基于三相變壓器并聯運行的條件討論

曹 飛

(江西渝州科技職業學院，江西 新余 338029)

0 引言

三相電力變壓器是變電所的核心設備，通過它可以改換電能電壓的等級、電流的大小，但不能改換電能的頻率。在工廠配電過程中，選擇電力變壓器時，一定要合理選擇。一般情況下，為了降低電能損耗，變壓器應該選擇低損耗節能型，當廠區配電母線電壓等級不能滿足要求時，總降壓變電所可選有載調壓變壓器。當廠區晝夜負荷變化和季節性負荷差異比較大時，應該選擇兩臺變壓器并聯運行方式來供電。當工廠只安裝一臺主變壓器時，主變壓器的額定容量SNT應滿足全部用電設備總的計算負荷S30的需要，即SNT≥S30;當工廠安裝兩臺變壓器時，每臺主變壓器的額定容量SNT應同時滿足兩個條件，即SNT≥70%S30且SNT≥S(Ι+ΙΙ)，S(Ι+ΙΙ)表示工廠計算負荷中全部的一二級負荷總和。若采用兩臺變壓器并聯運行，那么就需要同時滿足三個條件:第一，兩臺變壓器一二次繞組的變比要相等，以保證各變壓器一次側、二次側額定電壓分別相等;第二，兩臺變壓器的連接組別要相同，以保證兩臺變壓器的二次側電壓不會出現相位差;第三，兩臺變壓器額定容量及短路阻抗應一致或短路阻抗的相對值要一致，以保證在配電過程中充分發揮各變壓器的作用。

1 變比不等對變壓器并聯運行的影響

(1)空載時，如圖1 是兩臺變壓器T1、T2并聯運行，其一次繞組接在同一高壓電源U 下，T1的變比為K1，二次繞組的電動勢為E1。T2的變比為K2，二次繞組的電動勢為E2，根據變壓器原理，有;若K1＞K2，由于變比不同，二次繞組的電動勢也不同，即E1＜E2，電動勢差值為ΔE= E2－ E1，ΔE 會在二次繞組之間形成環流，即平衡電流Ic

圖1 變壓器并聯運行示意圖

圖2 變比不等的變壓器等效電路

其中ZS1和ZS2分別表示兩臺變壓器的短路阻抗。由于變壓器的短路阻抗一般較小，因此不大的ΔE 也會產生很大的平衡電流，空載時平衡電流通過二次繞組，產生了熱效應，既增加了空載損耗，又使得變壓器內部溫度偏高，如果溫升超過變壓器所能承受的最大負荷，那么變壓器內部絕緣的老化程度就會加快，從而影響變壓器的正常使用壽命。

(2)有負載時，如圖2 所示變壓器并聯運行應滿足支路端電壓一致，即

其中ZS1= ZS2，則由于變比K1＞K2，引起E1＜E2，那么得到IS1＜IS2，即二次繞組電動勢高的那臺變壓器輸出電流增大，另一臺輸出電流減小，從而使二次繞組電動勢高的輸出電流超過其額定值而過載，而另一臺處于低負載運行。

2 連接組別不同對變壓器并聯運行的影響

若兩臺變壓器的變比和短路阻抗都一致，取變壓器T1的連接組別為(Y，y0)，變壓器T2的連接組別為(Y，d11)。這兩臺變壓器并聯運行時，二次繞組的線電壓大小相同，即E1=E2，但由于組別不同，如圖3 所示，兩臺變壓器二次繞組線電壓之間的相位差為30°，那么就會在他們之間產生電壓差，其大小為

圖3 (Y，y0)和(y，d11)變壓器的并聯運行電壓差

圖4 阻抗不等時變壓器并聯運行等效圖

由于變壓器的阻抗很小，所以這么大的電壓差作用在變壓器二次繞組所構成的回路中，必然產生超大的平衡電流，足以將變壓器繞組燒毀，因此，組別不同的變壓器不允許并聯使用。

3 短路阻抗的相對值不等變壓器的并聯運行的影響

兩臺變壓器一次繞組接在同一電源U 下，變壓器的變比相同，連接組別相同，故二次繞組的感應電動勢及輸出電壓均應相等，但變壓器在負載運行時由于短路阻抗不等，因此外特性就不同，如圖4 可知，ZS1IS1= ZS2IS2，表明短路阻抗不等時變壓器的并聯運行，負載電流的分配與各臺變壓器的短路阻抗成反比，即當ZS1＞ZS2，有IS1＜IS2。即短路阻抗小的變壓器輸出的電流大，短路阻抗大的變壓器輸出的電流小，從而造成容量小的變壓器可能發生過載現象。容量大的變壓器可能欠載現象。

4 結論

在選擇變壓器并聯運行時，各變壓器變比要相等，以保證各繞組之間無環流;各變壓器的連接組別要一致，不然會產生大的環流燒毀變壓器繞組;各變壓器的標幺值要相等，及變壓器的容量及短路阻抗相對值要一致。只有同時滿足這三個條件，并聯變壓器會能正常運行，滿足生產生活需要。

［1］馬桂榮，王全亮等.工廠供配電技術［M］.北京理工大學出版社，2010，8.

［2］周樂挺.工廠供配電技術［M］.高等教育出版社，2007，6.