变压器并列运行的条件分析

变压器并列运行的条件分析

作者：王 伟

来源：《中国新技术新产品》2010年第14期

摘要:变压器是电力系统中的重要电气设备,由于连续运行的时间长,为了使变压器安全经济运行及提高供电的可靠性和灵活性,在运行中通常将两台或以上变压器并列运行。变压器并列运行,就是将两台或以上变压器的一次绕组并联在同一电压的母线上,二次绕组并联在另一电压的母线上运行。变压器并列运行的主要条件:时钟顺序相同;电压比相同;容量比在0. 5-2之间。 关键词:变压器并列;条件;优点

1变压器并列运行的优点:

提高变压器运行的经济性。当负荷增加到一台变压器容量不够用时,则可并列投入第二台变压器,而当负荷减少到不需要两台变压器同时供电时,可将一台变压器退出运行。提高供电可靠性。当并列运行的变压器中有一台故障时,只要迅速将之从电网中切除,另一台或两台变压器仍可正常供电;检修某台变压器时,也不影响其它变压器正常运行,从而减少了故障和检修时的停电范围和次数,提高了供电可靠性。节约电能,实现节电增效。变压器并列运行最理想的运行情况是:当变压器已经并列起来,但还没有带负荷时,各台变压器之间应没有循环电流;同时带上负荷后各台变压器能合理地分配负荷,即应该按照它们各自的容量比例来分担负荷。 2 变压器并列运行时必须满足下面条件

时钟顺序要严格相等;电压和电压比要相同,允许偏差也相同(尽量满足电压比在允许偏差范围内),调压范围与每级电压要相等;短路阻抗相同,尽量控制在允许偏差范围±10%以内,还应注意极限正分接位置短路阻抗与极限负分接位置短路阻抗要分别相同;4、容量比在0.5~2之间;5、频率相同。

3 下面分析变压器并列运行条件中某一条件不符合时产生的不良后果:

由于三相变压器和单相变压器的原理是相同的,为了便于分析,以两台单相变压器并列运行为例来分析。由于两台变压器原边电压相等,电压比不相等,副边绕组中的感应电势也就不相等,便出现了电势差△E。在△E的作用下,副边绕组内便出现了循环电流I。当两台变压器的额定容量相等时,即S1n=S2n。循环电流为: Ic=△E/(Zdl+Zd2)

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式中:Zd1一表示第一台变压器的内部阻抗;Zd2一表示第二台变压器的内部阻抗。 如果Zd用阻抗电压UZK表示时,则:Zd=(UZK××Un)/(100×In) 式中Un表示额定电压(V),In表示额定电流(A)。

当两台变压器额定容量不相等时,即S1n≠S2n,循环电流 I,为: Ic=Ad×I1/[Uzk1+(UZK2/△α)]

式中:UZk1—表示第一台变压器的阻抗电压; UZK2—表示第二台变压器的阻抗电压。 I1n

△α—用百分数表示的二次电压差;I—变压器I的副边负荷电流。

根据以上分析可知:在有负荷的情况下,由于循环电流 Ic的存在,使变比小的变压器绕组的电流增加,而使变比大的变压器绕组的电流减少。这样就造成并列运行的变压器不能按容量成正比分担负荷。如母线总的负荷电流为I时(I=I1n+I2n),若变压器I满负荷运行,则变压器II欠负荷运行;若变压器II满负荷运行,则变压器I过负荷运行。由此可见,当变比不相等的变压器并列运行时,由于循环电流I,的存在,变压器不能带满负荷,使总容量不能充分利用。又由于变压器的循环电流不是负荷电流,但它却占据了变压器的容量,因此降低了输出功率,增加了损耗。当变比相差很大时,可能破坏变压器的正常工作,甚至使变压器损坏。为了避免因变比相差过大产生循环电流Ie过大而影响并列变压器的正常工作,规定变比相差不宜大于0.5%。

阻抗电压不等时变压器并列运行:因为变压器间负荷分配与其额定容量成正比,而与阻抗电压成反比。也就是说当变压器并列运行时,如果阻抗电压不同,其负荷并不按额定容量成比例分配,并列变压器所带的电流与阻抗电压成反比,即I1/I2=UZK2/UZK1或UZK2I1=UZK2I2,设两台变压器并列运行,其容量为S1n S2n,阻抗电压为UZK1、UZK2,则各台变压器的负荷按下式计算: S1=【(S1n+S2n)/(Sln/UZK1+S2n/UZK2)】×(S1n/

UZK1)S2_[(S1n+S2n)/(Sln/UZK1+S2n/UZK2)]×(S2n/UZKlI)即S△I/S2=(S1n×UZK2)/(S2n×UZK1) 根据以上分析可知:当两台阻抗电压不等的变压器并列运行时,阻抗电压大的分配负荷小,当这台变压器满负荷时,另一台阻抗电压小的变压器就会过负荷运行。变压器长期过负荷运行是不允许的,因此,只能让阻抗电压大的变压器欠负荷运行,这样就限制了总输出功率,能量损耗也增加了,也就不能保证变压器的经济运行。所以,为了避免因阻抗电压相差过大,使并列变压器负荷电流严重分配不均,影响变压器容量不能充分发挥,规定阻抗电压不能相差10qo。接线组别不同

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的变压器并列运行:变压器的接线组别反映了高低侧电压的相应关系,一般以钟表法来表示。当并列变压器电压比相等,阻抗电压相等,而接线组别不同时,就意味着两台变压器的二次电压存在着相角差△α和电压差△ E,在电压差的作用下产生循环电流I: Ic=△E/(Zdl+Zd2)

如果以△α角表示绕组组别不同的变压器线电压之间的夹角,而Zd用UZK表示时,循环电流可用下式表示:

IC=2U1sin(△α/2)/(Zdl+2d2)=200sin(△仅/2)/[UZK1/II.+UZK2/12J

由以上分析可知,如果电压比(变比)不相同,两台变压器并列运行将产生环流,影响变压器的出力。如果百分阻抗不相等,则变压器所带的负荷不能按变压器的容量成比例分配,阻抗小的变压器带的负荷大,阻抗大的变压带的负荷反而小,也影响变压器的出力。变压器并列运行常常遇到电压比(变比)、百分阻抗不完全相同的情况,可以采用改变变压器分接头的方法来调整变压器阻抗值。若第三个条件不满足将引起相当于短路的环流,甚至烧毁变压器;因此,接线组别不同的变压器不能并列运行。一般情况下,如果需将接线组别不同的变压器并列运行,就应根据接线组别差异不同,采取将各相异名、始端与末端对换等方法,将变压器的接线化为相同接线组别才能并列运行。

根据运行经验,两台变压器并列,其容量比在0.5-2之间。例如包头的卧龙岗220kv变电站和乌兰察布的德胜220kv变电站,一期的主变容量均为180MVA,由于负荷的需要,二期的主变容量均为240MVA,实际运行情况都良好。 参考文献

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