淺析干式變壓器的并聯運行

【摘 要】隨著生產和生活用電量的增加，電力系統負荷逐步攀升，為了保證可靠性供電，在供配電環節中必須采用較大容量的變壓器，然而受變壓器自身容量的限制，單臺變壓器的容量已不能滿足系統負荷的正常運行，為此需采用幾臺干式變壓器并聯運行的方式，以增加變壓器變電能力。本文從干式變壓器并聯的理想條件出發，對干式變壓器的并列運行情況進行簡要的分析。

【關鍵詞】干式變壓器;容量;并聯運行

0.引言

為了提高電網供電的可靠性以及經濟合理性，現代發電廠和變電所大多采用多臺變壓器并聯運行的方式，將多臺變壓器的原、副邊均接在公共的母線上。采用多臺干式變壓器并聯運行，根據實際負荷要求，調整所并聯干式變壓器的臺數，以減少變電所總的備用容量。本文從干式變壓器并聯運行的理想運行條件以及優點出發，對干式變壓器并聯運行的情況進行分析。

1.干式變壓器并聯運行的理想條件

干式變壓器的并聯運行是為了解決整體的容量問題，按照理想情況分析，干式變壓器的并聯運行的理想狀態為：空載時并聯的各干式變壓器二次邊不產生環流；干式變壓器負載電流按容量大小分配，各并聯干式變壓器允許容量不同，但大容量多分擔一些負載，小容量少分擔一些負載，各臺變壓器不超載運行。因此，所謂的并列運行是指兩臺或兩臺以上的變壓器的一次和二次繞組分別接到一次側和二次側的公共母線上運行。干式變壓器并聯運行的最理想的情況為：（1）空載時并聯的各變壓器副邊之間不形成循環電流，以免在一定程度上增加銅耗；（2）變壓器帶負載運行的情況下，各變壓器所能承受的負載電流按照其容量大小成比例分配，亦即電流標幺值相同，使變電所裝置的容量得到充分的利用；（3）變壓器帶負載運行之后，各變壓器的副邊電流相位相同，這樣當各變壓器的副邊電流一定的情況下，變壓器所能承擔的總電流能力最大。總的來說，為了保持變壓器并聯運行最為理想的狀態，并聯運行的變壓器必須滿足以下幾個條件：（1）干式變壓器的變比相等；（2）干式變壓器的聯結組別相同；（3）干式變壓器的短路阻抗標么值相等。在上述條件中，（1）和（3）可以有一定靈活處理的空間，但是2必須嚴格滿足，這樣才能最大程度上接近干式變壓器并聯運行的條件。

2.變壓器變比，阻抗以及聯結組別不等時干式變壓器的并聯運行分析

2.1變比不等時的并聯運行

以兩臺干式變壓器并列運行進行討論，設各變壓器的聯結組別相同，阻抗相等，第一臺的變比為k1，第二臺為k2，且滿足k1≠k2。所以在變壓器未帶負載的情況下，變壓器中就會出現循環電流，它會影響負載運行時的負載分配問題。因此基于此種考慮，從變壓器空載和帶負載運行兩種情況進行簡單的分析。

2.1.1在兩臺干式變壓器變比不相同的情況下，當變壓器空載運行時二次形成回路，且在二次回路中，k1≠k2，副邊電壓的電壓值不相等，將會導致有害環流的出現。

2.1.2在兩臺干式變壓器變比不相同的情況下，當變壓器負載運行時，如圖2所示。

當變比不等的兩臺并聯變壓器接一定負載運行時，各變壓器二次邊電流均包含兩個分量，其中一個分量是由變比不等引起的環流分量。由于變壓器的短路阻抗Z，Z很小，若變壓比相差較大時，各并聯變壓器間將會產生大于額定電流好幾倍的的有害環流，引起很大的損耗，甚至燒毀變壓器。由上面可以看到，干式變壓器并聯運行時的環流危害主要造成變壓器的兩方面損害，首先使變壓器銅耗量增加，其次在一定程度上增大了變壓器受損害的程度，實際應用中要求變比相差不超過0.5%，以減少環流危害。

2.2短路阻抗不等時的并聯運行

設各變壓器的聯結組別相同，變比相等，此時各項變壓器副邊的空載電壓相等，可以知道：

若并聯變壓器均衡分擔負載，各并聯變壓器容量不同，大容量變壓器多分擔些，小容量變壓器少分擔些，各臺并聯變壓器不超載。

可以看出: 變壓器并聯運行時，如果它們的短路阻抗不同，為了平衡變壓器的出口電壓，阻抗大的分配的相對容量就小，而阻抗小的分配的相對容量就大，那么并聯運行的變壓器的短路阻抗相差就不能太大。進一步分析也可以知道，變壓器所承擔的負載電流的實際值與該變壓器的短路阻抗成反比，短路阻抗大的變壓器所承擔的電流較小，短路阻抗小的變壓器所承擔的電流較大。所以為了保證各臺變壓器所承擔的負載不致和合理的負載相差太遠，規定并聯運行的各變壓器的短路阻抗的標幺值相差不應大于10%。在實際工程中，為了使負荷合理地分配，提高并聯運行的經濟性，應該取容量大的變壓器的短路阻抗的標幺值小些，讓它首先達到滿載狀態。

2.3聯結組別不等時的并聯運行

變壓器的聯結組別通常反映一二次繞組感應電壓的相位移。設各變壓器的阻抗相等，變比相等。舉例說明，兩臺聯接組別分別為Yy0和Yd11 的干式變壓器并聯運行，此時各變壓器副邊電壓存在30°的相角差，副邊電壓之差不為零，故回路中有電壓差Δ，可以知道：

此時的環流為：

此電流可以達到額定電流的幾十倍，故不允許聯結組別不相同的干式變壓器并聯運行。

3.結論

在電力系統中，干式變壓器容量問題一直是困擾電力系統穩定運行的重要條件，本文從干式變并聯運行的理想情況出發，對干式變壓器的變比不等，阻抗不等，以及聯結組別不同時的并聯運行情況進行簡要的分析，在最后對干式變壓器并聯運行的優點進行了進一步的說明。總的來說，對變壓器的并列運行的研究是一種為保障干式變壓器穩定工作的重要前提，為保證電力系統的合理供變電做出貢獻。 [科]

【參考文獻】

［１］湯蘊繆.電機學(第四版)[M].北京:機械工業出版社，2011.

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