變壓器并列運行程序計算器的設計

欒鵬飛，孫冬梅，張書梅

（鄂爾多斯電業局，內蒙古鄂爾多斯017000）

1 概 述

一般判斷變壓器并列運行有四個條件：接線組別相同、變比相同、阻抗電壓相同、容量比不超過3∶1。但實際工作中兩臺需要并列運行的變壓器的變比以及阻抗電壓總是有一定差額，那么具體并列運行變壓器高、中、低壓側變比相差多少、高-中、高-低、中低阻抗電壓相差多少可以并列？以及變比差、短路阻抗電壓差怎樣計算？不同型號、不同繞組變壓器并列運行需要滿足哪些條件？這些實際工作中的問題有待解決，變壓器并列運行計算分析的效率更有待提高。

2 變壓器并列運行的意義

當變壓器需要檢修時可以先并聯上備用變壓器，再將要檢修的變壓器停電檢修，既能保證不間斷供電，又能保證變壓器的計劃檢修，提高了供電可靠性；或當一臺變壓器發生故障時，并列運行的其它變壓器仍可以繼續運行，以保證重要用戶的用電；同時由于用電負荷的季節性，能將部分變壓器在負荷輕的季節退出運行，這樣既能減少變壓器的空載損耗提高效率，又能減少無功勵磁電流，改善電網的功率因數，提高系統的經濟性［1］。

3 變壓器并列運行淺析

隨著地區經濟的發展，地區對電能的需求量越來越大，現有的變壓器容量不能滿足目前用電的需求，主變增容是解決該問題的有效手段；增容后的變壓器短路電壓百分比、分接頭檔位及變比經常存在一定的差異，變電站在操作過程中常常需要將變壓器短時并列［2］。根據變壓器運行規程的規定，變壓器繞組接線組別必須相同、變壓器變比應相等即額定電壓分別相等（允許誤差在±0.5%以內）、短路阻抗電壓應接近（允許誤差在±10%以內）、容量比不宜超過3∶1。

變壓器并列運行時，如果繞組的接線組別不同，則在變壓器二次側繞組的閉合回路中產生循環電流，它們二次側線電壓的相位差至少是30°，在此情況下如果兩臺變壓器的變比相等，在變壓器二次側同極性端產生的電壓差為ΔU＝2U2sin15°＝0.518 U2；由于變壓器本身的短路阻抗很小，這樣大的電壓差將在兩臺變壓器的二次側繞組中產生很大的循環電流，其可達到額定電流的4～5倍［3］；若兩臺變壓器的接線組別不同，產生的電壓差為180°，則在變壓器二次側同極性端產生的電壓差ΔU＝2U，此情況下產生的循環電流將達到額定電流的15～20倍［3］。由此可見，不同接線組別的變壓器并列運行時，不僅大大增加了變壓器的損耗，而且還可能燒壞變壓器的繞組，這在安全上是絕對不允許的，所以要求并列運行的各變壓器接線組別必須相同。

短路電壓不同將造成并列變壓器功率分配不合理，使并列變壓器負荷電流嚴重分配不均，影響變壓器容量不能充分發揮；變比不同時將造成并列變壓器之間產生較大的環流，容易造成并列變壓器過負荷［2］。鑒于變壓器存在參數及變比等方面的差異，變壓器在并列前需要進行核算，確保并列后主變均不超過功率限額。變壓器參數不匹配時的并列問題研究多針對2臺雙繞組變壓器。然而，在實際中經常涉及三繞組變壓器與兩繞組變壓器的并列、2臺三繞組變壓器中、低壓側并列等較為復雜的情況；目前研究較多的是對變比不同的環流進行計算；而在實際運行過程中，不能僅僅將環流大小作為變壓器能否并列的依據，變壓器的短路電壓百分比差異也會給主變的負荷分配帶來較大的影響［2］。因此針對實際情況，對變壓器并列運行進行快速計算分析迫在眉睫。

4 變壓器并列運行程序設計理論依據

4.1 變壓器并列運行技術參數

變壓器并列運行的主要技術參數包括：

（1）連接組別：（Y，d11）、（YN，yn0，d11）、（YN，yn0，d11）與（YN，yn0）或（YN ，d11），判斷接線組別是否相同，如“是”或“否”；

（2）額定電壓（分接頭電壓）：U1（變壓器一次電源電壓）、uA1N、uA2N、uA3N，uB1N、uB2N、uB3N；

（3）二、三次側額定電流（分接頭對應電流）：IA2N、IB2N、IA3N、IB3N；

（4）短路阻抗電壓uk%：uAk12%、uAk13%，uBk12%、uAk13%；

（5）變壓器容量：SA1N、SB1N、SA2N、SB2N、SA3N、SB3N；

4.2 兩臺雙繞組變壓器（型號不同）

兩臺雙繞組變壓器（型號不同）能否并列運行的判斷條件包括：

（1）連接組別相同（如：（Y，d11））“是”或“否”；

（2）兩臺變壓器具有同樣的一次側額定電壓和二次側額定電壓，即兩臺變壓器的變比相等（允許差別≤±0.5%）；

式中，

變壓器接線組別相同，若變比不等，則在空載并列運行時將產生循環電流

如果電源電壓不是額定電壓或電源電壓與一次電壓分接頭電壓不對應，則產生的環流需乘以校正系數K u。

（3）兩臺變壓器阻抗電壓百分數uk%相等（允許差別≤±10%）；

（4）兩臺變壓器對應容量比不應超過3∶1；

若滿足以上四條則允許并列運行。

4.3 兩臺三繞組變壓器（型號不同）

兩臺三繞組變壓器（型號不同）能否三側都并列運行的判斷條件包括：

（1）連接組別相同（如：（YN，yn0，d11））“是”或“否”；

（2）兩臺變壓器具有同樣的一次側額定電壓、二次側額定電壓和三次側額定電壓，即兩臺變壓器的變比KA12、KA13與 KB12、KB13分別相等（允許差別≤±0.5%）；

式中，

變壓器接線組別相同，若變比不等，則在空載并列運行時將產生循環電流

如果電源電壓不是額定電壓或電源電壓與一次電壓分接頭電壓不對應，則產生的環流需乘以校正系數

或

如果電源電壓不是額定電壓或電源電壓與一次電壓分接頭電壓不對應，則產生的環流需乘以校正系數K u

（3）兩臺變壓器阻抗電壓百分數uAk12%、uAk13%與uBk12%、uBk13%分別相等（允許差別≤±10%）；

（4）兩臺變壓器容量比不應超過3∶1；

若滿足以上四條則允許并列運行。

4.4 兩臺三繞組變壓器高中側能否并列運行

兩臺三繞組變壓器高中側能否并列運行的判斷條件包括：

（1）連接組別是否相同（如：（YN，yn0，d11））；

（2）兩臺變壓器具有同樣的高壓側額定電壓、中壓側額定電壓，即變比KA12與KB12相等（允許差別≤±0.5%）；

式中，

變壓器接線組別相同，若變比不等，則在空載并列運行時將產生循環電流

如果電源電壓不是額定電壓或電源電壓與一次電壓分接頭電壓不對應，則產生的環流需乘以校正系數K u。

（3）兩臺變壓器阻抗電壓百分數uAk12%與uBk12%相等（允許差別≤±10%）；

（4）兩臺變壓器對應側容量比不超過3∶1；

滿足以上四個條件允許并列（高中側）。

4.5 兩臺三繞組變壓器高低側能否并列運行

兩臺三繞組變壓器高低側能否并列運行的判斷條件：

（2）兩臺變壓器具有同樣的高壓側額定電壓、低壓側額定電壓，即變比KA13與KB13相等（允許差別≤±0.5%）；

式中，

變壓器接線組別相同，若變比不等，則在空載并列運行時將產生循環電流

如果電源電壓不是額定電壓或電源電壓與一次電壓分接頭電壓不對應，則產生的環流需乘以校正系數K u

（3）兩臺變壓器阻抗電壓百分數uAk13%與uBk13%相等（允許差別≤±10%）；

（4）兩臺變壓器對應側容量比不超過3∶1；

滿足以上四個條件允許并列（高低側）。

綜上所述，醫護人員在臨床工作中應該重視保護醫院感染的易感人群，盡早控制原發病，縮短住院時間，同時在進行各種侵入性操作時，嚴格落實消毒隔離制度，入住ICU的術后患者，盡可能安排單間或同病種安置，最大限度切斷病原菌傳播途徑，對降低骨科老年患者術后醫院感染率具有重要意義。本研究樣本量較小，有待多中心、大樣本、前瞻性的研究，以更準確地評估骨科老年患者手術后感染的危險因素，并預防和控制醫院感染的發生。

4.6 一臺雙繞組變壓器B與一臺三繞組變壓器A相應電壓側能否并列運行

判斷一臺雙繞組變壓器B與一臺三繞組變壓器A相應電壓側能否并列運行的條件：

（1）對應繞組連接組別相同：如【（YN，yn0，d11）與（YN，yn0）或（YN ，d11）】；

（2）兩變壓器對應側有相同的額定電壓，以1、2繞組為例，即KA12與KB12相等（允許差別≤±0.5%）；

式中，

（3）兩變壓器對應側阻抗電壓百分數相等，以1、2繞組為例，則uAk12%與uBk12%相等（允許差別≤±10%）；

（4）兩臺變壓器對應側容量比不超過3∶1；

滿足以上四個條件允許對應側并列運行。

4.7 一臺三繞組變壓器A1、3繞組與雙繞組變壓器能否并列運行

判斷一臺三繞組變壓器A1、3繞組與雙繞組變壓器能否并列運行的條件：

（1）對應繞組連接組別相同：如【（YN，yn0，d11）與（YN，yn0）或（YN ，d11）】；

（2）兩變壓器對應側有相同的額定電壓，以1、3繞組為例，即KA13與KB12相等（允許差別≤±0.5%）；

式中，

（3）兩變壓器對應側阻抗電壓百分數相等，以1、3繞組為例，則uAk13%與uBk12%相等（允許差別≤±10%）；

（4）兩臺變壓器對應側容量比不超過3∶1；

滿足以上四個條件允許對應側并列運行。

5 變壓器并列運行軟件簡介

根據一般的計算兩雙繞組變壓器并列運行變比差、阻抗電壓差公式，推導出三繞組與三繞組、三繞組與兩繞組并列運行變比差、阻抗電壓差計算公式以及產生的環流，解決針對不同型號、不同繞組變壓器并列運行計算分析難的問題，依據并列運行約束條件以及相關計算公式，用C＃語言設計開發此款變壓器并列運行程序計算器，最終打包形成軟件，實現變壓器并列運行自動計算分析功能。變壓器并列運行軟件界面如圖1所示。

此變壓器并列運行計算器軟件操作簡單，錄入相應參數即可計算相關判別條件，最終給出判別結果，程序用C＃語言設計，安裝簡單無需任何插件便于推廣。

圖1 變壓器并列運行軟件計算結果

6 結 論

本文提出了電力系統實際工作中變壓器并列判別問題，通過分析變壓器并列運行情況，提出變壓器并列運行理論依據，用C＃語言設計開發變壓器并列運行程序計算器，最終打包成軟件形式，實現變壓器并列運行自動計算分析功能。此款C＃語言設計開發的變壓器并列運行計算器可實現如下功能：（1）計算分析不同型號、不同繞組變壓器并列運行問題；（2）對新建、改建變壓器并列運行提供依據，通過輸入變壓器相關參數軟件自動計算并給出變壓器并列運行變比差、阻抗電壓差、環流，依據變壓器并列條件判斷變壓器哪側可以并列，最終給出并列結果；（3）調度員可現場輸入主變分頭電壓，為變壓器并列調節主變分頭提供依據。此變壓器并列運行程序計算器最終實現變壓器并列運行由手算轉變為軟件計算，既提高工作效率又保證了準確性，也實現了變壓器并列運行計算分析的標準化。

［1］ 張雷光.變壓器的并列運行分析［J］.黑龍江科技信息，2011，1：

［2］ 黃明華，李 紅，伏祥運，等.參數不同變壓器并列運行時負荷分配計算［J］.江蘇電機工程，2012，（1）：52-55.

［3］ 胡景生，？，等.變壓器經濟運行［M］.北京：中國電力出版社，1998.