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變壓器并列運行的條件
變壓器并列運行的條件
變壓器是電力網(wǎng)中的重要電氣設(shè)備，由于連續(xù)運行的時間長,，為了使變壓器安全經(jīng)濟運行及提高供電的可靠性和靈活性,，在運行中通常將兩臺或以上變壓器并列運行。變壓器并列運行,，就是將兩臺或以上變壓器的一次繞組并聯(lián)在同一電壓的母線上,，二次繞組并聯(lián)在另一電壓的母線上運行。其意義是：當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障時,，并列運行的其它變壓器仍可以繼續(xù)運行,，以保證重要用戶的用電；或當(dāng)變壓器需要檢修時可以先并聯(lián)上備用變壓器，再將要檢修的變壓器停電檢修,，既能保證變壓器的計劃檢修,，又能保證不中斷供電，提高供電的可靠性,。又由于用電負(fù)荷季節(jié)性很強,，在負(fù)荷輕的季節(jié)可以將部分變壓器退出運行，這樣既可以減少變壓器的空載損耗,，提高效率,，又可以減少無功勵磁電流，改善電網(wǎng)的功率因數(shù),，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性,。
變壓器并列運行理想的運行情況是：當(dāng)變壓器已經(jīng)并列起來，但還沒有帶負(fù)荷時,，各臺變壓器之間應(yīng)沒有循環(huán)電流,；同時帶上負(fù)荷后各臺變壓器能合理地分配負(fù)荷，即應(yīng)該按照它們各自的容量比例來分擔(dān)負(fù)荷,。因此,，為了達(dá)到理想的運行情況，變壓器并列運行時必須滿足下面一個條件：
(1)各臺變壓器的電壓比(變比)應(yīng)相同
(2)各臺變壓器的阻抗電壓應(yīng)相等
(3)各臺變壓器的接線組別應(yīng)相同,。
下面分析變壓器并列運行條件中某一條件不符合時產(chǎn)生的不良后果：
(一)電壓比(變比)不相同的變壓器并列運行：
由于三相變壓器和單相變壓器的原理是相同的,，為了便于分析，以兩臺單相變壓器并列運行為例來分析,。由于兩臺變壓器原邊電壓相等,，電壓比不相等，副邊繞組中的感應(yīng)電勢也就不相等,，便出現(xiàn)了電勢差△E,。在△E的作用下，副邊繞組內(nèi)便出現(xiàn)了循環(huán)電流IC,。當(dāng)兩臺變壓器的額定容量相等時,，即SNI=SNII。循環(huán)電流為：
IC=△E/(ZdI＋ZdII)
式中ZdI--表示第一臺變壓器的內(nèi)部阻抗
ZdII--表示第二臺變壓器的內(nèi)部阻抗
如果Zd用阻抗電壓UZK表示時,，則
Zd=UZK*UN/100IN
式中UN表示額定電壓(V),，IN表示額定電流(A)
當(dāng)兩臺變壓器額定容量不相等時，即SNI≠SNII,，循環(huán)電流IC為：
IC=á＊II/[UZKI＋(UZKII/a)]
式中：UZKI--表示第一臺變壓器的阻抗電壓
UZKII--表示第二臺變壓器的阻抗電壓
INI＜INII
á--用百分?jǐn)?shù)表示的二次電壓差
II--變壓器I的副邊負(fù)荷電流
根據(jù)以上分析可知：在有負(fù)荷的情況下,，由于循環(huán)電流Ic的存在，使變比小的變壓器繞組的電流增加,，而使變比大的變壓器繞組的電流減少,。這樣就造成并列運行的變壓器不能按容量成正比分擔(dān)負(fù)荷,。如母線總的負(fù)荷電流為I時(I=INI＋I(xiàn)NII)，若變壓器I滿負(fù)荷運行,，則變壓器II欠負(fù)荷運行,；若變壓器II滿負(fù)荷運行，則變壓器I過負(fù)荷運行,。由此可見,，當(dāng)變比不相等的變壓器并列運行時，由于循環(huán)電流Ic的存在,，變壓器不能帶滿負(fù)荷,，使總?cè)萘坎荒艹浞掷谩?/span>
又由于變壓器的循環(huán)電流不是負(fù)荷電流，但它卻占據(jù)了變壓器的容量,，因此降低了輸出功率,，增加了損耗。當(dāng)變比相差很大時,，可能破壞變壓器的正常工作,，甚至使變壓器損壞。為了避免因變比相差過大產(chǎn)生循環(huán)電流Ic過大而影響并列變壓器的正常工作,，規(guī)定變比相差不宜大于0.5%
(二)阻抗電壓不等時變壓器并列運行：
因為變壓器間負(fù)荷分配與其額定容量成正比,，而與阻抗電壓成反比。也就是說當(dāng)變壓器并列運行時,，如果阻抗電壓不同,，其負(fù)荷并不按額定容量成比例分配，并列變壓器所帶的電流與阻抗電壓成反比,，即II/III=UZKII/UZKI或UZKIIII=UZKIIIII,，設(shè)兩臺變壓器并列運行,，其容量為SNI,，SNII，阻抗電壓為UZI,、UZII,，則各臺變壓器的負(fù)荷按下式計算：
SI=[(SNI+SNII)/(SNI/UZKI+SNII/UZKII)]＊(SNI/UZKI)
SII=[(SNI+SNII)/(SNI/UZKI+SNII/UZKII)]＊(SNII/UZKII)
即S△I/SII=(SNI＊UZKII)/(SNII＊UZKI)
根據(jù)以上分析可知：當(dāng)兩臺阻抗電壓不等的變壓器并列運行時，阻抗電壓大的分配負(fù)荷小,，當(dāng)這臺變壓器滿負(fù)荷時,，另一臺阻抗電壓小的變壓器就會過負(fù)荷運行。變壓器長期過負(fù)荷運行是不允許的,，因此,，只能讓阻抗電壓大的變壓器欠負(fù)荷運行，這樣就限制了總輸出功率,，能量損耗也增加了,，也就不能保證變壓器的經(jīng)濟運行,。所以，為了避免因阻抗電壓相差過大,，使并列變壓器負(fù)荷電流嚴(yán)重分配不均,，影響變壓器容量不能充分發(fā)揮，規(guī)定阻抗電壓不能相差10%,。
(三)接線組別不同的變壓器并列運行：
變壓器的接線組別反映了高低側(cè)電壓的相應(yīng)關(guān)系,，一般以鐘表法來表示。當(dāng)并列變壓器電壓比相等,，阻抗電壓相等,，而接線組別不同時，就意味著兩臺變壓器的二次電壓存在著相角差á和電壓差△U,，在電壓差的作用下產(chǎn)生循環(huán)電流Ic：
Ic=△E/(ZdI+ZdII)
如果以á角表示繞組組別不同的變壓器線電壓之間的夾角,，而Zd用UZK表示時，循環(huán)電流可用下式表示：
Ic=2U1sin(á/2)/(ZdI+ZdII)=200sin(á/2)/[UZK1/In1+UZK2/In2]
如果In1=In2=In,UZK1=UZK2=UZK,則上式變?yōu)?/span>
Ic=100sin(á/2)/UZK
式中In,、UZK可用任一臺變壓器額定電流和阻抗電壓,。
假設(shè)兩臺變壓器變比相等，阻抗電壓相等,，而其接線組別分別為Y/Y0-12和Y/△-11,，則由接線組別可知，當(dāng)á=360°－330°=30°,UZK%=(5～6)%Ic=100sin(á/2)/UZK得IC=(4～5)In,，即循環(huán)電流時額定電流的4～5倍,，分析可知接線組別不同的兩臺變壓器并列運行，引起的循環(huán)電流有時與額定電流相當(dāng),，但其差動保護,、電流速斷保護均不能動作跳閘，而過電流保護不能及時動作跳閘時,，將造成變壓器繞組過熱,，甚至燒壞。
由以上分析可知,，如果電壓比(變比)不相同,，兩臺變壓器并列運行將產(chǎn)生環(huán)流，影響變壓器的出力,。如果百分阻抗不相等,，則變壓器所帶的負(fù)荷不能按變壓器的容量成比例分配，阻抗小的變壓器帶的負(fù)荷大,，阻抗大的變壓帶的負(fù)荷反而小,，也影響變壓器的出力。變壓器并列運行常常遇到電壓比(變比),、百分阻抗不*相同的情況,，可以采用改變變壓器分接頭的方法來調(diào)整變壓器阻抗值,。若第三個條件不滿足將引起相當(dāng)于短路的環(huán)流，甚至燒毀變壓器,；因此,，接線組別不同的變壓器不能并列運行。一般情況下,，如果需將接線組別不同的變壓器并列運行,，就應(yīng)根據(jù)接線組別差異不同，采取將各相異名,、始端與末端對換等方法,，將變壓器的接線化為相同接線組別才能并列運行。
根據(jù)運行經(jīng)驗,，兩臺變壓器并列,，其容量比不應(yīng)超過3：1。因為不同容量的變壓器阻抗值較大,，負(fù)荷分配極不平衡,；同時從運行角度慮，當(dāng)運行方式改變,、檢修,、事故停電時，小容量的變壓器將起不到備用的作用,。
變壓器的短路阻抗是指二次側(cè)短路時,，在一次側(cè)加一個電壓，使電流達(dá)額定值,，這個電壓與額定電壓之比就是短路阻抗．也可以說這個電壓就是變壓器勵磁所需要的電壓,。之所以叫阻抗，是因為可以用它來代表變壓器繞組的一個等效的阻抗值．短路阻抗在變壓器發(fā)生接地時可以限制短路電流．通常如果不計系統(tǒng)阻抗,，而且把系統(tǒng)能量看作無窮大的時候,，變壓器的短路電流可近似取額定電流乘上1與短路阻抗之商．比如說，高壓側(cè)電流為100A,，短路阻抗為5％,，那么高壓側(cè)可承受的短時短路電流就是2000A．
樓上說的也很重要,，當(dāng)幾臺變壓器并聯(lián)運行時,，除了電壓、連接組別,、變比要相同外,，短路阻抗也要盡量一致，否則會引起循環(huán)電流,。