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变压器并列运行的条件

时间:2010-09-29 来源:未知 编辑:电气自动化技术网 点击:次 字体设置:

变压器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,既能保证变压器的计划检修,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=α*ii/[uzki+(uzkii/β)>
  
  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
  
  α——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(i=ini+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α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)/(zdi zdii)=200sin(α/2)/[uzk1/in1 uzk2/in2>
  
  如果in1=in2=in,uzk1=uzk2=uzk,则上式变为:
  
  ic=100sin(α/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α=360°-330°=30°,uzk=(5~6)ic=100sin(α/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。

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