變壓器的并列運行分析

趙睿臣

蘭州電力技術學院（蘭州電力學校） 730050

變壓器的并列運行分析

趙睿臣

蘭州電力技術學院（蘭州電力學校） 730050

在現代的發電廠和變電站中，幾乎都采用兩臺及以上變壓器并聯運行，無論從技術還是經濟的合理性看都是有必要的。

并列運行

變壓器并列運行有如下優點：

1）多臺變壓器并聯運行時，如果其中一臺變壓器發生故障或需要檢修，那么另幾臺變壓器可分擔它的負載繼續供電，從而提高了供電的可靠性。

2）可以提高變壓器并聯運行的經濟性，根據負載的變化，可調整投入運行的變壓器臺數，減少能量損耗；

3）隨著電量的逐步增加，逐漸增加變壓器，分期安裝新增變壓器，可以減少初次投資，并可減少備用容量。

實際中經常需要變壓器并聯運行，為保證變壓器的安全、經濟運行，對變壓器并聯運行的條件進行探討。

1 變壓器并聯運行的條件

并不是所有變壓器都能并列運行，變壓器并列運行有一定的要求，應滿足如下的條件：

（1）各并聯變壓器的原邊額定電壓、副邊額定電壓應分別相等，即變比相等。

（2）各并聯變壓器的連接組別應相同。

（3）各并聯變壓器的短路阻抗標幺值應相等，短路阻抗角應相等。

除滿足以上條件外，并列運行變壓器的容量比一般不宜超過3:1。上述并列條件中前兩個條件保證了變壓器空載運行時繞組內不會有環流，第三個條件保證了負載分配與容量成正比。

2 變壓器并聯條件的分析

2.1 變比不等時變壓器并聯運行

當并聯運行變壓器的連接組別相同、阻抗電壓標幺值相同、變比不等，

既：kI≠kII。兩臺變壓器空載時，副邊圖所回示路。就

環流的大小為：

式中UIN、UIIN分別為兩臺變的副邊額定電壓。

ZKI、ZKII分別為兩臺變折算到副邊的短路阻抗。

根據磁勢平衡關系，此時，原邊不僅僅有空載電流，還會增加一個與副邊還流相平衡的原邊環流。由于短路阻抗很小，即使電壓差很小，也能產生很大的環流。在環流的作用下，影響變壓器容量的合理利用，所以并聯變壓器變比相差必須限制在 之內。

例有兩臺變壓器并列運行，連接組別均為Y，d11，其額定容量SI＝5600KVA，變比KI＝6.0/3.05KV；SII＝3200KVA，變比K＝6.0/3.0KV，Z*＝Z*＝

IIKIKII0.55。根據參數得I2NI＝612（A），I2NII＝355.6（A），副邊的環流I2C＝67.7（A）。環流占額定電流的百分比為：第一臺11.1%，第二臺19%。

由上例可以看出，并聯變壓器的變比不同，產生的環流占小容量變壓器額定電流的19%。變壓器空載時有這么大的環流，顯然是不允許的。因為它占據了變壓器的容量，增大了變壓器的損耗，不能使所有并聯變壓器都帶上額定負荷，結果使變壓器的總容量得不到充分得利用，不利于變壓器的經濟運行。負載時每臺變壓器的實際電流，分別為各自負載電流與環流的合成。由于環流的存在，使變比小的變壓器電流大，可能過載；變比大的變壓器電流小，可能欠載。限制了變壓器的輸出功率，使總容量得不到充分的利用。

2.2 連接組別不同時變壓器的并聯運行

當并聯運行變壓器的變比和阻抗電壓相同，連接組別不同時，變壓器并聯運行的回路中會產生環流。如兩臺變壓器的連接組別分別為Y，y12和Y，d11。兩臺變壓器的原邊接在同一母線上，相對應的一次線電壓相位是相同的，其二次側相對應的線電壓則有30°的相位差。如下圖所示

由于兩臺變壓器的二次線電壓大小相同，所以變壓器二次回路的電壓差為：

ΔU＝U1ab－U2ab＝2U2absin30°/2＝ 0.52U2ab；其它兩相情況也類似。由此可見，在ΔU的作用下，并列運行變壓器的二次側繞組內雖然沒有接負載，但在回路中也會出現幾倍于額定電流的環流，這個環流會燒壞變壓器。因此連接組別不同時變壓器絕對不能并聯運行。

2.3 阻抗電壓標幺值不等時變壓器并聯運行

（1）阻抗電壓角相等而阻抗電壓標幺值不等的并聯運行

當并聯運行變壓器的連接組別和變比相同，而阻抗電壓標幺值不等時，變壓器二次回路不會有環流，但是會影響兩臺間的負載分配。由于負載分配與阻抗電壓的標幺值成反比，也就是阻抗電壓標幺值小的變壓器分配的負載大，如果這臺變壓器的容量小，則將首先達到滿載，而另一臺變壓器的容量沒有被充分利用。如圖所示的兩并聯臺變壓器簡化的等值電路

由圖可以得出：

從而

將式（1）與式（2）相比得：

即

式中 II*、III*分別為兩臺變壓器負載電流的標幺值；

ZKI*、ZKII*分別為兩臺變壓器短路阻抗的標幺值；

式（3）說明，負載電流的標幺值與阻抗電壓的標幺值成反比。由于阻抗電壓標幺值不相等，所以負載電流的標幺值也不相等。并且阻抗電壓標幺值不等的變壓器并聯運行，影響負載的分配，不能達到滿載。

例如兩臺變壓器并列運行，其連接組別標號和電壓比均相同，SNI=1000KVA,

UKI= 5.5 % ；SNII=1600KVA,UKII=6.5%。由以上參數計算可得：第一臺變壓器所分擔的容量SI=1104(KVA)，第二臺分擔的容量SII=1496(KVA)。可以看出第一臺變壓器過載10.4%，第二臺變壓器欠載6.5%。

可見，如果并聯運行變壓器短路電壓不相等，當短路電壓數值小的變壓器過載時，短路電壓數值大的變壓器會欠載。而變壓器長期過載是不允許的，為使負載分配合理，向負載提供最大輸出功率的運行情況只能是：阻抗電壓標幺值小的那臺變壓器滿載運行而其他變壓器都欠載運行。這樣變壓器的容量得不到充分利用，是不經濟的。

（2）阻抗電壓標幺值相等而短路阻抗角不等的并聯運行

3 結語

綜上所述，多臺變壓器需要并聯運行，為保證變壓器的安全，經濟運行，必須滿足上述的并聯條件，在實際工作中，對變比要求應特別注意。

[1]謝明琛,張廣益主編.電機學.重慶大學出版社

[2]羅慰擎.電機學.中國水利電力出版社

[3]葉水音.電機學.中國電力出版社

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.19.033

變壓器并列運行，是指兩臺或兩臺以上變壓器一次側繞組都接在某一電壓等級的公共母線上，而各變壓器的二次繞組也都接在另一電壓等級的公共母線上，共同向負載供電的運行方式。如圖所示。