变压器并列运行条件

变压器并列运行条件 变压器并列运行条件 变压器是电力网中的重要电气设备，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。其意义是:当一台变压器发生故障时，并列运行的其它变压器仍可以继续运行，以保证重要用户的用电;或当变压器需要检修时可以先并联上备用变压器，再将要检修的变压器停电检修，既能保证变压器的检修，又能保证不中断供电，提高供电的可靠性。又由于用电负荷季节性很强，在负荷轻的季节可以将部分变压器退出运行，这样既可以减少变压器的空载损耗，提高效率，又可以减少无功励磁电流，改善电网的功率因数，提高系统的经济性。 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。因此，为了达到理想的运行情况，变压器并列运行时必须满足下面一个条件: (1)各台变压器的电压比(变比)应相同 (2)各台变压器的阻抗电压应相等 (3)各台变压器的接线组别应相同。 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: (一)电压比(变比)不相同的变压器并列运行: 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IC。当两台变压器的额定容量相等时，即SNI=SNII。循环电流为: IC=?E/(ZdI，ZdII) 式中ZdI--表示第一台变压器的内部阻抗 ZdII--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/100IN 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SNI?SNII，循环电流IC为: IC=á,II/[UZKI，(UZKII/â)] 式中:UZKI--表示第一台变压器的阻抗电压 UZKII--表示第二台变压器的阻抗电压 INI,INII á--用百分数表示的二次电压差 II--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 INII)，若变压器I满负荷运行，则变压器II欠负荷运行;若变压器(I=INI， 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Ic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Ic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% (二)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II/III=UZKII/UZKI或UZKIIII=UZKIIIII，设两台变压器并列运行，其容量为SNI，SNII，阻抗电压为UZI、UZII，则各台变压器的负荷按下式计算: SI=[(SNI+SNII)/(SNI/UZKI+SNII/UZKII)],(SNI/UZKI) SII=[(SNI+SNII)/(SNI/UZKI+SNII/UZKII)],(SNII/UZKII) 即S?I/SII=(SNI,UZKII)/(SNII,UZKI) 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10%。 (三)接线组别不同的变压器并列运行: 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á和电压差?U，在电压差的作用下产生循环电流Ic: Ic=?E/(ZdI+ZdII) 如果以á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(á/2)/(ZdI+ZdII)=200sin(á/2)/[UZK1/In1+UZK2/In2] 如果In1=In2=In,UZK1=UZK2=UZK,则上式变为 Ic=100sin(á/2)/UZK 式中In、UZK可用任一台变压器额定电流和阻抗电压。 假设两台变压器变比相等，阻抗电压相等，而其接线组别分别为Y/Y0-12和Y/?-11，则由接线组别可知，当á=360?,330?=30?,UZK%=(5, 6)%Ic=100sin(á/2)/UZK得IC=(4,5)In，即循环电流时额定电流的4,5倍，分析可知接线组别不同的两台变压器并列运行，引起的循环电流有时与额定电流相当，但其差动保护、电流速断保护均不能动作跳闸，而过电流保护不能及时动作跳闸时，将造成变压器绕组过热，甚至烧坏。 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，其容量比不应超过3:1。因为不同容量的变压器阻抗值较大，负荷分配极不平衡;同时从运行角度虑，当运行方式改变、检修、事故停电时，小容量的变压器将起不到备用的作用。 1.变压器并列运行的概念 将两台或多台变压器的一次侧以及二次侧同极性的端子之间，通过同一母线分别互相连接，这种运行方式就是变压器的并列运行。 2.变压器并列运行的目的及优点 2.1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。特别是在农村，季节性用电特点明显，变压器并联运行可根据用电负荷大小来进行投切，这样，可尽量减少变压器本身的损耗，达到经济运行的目的。 2.2提高供电可靠性。当并列运行的变压器中有一台损坏时，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，提高供电可靠性。 2.3节约电能，实现节电增效。比如本局南曹变电站装有4000kVA和3150kVA两台变压器。经过对两台变压器运行情况进行计算，并列运行一年后，节约电能10.2万Kwh，节电效果非常明显，降低了资金投入。 3.变压器分别接在两段母线上，两台分开带几条线路运行时的缺点 3.1出现大马拉小车的现象，当负荷增加到一台不够用，而并列运行又不可能时，两台变压器分别带几条线路运行，由于出线固定，其中一台因带线路少或负荷小，就会出现大马拉小车现象，增加损耗。 3.2当线路用电负荷增大，而向它供电的一台变压器容量不够时，就会导致变压器过负荷，影响经济运行及供电可靠性。 4(变压器并列运行的理想状态 4.1变压器空载进绕组内不会有环流产生 4.2并列运行后，两台变压器所带负载与各自额定容量成正比，即负载率相等。 5.变压器并列运行应满足的条件 5.1变压器的接线组别相同。 5.2变压器的变比相同(允许有?0.5%的差值)，也就是说，变压器的额定电压相等。 以上两个条件保证了变压器空载时，绕组内不会有环流，环流的产生，会影响变压器容量的合理利用，如果环流几倍于额定电流，甚至会烧坏变压器。 5.3变压器的短路电压相等(允许有?10%的差值)，这个条件保证负荷分配与容量成正比。 5.4并列变压器的容量比不宜超过3: 1，这样就限制了变压器的短路电压值相差不致过大。 6.安装中应注意的事项 6.1检查变压器铭牌，看是否符合并列运行的基本条件。 6.2检查变压器高、低压侧接线是否正确。 6.3检查变压器调压分接开关是否在同一档位，安装时必须置于同一档位。 7.两台变压器并列运行，不同负荷时，投入变压器台数，使之经济运行的计算由于用电负荷在昼夜和一年中的变化较大，对两台并列运行的变压器应考虑采用最经济的运行方式:当并列运行的两台变压器型式和容量相同，不同负荷时，投入变压器的台数，可按下式计算决定: ? 当负荷增加: 时，再投入一台，取两台并列运行比较经济。 ? 当负荷减少: 时，切除一台，单台运行比较经济。 式中: S ——全负荷，KVA Se——一台变压器的额定容量，KVA P0——变压器空载时有功损耗，近似为铁损KW Q0 ——变压器空载时无功损耗kvar Pd ——变压器短路有功损耗，也称铜损KW Qd ——变压器短路无功损耗kvar K ——无功经济当量系数kwh/kvar，对于110-35kV的降压变压器，当系统负荷最小时取0.06，负荷最大时取0.1。 i0——空载电流 以上各量，均可从铭牌或试验报告中查得。 当并列运行的两台变压器型号和容量不同时，则可根据变压器经济运行的条件，事先做好曲线，通过查曲线决定在不同负荷下该投入的台数