變壓器并聯運行在旁路帶電作業中的應用

滕新立++李峰++顏利軍

摘 要：本文介紹了變壓器并聯運行在旁路帶電作業中的應用實例，結合變壓器并聯運行的技術條件對變壓器并聯運行在旁路帶電作業中的應用實例進行分析，并對變壓器并聯后的環流進行了理論計算分析和MATLAB建模仿真分析，分析結果驗證試驗時產生環流是兩臺變壓器的變比和變壓器阻抗的差異造成的。

關鍵詞：旁路帶電作業；變壓器；并聯運行；環流

電力/配電變壓器擔負著電能傳遞的重任，是供配電環節重要的電力設備。變壓器并聯運行，就是將兩臺或以上變壓器的一次繞組并聯在同一電壓的母線上，二次繞組并聯在另一電壓的母線上運行。

并聯運行意義：1、提高供電的可靠性。當某臺變壓器發生故障時，此時并聯運行的其他變壓器還可以繼續保持供電；2、提高運行的經濟性。調度可以根據負荷的變化投切部分變壓器以減少電能損耗，提高運行效率，從而提高運行的經濟性；3、可以分期安裝變壓器。如變電站的負荷是遂漸增加的，相應可以遂年根據需要安裝并列變壓器，從而減少初次投資，充分發揮資金的經濟效益；4、有利于安排變壓器的不停電檢修。

變壓器并聯有利于變壓器不停電檢修，但在實際運用中每個配電變壓器都配置成雙變壓器并聯從成本上考慮肯定是不可行的。為了實現每個配電變壓器都可以不停電檢修，徐州海倫哲公司開發了一款供電負荷轉移車，用于常用規格配電變壓器不停電檢修，現結合這一款供電負荷轉移車，分析一下變壓器并聯運行在旁路帶電作業中的實際運用。

一、旁路帶電作業中變壓器并聯運行實例

旁路作業法是先引入旁路電纜對工作區域內的負荷進行臨時供電，再將工作區域內的線路停電后進行檢修，期間可以保證對用戶的不間斷供電，實現不停電檢修。

以下案例為海倫哲供電負荷轉移車帶電更換變壓器的一個應用實例。

（一）車載變壓器和待換變壓器的參數

1.供電負荷轉移車中SC（L）B10-400/10干式變壓器參數表

序號 變壓器參數項目 參數

1 額定容量 400 kVA

2 連接組別 Dyn11

3 高壓額定電壓 10kV

4 低壓額定電壓 400V

5 阻抗電壓（Uz75℃） 4%

2.待換柱上S11-M-200/10變壓器參數表

序號 變壓器參數項目 參數

1 額定容量 200 kVA

2 連接組別 Dyn11

3 高壓額定電壓 10kV

4 低壓額定電壓 400V

5 阻抗電壓 3.79%

（二）試驗內容

1.將供電負荷轉移車停放到待換變壓器附近，分別將供電負荷轉移車低壓輸出與待換變壓器低壓側連接，將供電負荷轉移車高壓輸入與待換變壓器高壓側連接；作業方式是用絕緣斗臂車帶電作業。

2.用驗電器對供電負荷轉移車高壓側開關柜進線柜進行驗電并用鉗形電流表測量柱上變壓器低壓側所帶負荷電流。（見下表）

相 A B C

電流值（A） 24 23 23.5

3.合供電負荷轉移車高壓側開關柜負荷開關，并使用驗電器進行合閘后驗電，供電負荷轉移車帶電運行。

4.分別測量供電負荷轉移車變壓器低壓側相電壓，供電負荷轉移車變壓器與柱上變壓器低壓側電壓差及相角差。

（1）箱變變壓器低壓側相電壓

（2）箱變變壓器與柱上變壓器低壓側電壓差

（3）箱變變壓器與柱上變壓器低壓側相角差

5.低壓柜判斷各相相位角相差不到十度，相序正確，可以進行變壓器并列操作，將自動投切柜手自動開關打到手動，將低壓柜1#斷路器手動分合閘開關打到合閘，變壓器并列，測量箱變車低壓側出線電流。（見下表）

6.將自動投切柜手自動開關打到手動，將低壓柜1#斷路器手動分合閘開關打到分閘，裂解變壓器，供電負荷轉移車中變壓器退出運行，進行收車操作。

二、變壓器并聯技術條件分析

（一）變壓器理想并列運行的條件：

1.各臺變壓器的電壓比（變比）應相同（相差不超過±5%）；

2.各臺變壓器的阻抗電壓應相等（相差不超過±10%）；

3.各臺變壓器的接線組別應相同；

4.變壓器容量差別不能超過3：1。

（二）不同條件下變壓器并聯運行環流分析

為了方便分析，本文以旁路帶電作業中變壓器并列運行為例來說明。圖1給出了兩臺變壓器并列運行拓撲圖，圖2給出了變壓器并聯等效電路圖。其中1#變的變比KI，2#變的變比KII，兩個變壓器的聯結型式相同。

圖1 變壓器并列運行拓撲圖

圖2 變壓器并聯等效電路圖

1.兩并聯變壓器連接組別不同環流分析

如果聯結組不同，當各變壓器的原邊接到同一電網時，它們副邊線電壓的相位不同，而且至少是30度（Y，y0和Y，d11并聯時，副邊線電動勢的相位差就是30度）。在此情況下，如果兩變壓器的變比相等，圖中Eab1= Eab2= Eab是兩變壓器副邊的線電動勢，從圖可見，副邊有電動勢差：

如兩并聯變壓器阻抗分別為0.05，則系統環流為△E/（ZKI+ZKII）=5.18（Eab/ZK），即系統環流大小為系統額定電流的5.18倍，所以聯結組別不同的變壓器絕對禁止并聯運行。

2.兩并聯變壓器連接組別相同環流分析

設兩臺變壓器連接組號相同，變比不等，將一次側各物理量折算到二次側，并忽略勵磁電流，則得到并聯運行時的簡化等效電路（如圖2），在空載時，兩變壓器繞組之間的環流為：

（三）旁路帶電作業中變壓器并聯運行實例分析

1.經測量本次實驗變壓器變壓比相差1.27%<5%；接線組別相同；阻抗電壓相差5.25%<10%；容量比為2：1<3：1，完全符合我國規定的變壓器并聯條件。

2.根據車載變壓器和柱上變壓器參數，帶入環流計算公式可得出本次試驗產生的環流為0.00238倍額定電流約2.57A。

3.計算數據顯示試驗變壓器并聯后環流比較小，可以并聯運行；變壓器并聯運行后，低壓側環路上實測相電流有所增加，待換變壓器和車載變壓器工作正常。

三、仿真分析

基于以上的分析，本文建立了如圖1所示的MATLAB/SIMULIC仿真模型，從變壓器環流方面進行仿真研究。1#變壓器參數：容量400kVA，聯結型式Dyn11，變比n1=10/0.4，阻抗壓降4%；2#變壓器參數：容量200kVA，聯結型式Dyn11，變比n1=10/0.395，阻抗壓降3.79%；因此，兩臺變壓器具有相同的聯結型式，變比、阻抗壓降也十分接近。

（一）環流仿真分析

圖4給出了1#變壓器、2#變壓器高壓側與總的電流波形，變壓器之間環流有效值為2.42A，與理論計算2.57A基本相同，與實際試驗數據也基本相同，車載變壓器和待換高損變壓器并聯運行良好。

四、結論

理論計算分析和MATLAB/SIMULIC軟件仿真分析顯示，變壓器并聯運行的必要條件是連接組別相同，在連接組別相同的前提下，系統產生環流的大小與變比和變壓器阻抗有關系，系統環流大小與兩臺并聯變壓器低壓側電壓差成正比，與變壓器的阻抗之和成反比，環流與負載的大小無關，組別相同的條件下，只要變比不同，即使在空載時，兩臺變壓器內部也會產生環流，由于變壓器的阻抗很小，即使變壓器變比相差很小，也會引起較大的環流，所以，在旁路帶電更換變壓器，一定要保證并聯變壓器連接組別相同和變比相同。

參考文獻：

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