并列運行配電變壓器臨界負荷確定及經濟運行分析

摘 要：在夏季炎熱天氣或工廠用電高峰期，供電企業為了合理分配變壓器輸出功率及保證正常供電、避免突然停電的情況，經常采用并列運行配電變壓器的方式來提高供電效率。本文將根據變壓器工作原理，計算并列變壓器臨街負荷。

關鍵詞：并列運行；配電變壓器；臨界負荷

中圖分類號：TM743 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2015） 02-0000-01

為了保障人民生產與生活用電供給，供電企業以及耗電大的工廠、商場經常在用電高峰期并列運行配電變壓器，以通過兩臺或多臺變壓器合理分配供電負荷，避免故障和過載帶來的突然停電、斷電問題，還可以通過有效并列降低消耗，節約能效。但是并不是隨便兩臺變壓器都可以進行并列。本文首先介紹并列變壓器是什么以及為什么，然后分析可以進行并列的條件，重點在于計算變壓器臨界負荷與經濟運行系數，最后得出經濟運行的建議。

一、并列運行配電變壓器

并列運行配電變壓器，用同一母線，將兩臺或者兩臺以上的變壓器一次繞組，二次繞組進行連接。關于并列變壓器運行的優點，有以下三點：（1）確保供電穩定性。并列運行的變壓器供電，如同兩匹馬或多匹馬同時拉動一輛馬車一樣，如果一匹馬需要休息，那么并不影響前行。并列中的某臺變壓器停止工作后，其他變壓器還可以正常運轉，這就給供電系統提供了支援和保障，不會出現立刻停電和頻繁停電的事故。（2）有效的節約耗電。通過變壓器并列，將有效的節約供電過程耗電，降低無功電量。例如某變電站將3000kVA和2150kVA兩臺變壓器進行并列運行，一年后測算，節約電能6.2萬Kwh。（3）降低變壓器損耗。在用電高峰期，例如夏季炎熱天氣，或者農村的灌溉、收割季，地區內用電負荷比平時增加很多甚至是平時的數倍，如果仍然按照平時供電設備，用單臺變壓器來進行供電，則會出現變壓器滿負荷運轉情況，這對變壓器損壞很大。兩臺或者多臺變壓器并列后，能分擔單臺變壓器的負荷，從而降低對單臺變壓器的損耗，讓每一臺變壓器都在經濟范圍內運行。

二、并列運行變壓器條件

并列運行變壓器最大的風險是，變壓器之間出現環流，這樣即有可能增加負荷，產生無功電。不符合并列條件的變壓器并列后，變壓器之間負荷分配不合理，更提高了變壓器過載損壞的危險。因此，必須選擇容量電壓方面相匹配的變壓器進行并列，這不僅需要查看變壓器說明書，還需要進行先期測試。（1）變比相同，差值在±0.5。這個條件要求兩臺或多臺要并列的變壓器其額定電壓相等，即使有相差也相差無幾，而且一側接線組別相同。這個條件是為了保證，在變壓器空載時，不會因為兩臺變壓器之間存在壓差，而出現內部環流。如果并列的變壓器額定電壓相差較大，將出現大于額定電壓幾倍的環流，變壓器處于被燒壞的危險中。（2）短路電壓相等，差值范圍±10。并列變壓運行，是為了實現多匹馬拉快車的效果，但是如果單臺變壓器不能合理分配，那就會出現“大馬拉小車”和“小馬拉大車”的情況。因此供電部門選擇變壓器進行并列操作，一定要檢查其短路電壓是否相當，最大相差絕對不可超過10。（3）并列變壓器容量比在3：1范圍之內。如前文所述，變壓器容量與短路電壓成正比。為了保證幾臺變壓器的短路電壓相等，那么變壓器容量也不能相差數倍。并列運行后，會出現上述第二條的問題，每臺電壓器的負荷與容量不成正比，并列變壓器之間不能根據額定容量進行分配。

三、計算并列運行配電變壓器負荷

為了合理的安排供電工作，必須在進行并列變壓器之前，首先計算并列運行變壓器的臨界負荷，避免出現超負荷的情況，才能實現安全供電。

臨界負荷確定公式與計算方法如下：如果變壓器1的額定容量為S1，阻抗電壓為U1，所分配的容量為S12；如果設變壓器2的額定容量為S2，阻抗電壓為U2，所分配的容量為S22。

并列運行后，總負荷S，計算公式如下：S=S1+S2且（S12/S1）/（S22/S2）=U2/U1

基于公式分析，并列變壓器中每臺的負荷并不是根據其額定負荷來決定，而是與其阻抗電壓成反比。

在此計算公式以外，仍有其他因素影響變壓器并列后的負荷分配以及總符合大小。主要外部影響因素就是變壓器型號，不同的型號，經濟運行范圍不同。下文將詳細解釋，在此不做贅述。

四、臨界負荷與經濟運行分析

關于變壓器并列運行后的臨界符合，經常會有誤區出現，這是因為大家認為并列之后的整體功效，應該等于或接近兩臺功效之合。其實根據變壓器型號不同，并列之后的總功效，未必就是兩臺之合。

首先，第一個誤區是認為并列變壓器的負荷，應該是每單臺變壓器負荷的75%以上，事實并非如此。并列變壓器的有功負荷系數，應該用右圖的公式計算。1000KVA的SJ系列變壓器經濟負荷率，也稱最佳負荷率為75.2%，1000KVA的S9系列變壓器經濟負荷系數是40.2%，也存在低于75%的情況。

第二，第二個錯誤認識是認為如果并列變壓器以后，其中一臺的負荷低于其額定符合30%，就是“大馬拉小車”的情況，即沒有充分利用變壓器的其有效容量，是一種浪費。這種認識是不符合計算結果的。當按照右圖公式計算臨界負荷率時，計算1000KVA的SJ系列變壓器臨界負荷率為56.6%，1000KVA的S9系列變壓器臨界符合率是16.3%，實事上確實存臨界負荷僅僅相當機器額定負荷30%的情況。

最后，由于制作工藝和產品質量的限制，目前我國的變壓器機器本身不能適應按照其額定負荷進行滿載運行的情況，其經濟負載率在40～60%之間。因此要保證經濟運行，還要進行變壓器更新。并列運行變壓器的更新，并不僅僅是因為機器本身的磨損，更是為了消除負載中的無形磨損。磨損嚴重的變壓器并列后，會出現無功電量。定期檢修與及時更新機器，是節約供電的必要要求。

在更換設備節約電量的同時，更換本身也帶來成本的增加。并列運行的變壓器，不能在機器遭到嚴重損壞后才進行更新，應該在還有一定量的剩值時進行更新。目前一般變壓器廠家對變壓器回收更新的規定時間為20年，而不同型號、不同額定容量的機器又有不同的壽命規定。使用單位按照變壓器壽命進行有效并列運行，計算臨界負荷，定期檢修，才能實現經濟供電。

參考文獻：1

[1]潘海燕.配電變壓器經濟運行技術研究[D].山東理工大學，2013.

[2]樓曉春，孟偉，何麗莉.配電變壓器經濟運行方式的分析與應用[J].煤礦機械，2011（11）：209-211.