电力变压器并联运行应具备的条件

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来源：《山东工业技术》2017年第21期

        摘 要：本文通过学习电力变压器电路理论及运行特性，结合多年的实际工作经验，对发电厂及工厂变电所电力变压器及并联运行的分析，及其优越性比较。

        关键词：电力变压器；并列条件；优越性

        DOI：10.160/j.cnki.37-1222/t.2017.21.182

        把两台或两台以上变压器的一次侧及二次侧以母线连接的方式进行连接的方式对用电负荷供电在发电厂、配电站、变电所中较为常见。通常将此种方式称为并列运行。

        1 变压器为什么要并联运行

        （1）在电厂、配电站、变电所中，当一台变压器出现故障时，只要将故障变压器隔离而不需要将整个配电站、变电所停运，余下的变压器可继续供电，以保证重要设备的用电，这样提高了供电的可靠性。

        （2）有利于变压器的检修。在变压器维护保养时，为了保证有计划的轮流检修，可先并联上一台备用变压器，再把需检修的变压器隔离，这样便可保证不间断供电的情况下完成检修。

        （3）在现今，由于用电负荷的波动性很大，随着用电负荷的变化确定变压器运行的台数，即可减少变压器的空载损耗，提高效率，又可以改善高压电网的功率因素。

        （4）发电厂、变电所中，用电负荷一般是逐步发展的。在电厂中由于改扩建工程，也需要增加厂用变的台数，而增加的厂用变，为了考虑供电的可靠性，新装厂变必须可与老厂变能并联运行。

        2 电力变压器并联运行的条件

        电力变压器容量和结构型式互不相同。当变压器并联运行时，它们的高压侧和低压侧分别通过导线连接，也就是说，它们的初级、次级双方都有相同的电压。理想的并联应能满足下列条件：

        （1）保证各变压器高、低压侧的电压相等和相位相同，可保证变压器在空载时不会产生环流。

        （2）在达到满载状态时，为了保证全部装置容量达到最大程度的发挥而必须使其负载电流与相应容量成正比。

        （3）为保证总的负载为各负载电流的代数和，就应该实现不同变压器之间相同相位处理。

        对于第二个条件，各变压器有相同短路电压即保证了各变压器负载的均衡，即UKN=INZK （IN为额定电流，ZK为内部阻抗），而并联运行时，UKN是相等的（强制相等，即母线电压相等）即对所有变压器下式成立：

        INIZKI=INⅡZKⅡ=…=INNZKN=UKN

        即各变压器的短路阻抗应和它们的额定电流成反比或额定容量成反比。

        对于第三项条件，各变压器短路电阻与短路电抗的比值相等即可使变压器负载电流同相。

        实际运行中，满足①相同的电压等级在并联连接的各变压器内实现，且具有相同的连接组别数。②各变压器都应有相同的线电压变比。不同的生产厂家虽然生产工艺不同，但变比不会有多大误差这两个条件即可完成并列运行。

        3 并列条件不能满足时会有什么后果

        （1）接线组别不同，但变比相同，阻抗电压相等时的变压器并列运行。

        接线组别不同，说明并列变压器的二次线电压不同相。如Y，d11和Y，yo接线的两台变压器并列运行相量图见右图，前者二次电压，与后者二次电压之间有30°的相位差，于是在二次线组中出现了电压差，=-=2UabSin15°=0.52Ua1，在电力系统中，Uab至少是400V，大型变压器达到几千伏甚至上万伏。因此，0.52Uab数值较大。这时会烧毁绕组，因为变压器的内阻很小导致在二次绕阻回路中产生很大的环流。为了避免类似情况的发生，故而接线组别不能并列运行不同的变压器。

        （2）变比不等，但接线组别相同，阻抗电压相等的变压器并列运行。

        变压器的变比不等与变压器的二次电压有直接关系。若有多台变压器并联运行，各变压器的二次电压必然不等，二次绕组中将有电压差△U。在电压差△U的作用下，各变压器二次绕组中产生了环流，相应的变压器一次绕组也会相应的感应出环流。环流的出现使变压器的损耗增加，严重的会使变压器温度升高，严重影响安全运行。影响变压器的使用寿命。但是每台变压器的制造出厂后，变比不可能完全相等，故要求并列运行的变压器的变比差△K不大于±0.5%。

        （3）阻抗电压（短路电压）Ud%不等，但变比相等，接线组别相同，容量相等时，变压器并列。

        若短路电压高，变压器运行时其二次电压下降就大，反之变压器运行时其二次电压下降就小。这一点由变压器的外特性曲线可看出。 如右图所示。E2表示变压器的二次侧空载时电压，U2表示带上负荷后的二次侧电压， I1，I2表示两台变压器各自的负载电流，曲线1表示短路电压高的变压器外特性，曲线2表示短路电压低的变压器外特性。

        由图可知，当短路电压高的1#变压器满载时，对应的二次电流是I1，则短路电压低的2#变压器电流为I2， I2>I1，2#变压器过载。反之，当2#变压器满载时，1#变压器欠载。实际运行中，短路电压不等的变压器并联运行时，其变压器的负荷分配与变压器的短路电压大小成反比，与额定容量成正比。即：

        在实际生产运行中，为了使变压器更好、更科学的并列运行，要求运行的各变压器的容量尽可能相接近，最大容量与最小容量之比不要超出3：1，阻抗电压尽可能接近，差值应不超过10%。

        由以上分析可知，把几台变压器并联运行具有优越性，当然在每个发电厂、变电所中，根据用电负荷的重要性，考虑到投资成本，接线方式的可行性、科学性，运行操作的方便性，简单化，根据实际负荷情况，设置变压器的并列运行。

        参考文献：

        [1]《电力安全工作规程规程（发电厂和变电站电气部分）》[S].（GB26860-2011）.

        [2]刘增良.电气设备及运行维护[M].中国电力出版社2007版.

        [3]周鹗.电机学[M].中国电力出版社1995版

        [4]10KV以下变电所设计规范[S]（GB50053-94）.