变压器的并列运行分析

赵睿臣

兰州电力技术学院（兰州电力学校） 730050

变压器的并列运行分析

赵睿臣

兰州电力技术学院（兰州电力学校） 730050

在现代的发电厂和变电站中，几乎都采用两台及以上变压器并联运行，无论从技术还是经济的合理性看都是有必要的。

并列运行

变压器并列运行有如下优点：

1）多台变压器并联运行时，如果其中一台变压器发生故障或需要检修，那么另几台变压器可分担它的负载继续供电，从而提高了供电的可靠性。

2）可以提高变压器并联运行的经济性，根据负载的变化，可调整投入运行的变压器台数，减少能量损耗；

3）随着电量的逐步增加，逐渐增加变压器，分期安装新增变压器，可以减少初次投资，并可减少备用容量。

实际中经常需要变压器并联运行，为保证变压器的安全、经济运行，对变压器并联运行的条件进行探讨。

1 变压器并联运行的条件

并不是所有变压器都能并列运行，变压器并列运行有一定的要求，应满足如下的条件：

（1）各并联变压器的原边额定电压、副边额定电压应分别相等，即变比相等。

（2）各并联变压器的连接组别应相同。

（3）各并联变压器的短路阻抗标幺值应相等，短路阻抗角应相等。

除满足以上条件外，并列运行变压器的容量比一般不宜超过3:1。上述并列条件中前两个条件保证了变压器空载运行时绕组内不会有环流，第三个条件保证了负载分配与容量成正比。

2 变压器并联条件的分析

2.1 变比不等时变压器并联运行

当并联运行变压器的连接组别相同、阻抗电压标幺值相同、变比不等，

既：kI≠kII。两台变压器空载时，副边图所回示路。就

环流的大小为：

式中UIN、UIIN分别为两台变的副边额定电压。

ZKI、ZKII分别为两台变折算到副边的短路阻抗。

根据磁势平衡关系，此时，原边不仅仅有空载电流，还会增加一个与副边还流相平衡的原边环流。由于短路阻抗很小，即使电压差很小，也能产生很大的环流。在环流的作用下，影响变压器容量的合理利用，所以并联变压器变比相差必须限制在 之内。

例有两台变压器并列运行，连接组别均为Y，d11，其额定容量SI＝5600KVA，变比KI＝6.0/3.05KV；SII＝3200KVA，变比K＝6.0/3.0KV，Z*＝Z*＝

IIKIKII0.55。根据参数得I2NI＝612（A），I2NII＝355.6（A），副边的环流I2C＝67.7（A）。环流占额定电流的百分比为：第一台11.1%，第二台19%。

由上例可以看出，并联变压器的变比不同，产生的环流占小容量变压器额定电流的19%。变压器空载时有这么大的环流，显然是不允许的。因为它占据了变压器的容量，增大了变压器的损耗，不能使所有并联变压器都带上额定负荷，结果使变压器的总容量得不到充分得利用，不利于变压器的经济运行。负载时每台变压器的实际电流，分别为各自负载电流与环流的合成。由于环流的存在，使变比小的变压器电流大，可能过载；变比大的变压器电流小，可能欠载。限制了变压器的输出功率，使总容量得不到充分的利用。

2.2 连接组别不同时变压器的并联运行

当并联运行变压器的变比和阻抗电压相同，连接组别不同时，变压器并联运行的回路中会产生环流。如两台变压器的连接组别分别为Y，y12和Y，d11。两台变压器的原边接在同一母线上，相对应的一次线电压相位是相同的，其二次侧相对应的线电压则有30°的相位差。如下图所示

由于两台变压器的二次线电压大小相同，所以变压器二次回路的电压差为：

ΔU＝U1ab－U2ab＝2U2absin30°/2＝ 0.52U2ab；其它两相情况也类似。由此可见，在ΔU的作用下，并列运行变压器的二次侧绕组内虽然没有接负载，但在回路中也会出现几倍于额定电流的环流，这个环流会烧坏变压器。因此连接组别不同时变压器绝对不能并联运行。

2.3 阻抗电压标幺值不等时变压器并联运行

（1）阻抗电压角相等而阻抗电压标幺值不等的并联运行

当并联运行变压器的连接组别和变比相同，而阻抗电压标幺值不等时，变压器二次回路不会有环流，但是会影响两台间的负载分配。由于负载分配与阻抗电压的标幺值成反比，也就是阻抗电压标幺值小的变压器分配的负载大，如果这台变压器的容量小，则将首先达到满载，而另一台变压器的容量没有被充分利用。如图所示的两并联台变压器简化的等值电路

由图可以得出：

从而

将式（1）与式（2）相比得：

即

式中 II*、III*分别为两台变压器负载电流的标幺值；

ZKI*、ZKII*分别为两台变压器短路阻抗的标幺值；

式（3）说明，负载电流的标幺值与阻抗电压的标幺值成反比。由于阻抗电压标幺值不相等，所以负载电流的标幺值也不相等。并且阻抗电压标幺值不等的变压器并联运行，影响负载的分配，不能达到满载。

例如两台变压器并列运行，其连接组别标号和电压比均相同，SNI=1000KVA,

UKI= 5.5 % ；SNII=1600KVA,UKII=6.5%。由以上参数计算可得：第一台变压器所分担的容量SI=1104(KVA)，第二台分担的容量SII=1496(KVA)。可以看出第一台变压器过载10.4%，第二台变压器欠载6.5%。

可见，如果并联运行变压器短路电压不相等，当短路电压数值小的变压器过载时，短路电压数值大的变压器会欠载。而变压器长期过载是不允许的，为使负载分配合理，向负载提供最大输出功率的运行情况只能是：阻抗电压标幺值小的那台变压器满载运行而其他变压器都欠载运行。这样变压器的容量得不到充分利用，是不经济的。

（2）阻抗电压标幺值相等而短路阻抗角不等的并联运行

3 结语

综上所述，多台变压器需要并联运行，为保证变压器的安全，经济运行，必须满足上述的并联条件，在实际工作中，对变比要求应特别注意。

[1]谢明琛,张广益主编.电机学.重庆大学出版社

[2]罗慰擎.电机学.中国水利电力出版社

[3]叶水音.电机学.中国电力出版社

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.19.033

变压器并列运行，是指两台或两台以上变压器一次侧绕组都接在某一电压等级的公共母线上，而各变压器的二次绕组也都接在另一电压等级的公共母线上，共同向负载供电的运行方式。如图所示。