为两台变压器的阻抗，Ｑ。　驱动电压的计算公式为：　△　＝　－（去一／．３，　（２）　式中：Ｕ，为两台变压器高压侧电压（由于高压侧并　列运行，两台变压器的高压侧电压相等），Ｖ；ｋ．、ｋ，　分别为两台变压器的变比。　由于变压器的档位较多，若运用式（２）来逐一校　验两台变压器分别在不同抽头下的环流较为不便。　下面对式（２）进行近似简化，得出适用于工程计算的　简单的环流计算公式；　ｃ　（１＋　力　＝　Ｕ２√　（Ｎ　１＋（ｎ２－　ｎ，）Ａｔ　ｎ。△　（１＋ｎ　△ｆ）　ｕ　Ｎ、　ｒ／￣２－－／１，１）△　…　一’／　，　　，　—Ｕ２Ｎ（ｎ２－ｎ，）Ａｔ／－ｆ３　ｒ　—ｈ　＋　２　’　一　ｌ式中：Ｕ州、Ｕ　分别为变压器高、低压侧的额定电　压；Ａｔ为变压器每档位的调节比例，如变压器分接　头为１１０＿＿．８ｘ１．２５％时，　为０．０１２　５；ｎ。、ｎ　分别为　两台变压器所选择的档位。　由式（３）可知，环流大小与两台变压器的档位差　近似成正比。如果并列运行的其中一台变压器的分　接头为１１０￣８Ｘ１．２５％，另一台变压器的分接头为　１１０＋３ｘ２．５％，在用式（３）计算时，　可取０．０１２　５，变　压器的档位ｎ，取两倍的实际档位。　２）变压器负荷不按容量比例分配　短路阻抗不同的两台变压器完全并列运行会引　起负荷不按容量比例分配，变压器的负载电流与其　短路阻抗成反比，电流分布如图１所示。　ｌｊ　＿　。　—　—＿１＿　厂—　厂　◆。　。　，２　图１　两台变压器并列运行的电流分布图　负载电流计算公式为：　Ｉ１＝　，，　１２＝—　一，．＋　２　　（４）　ｌ式中　＝　＝　，其中　。％、　：％分别为两台变压器短路阻抗；Ｓ　。、Ｓ　分别为　两台变压器的额定容量，ＭＶＡ。　由Ｓ＝　Ｕ／，可得两台短路阻抗不同的变压器　并列运行时每台变压器承担的功率为：　．ＳＮｊ　黄　。％　：％　ＳＮ２　＝　（５）　ｋｌ％　ｋ２％　由式（５）可知，若两台变压器短路阻抗不同，并　列运行时将引起其中一台变压器负荷不足，而另一　台变压器过载。因此，应避免短路阻抗差别过大，即　变压器阻抗电压差值应小于１０％。　２某变电站变压器并列运行可行性分析　某１１０　ｋＶ变电站原有变压器ｌＢ，由于负荷增　长，近年扩建变压器２Ｂ。两台变压器参数见表１，接　线图如图２所示。由表１参数可知，该变电站两台变　压器容量差别较大，且档位设置不同，因此需通过定　量分析判断这两台变压器是否可以并列运行。　表１某１１０　ｋＶ变电站变压器参数　３８　广西电力　ＧＵＡＮＧＸＩ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　２０１５年６月　Ｖ０１．３８　ＮＯ．３　图２某变电站两台变压器连接图　２．１　高、低压侧并列运行　变压器高、低压侧并列运行而中压侧分列运行，　即图２中１６０、９１１断路器合闸，３３３断路器分闸。使　用Ｐｏｗｅｒ　Ｗｏｒｌｄ软件进行短路计算，当容量较小的变　压器（１Ｂ）中压侧母线（３５　ｋＶ　Ｉ母）出口短路时，流经　１Ｂ低压侧绕组的短路穿越电流达５　１６４　Ａ，流经２Ｂ　低压侧绕组短路穿越电流达５　２２１　Ａ，易引起低压侧　保护误动。因此，不建议采用这种运行方式。　２．２高、中压侧并列运行　变压器高、中压侧并列运行而低压侧分列运行，　即图２中１６０、３３３断路器合闸，９１１断路器分闸。使　用Ｐｏｗｅｒ　Ｗｏｒｌｄ软件进行短路计算，当容量较小的变　压器（１Ｂ）低压侧母线（１０　ｋＶ　Ｉ母）出口短路时，流经　ｌＢ中压侧绕组的短路穿越电流达１　７５２Ａ，流经２Ｂ　中压侧绕组短路穿越电流达１　７７９　Ａ，易引起中压侧　保护误动。因此，不建议采用这种运行方式。　２．３高、中、低三侧均并列运行　１）环流计算　根据式（１）、式（３），中、低压侧的环流分别为：　～Ｕ　２一ｎＯＡｔ／√３　～一　＋　一　．＝３８　５００　，　＝２５（ｎ　一　Ｉ）；　Ｉ　ｈＬ＝１１　０００　，　（６）　＝５２（ｎ２一　Ｊ）。　根据计算，并列运行的两台变压器，若均采用同　样的变比，则不存在环流；若档位相差１档时，中压　侧环流为２５　Ａ，低压侧环流为５２　Ａ；若档位相差２档　时，中压侧环流为５０　Ａ，低压侧环流为１０４　Ａ，即档　位相差越大则环流越大，对保护可能产生影响。同　时变压器１Ｂ容量较小，且负荷较重，环流引起的功　率容易引起变压器过载。　２）负荷分配计算　将相关参数代入式（５）计算得出，中压侧负荷分　配为ＳＩ＝０．２８２Ｓ，Ｓ　＝０．７１８Ｓ，则－ｄ－　－－：２．５４６，该值接近容　Ｌ）ｌ　量比；低压侧负荷分配为｜ｓ　＝Ｏ．２７９Ｓ，Ｓ，＝Ｏ．７２１Ｓ，即　＝２．５８４，该值亦接近容量比。　＾）ｌ　综合上述分析，由于两台变压器的联结组别一　致，且短路阻抗相差小于１０％，因此在这两台变压器　的实际变比尽量一致的前提下，可以采取高、中、低　压三侧均并列运行的方式。实际运行中，变压器若　要采取不同档位并列运行，需重新核算环流大小。　３结语　１）由于存在短路穿越电流，容量差别较大的变　压器不能采用部分并列的运行方式。　２）为避免环流影响，并列运行的变压器最好采　用相同的变比。　３）对于某些运行年限较长的变压器，有可能存　在电压实际档位与铭牌档位差别较大的情况　。因　此在并列运行前，需注意对变压器的实际变比进行　试验。　参考文献：　［１】胡景生．变压器经济运行［Ｍ】．北京：中国电力ｍ版社，　１９９９：７８－８６．　【２】ＤＬ／Ｔ　５７２—２０１０，电力变压器运行规程【Ｓ】．　【３］何俊，余运昌．两台参数不等的大型有载调压变压器的并　列运行分析【Ｊ】．电丁技术，２０１０，２７（５）：１卜１２．　【４】刘忠勇，邝剑昆，蔡岐．变压器环流的计算及应用分析【ＪＪ　＿中国电力教育，２０１２，２８（１５）：１４３—１４４．　［５］刘恒，吴琼，吴文斌，等．参数不同有载调压变压器并列　运行分析【ＪＪ＿华电技术，２０１３，３５（１）：４２—４５．　作者简介：　黄丽娟（１９８３），女，广西南宁人，Ｔ程师，Ｔ学硕士，从事　电网仿真、规划、继电保护技术教学与研究；　邓海鹰（１９６３），男，广西柳州人，教授，Ｔ学硕士，从事电　力系统自动化与高职教学管理丁作；　左江林（１９７３），男，湖南衡阳人，高级工程师，Ｔ学硕士，　从事电力系统控制技术、电网仿真方面相关研究工作；　埘锡锋（１９７９），男，广西横县人，副教授，Ｔ学硕士，从事　电网仿真、电力通信技术相关方面研究工作。