電力變壓器并聯運行應具備的條件

許旭東

摘 要：本文通過學習電力變壓器電路理論及運行特性，結合多年的實際工作經驗，對發電廠及工廠變電所電力變壓器獨立及并聯運行的分析，及其優越性比較。

關鍵詞：電力變壓器；并列條件；優越性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.182

把兩臺或兩臺以上變壓器的一次側及二次側以母線連接的方式進行連接的方式對用電負荷供電在發電廠、配電站、變電所中較為常見。通常將此種方式稱為并列運行。

1 變壓器為什么要并聯運行

（1）在電廠、配電站、變電所中，當一臺變壓器出現故障時，只要將故障變壓器隔離而不需要將整個配電站、變電所停運，余下的變壓器可繼續供電，以保證重要設備的用電，這樣提高了供電的可靠性。

（2）有利于變壓器的檢修。在變壓器維護保養時，為了保證有計劃的輪流檢修，可先并聯上一臺備用變壓器，再把需檢修的變壓器隔離，這樣便可保證不間斷供電的情況下完成檢修。

（3）在現今，由于用電負荷的波動性很大，隨著用電負荷的變化確定變壓器運行的臺數，即可減少變壓器的空載損耗，提高效率，又可以改善高壓電網的功率因素。

（4）發電廠、變電所中，用電負荷一般是逐步發展的。在電廠中由于改擴建工程，也需要增加廠用變的臺數，而增加的廠用變，為了考慮供電的可靠性，新裝廠變必須可與老廠變能并聯運行。

2 電力變壓器并聯運行的條件

電力變壓器容量和結構型式互不相同。當變壓器并聯運行時，它們的高壓側和低壓側分別通過導線連接，也就是說，它們的初級、次級雙方都有相同的電壓。理想的并聯應能滿足下列條件：

（1）保證各變壓器高、低壓側的電壓相等和相位相同，可保證變壓器在空載時不會產生環流。

（2）在達到滿載狀態時，為了保證全部裝置容量達到最大程度的發揮而必須使其負載電流與相應容量成正比。

（3）為保證總的負載為各負載電流的代數和，就應該實現不同變壓器之間相同相位處理。

對于第二個條件，各變壓器有相同短路電壓即保證了各變壓器負載的均衡，即UKN=INZK （IN為額定電流，ZK為內部阻抗），而并聯運行時，UKN是相等的（強制相等，即母線電壓相等）即對所有變壓器下式成立：

INIZKI=INⅡZKⅡ=…=INNZKN=UKN

即各變壓器的短路阻抗應和它們的額定電流成反比或額定容量成反比。

對于第三項條件，各變壓器短路電阻與短路電抗的比值相等即可使變壓器負載電流同相。

實際運行中，滿足①相同的電壓等級在并聯連接的各變壓器內實現，且具有相同的連接組別數。②各變壓器都應有相同的線電壓變比。不同的生產廠家雖然生產工藝不同，但變比不會有多大誤差這兩個條件即可完成并列運行。

3 并列條件不能滿足時會有什么后果

（1）接線組別不同，但變比相同，阻抗電壓相等時的變壓器并列運行。

接線組別不同，說明并列變壓器的二次線電壓不同相。如Y，d11和Y，yo接線的兩臺變壓器并列運行相量圖見右圖，前者二次電壓，與后者二次電壓之間有30°的相位差，于是在二次線組中出現了電壓差，=-=2UabSin15°=0.52Ua1，在電力系統中，Uab至少是400V，大型變壓器達到幾千伏甚至上萬伏。因此，0.52Uab數值較大。這時會燒毀繞組，因為變壓器的內阻很小導致在二次繞阻回路中產生很大的環流。為了避免類似情況的發生，故而接線組別不能并列運行不同的變壓器。

（2）變比不等，但接線組別相同，阻抗電壓相等的變壓器并列運行。

變壓器的變比不等與變壓器的二次電壓有直接關系。若有多臺變壓器并聯運行，各變壓器的二次電壓必然不等，二次繞組中將有電壓差△U。在電壓差△U的作用下，各變壓器二次繞組中產生了環流，相應的變壓器一次繞組也會相應的感應出環流。環流的出現使變壓器的損耗增加，嚴重的會使變壓器溫度升高，嚴重影響安全運行。影響變壓器的使用壽命。但是每臺變壓器的制造出廠后，變比不可能完全相等，故要求并列運行的變壓器的變比差△K不大于±0.5%。

（3）阻抗電壓（短路電壓）Ud%不等，但變比相等，接線組別相同，容量相等時，變壓器并列。

若短路電壓高，變壓器運行時其二次電壓下降就大，反之變壓器運行時其二次電壓下降就小。這一點由變壓器的外特性曲線可看出。 如右圖所示。E2表示變壓器的二次側空載時電壓，U2表示帶上負荷后的二次側電壓， I1，I2表示兩臺變壓器各自的負載電流，曲線1表示短路電壓高的變壓器外特性，曲線2表示短路電壓低的變壓器外特性。

由圖可知，當短路電壓高的1#變壓器滿載時，對應的二次電流是I1，則短路電壓低的2#變壓器電流為I2， I2>I1，2#變壓器過載。反之，當2#變壓器滿載時，1#變壓器欠載。實際運行中，短路電壓不等的變壓器并聯運行時，其變壓器的負荷分配與變壓器的短路電壓大小成反比，與額定容量成正比。即：

在實際生產運行中，為了使變壓器更好、更科學的并列運行，要求運行的各變壓器的容量盡可能相接近，最大容量與最小容量之比不要超出3：1，阻抗電壓盡可能接近，差值應限制不超過10%。

由以上分析可知，把幾臺變壓器并聯運行具有優越性，當然在每個發電廠、變電所中，根據用電負荷的重要性，考慮到投資成本，接線方式的可行性、科學性，運行操作的方便性，簡單化，根據實際負荷情況，設置變壓器的并列運行。

參考文獻：

[1]《電力安全工作規程規程（發電廠和變電站電氣部分）》[S].（GB26860-2011）.

[2]劉增良.電氣設備及運行維護[M].中國電力出版社2007版.

[3]周鶚.電機學[M].中國電力出版社1995版

[4]10KV以下變電所設計規范[S]（GB50053-94）.endprint