變壓器是電力網中的重要電氣裝置,由於連續執行的時間長,為了使變壓器安全經濟執行及提高供電的可靠性和靈活性,在執行中通常將兩臺或以上變壓器並列執行。變壓器並列執行,就是將兩臺或以上變壓器的一次繞組並聯在同一電壓的母線上,二次繞組並聯在另一電壓的母線上執行。其意義是:當一臺變壓器發生故障時,並列執行的其它變壓器仍可以繼續執行,以保證重要使用者的用電;或當變壓器需要檢修時可以先並聯上備用變壓器,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。又由於用電負荷季節性很強,在負荷輕的季節可以將部分變壓器退出執行,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,改善電網的功率因數,提高系統的經濟性。 變壓器並列執行最理想的執行情況是:當變壓器已經並列起來,但還沒有帶負荷時,各臺變壓器之間應沒有迴圈電流;同時帶上負荷後各臺變壓器能合理地分配負荷,即應該按照它們各自的容量比例來分擔負荷。因此,為了達到理想的執行情況,變壓器並列執行時必須滿足下麵條件:
(1)各臺變壓器的電壓比(變比)應相同
(2)各臺變壓器的阻抗電壓應相等
(3)各臺變壓器的接線組別應相同。
下面分析變壓器並列執行條件中某一條件不符合時產生的不良後果:
(一)電壓比(變比)不相同的變壓器並列執行: 由於三相變壓器和單相變壓器的原理是相同的,為了便於分析,以兩臺單相變壓器並列執行為例來分析。由於兩臺變壓器原邊電壓相等,電壓比不相等,副邊繞組中的感應電勢也就不相等,便出現了電勢差△E。在△E的作用下,副邊繞組內便出現了迴圈電流IC。當兩臺變壓器的額定容量相等時,即SNI=SNII。迴圈電流為: IC=△E/(ZdI+ZdII) 式中ZdI--表示第一臺變壓器的內部阻抗 ZdII--表示第二臺變壓器的內部阻抗 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) 當兩臺變壓器額定容量不相等時,即SNI≠SNII,迴圈電流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--用百分數表示的二次電壓差 II--變壓器I的副邊負荷電流 根據以上分析可知:在有負荷的情況下,由於迴圈電流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。這樣就造成並列執行的變壓器不能按容量成正比分擔負荷。如母線總的負荷電流為I時(I=INI+INII),若變壓器I滿負荷執行,則變壓器II欠負荷執行;若變壓器II滿負荷執行,則變壓器I過負荷執行。由此可見,當變比不相等的變壓器並列執行時,由於迴圈電流Ic的存在,變壓器不能帶滿負荷,使總容量不能充分利用。 又由於變壓器的迴圈電流不是負荷電流,但它卻佔據了變壓器的容量,因此降低了輸出功率,增加了損耗。當變比相差很大時,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生迴圈電流Ic過大而影響並列變壓器的正常工作,規定變比相差不宜大於0.5%
(二)阻抗電壓不等時變壓器並列執行: 因為變壓器間負荷分配與其額定容量成正比,而與阻抗電壓成反比。也就是說當變壓器並列執行時,如果阻抗電壓不同,其負荷並不按額定容量成比例分配,並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,設兩臺變壓器並列執行,其容量為SNI,SNII,阻抗電壓為UZI、UZII,則各臺變壓器的負荷按下式計算: 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) 根據以上分析可知:當兩臺阻抗電壓不等的變壓器並列執行時,阻抗電壓大的分配負荷小,當這臺變壓器滿負荷時,另一臺阻抗電壓小的變壓器就會過負荷執行。變壓器長期過負荷執行是不允許的,因此,只能讓阻抗電壓大的變壓器欠負荷執行,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濟執行。所以,為了避免因阻抗電壓相差過大,使並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,規定阻抗電壓不能相差10%。
(三)接線組別不同的變壓器並列執行: 變壓器的接線組別反映了高低側電壓的相應關係,一般以鐘錶法來表示。當並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生迴圈電流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,迴圈電流可用下式表示: Ic=2U1sin(á/2)/(ZdI+ZdII)=200sin(á/2)/[UZK1/In1+UZK2/In2] 如果In1=In2=In,UZK1=UZK2=UZK,則上式變為 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á=360°-330°=30°,UZK%=(5~6)%Ic=100sin(á/2)/UZK得IC=(4~5)In,即迴圈電流時額定電流的4~5倍,分析可知接線組別不同的兩臺變壓器並列執行,引起的迴圈電流有時與額定電流相當,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,兩臺變壓器並列執行將產生環流,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荷大,阻抗大的變壓帶的負荷反而小,也影響變壓器的出力。變壓器並列執行常常遇到電壓比(變比)、百分阻抗不完全相同的情況,可以採用改變變壓器分接頭的方法來調整變壓器阻抗值。若第三個條件不滿足將引起相當於短路的環流,甚至燒燬變壓器;因此,接線組別不同的變壓器不能並列執行。一般情況下,如果需將接線組別不同的變壓器並列執行,就應根據接線組別差異不同,採取將各相異名、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並列執行。 根據執行經驗,兩臺變壓器並列,其容量比不應超過3:1。因為不同容量的變壓器阻抗值較大,負荷分配極不平衡;同時從執行角度慮,當執行方式改變、檢修、事故停電時,小容量的變壓器將起不到備用的作用。
變壓器是電力網中的重要電氣裝置,由於連續執行的時間長,為了使變壓器安全經濟執行及提高供電的可靠性和靈活性,在執行中通常將兩臺或以上變壓器並列執行。變壓器並列執行,就是將兩臺或以上變壓器的一次繞組並聯在同一電壓的母線上,二次繞組並聯在另一電壓的母線上執行。其意義是:當一臺變壓器發生故障時,並列執行的其它變壓器仍可以繼續執行,以保證重要使用者的用電;或當變壓器需要檢修時可以先並聯上備用變壓器,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。又由於用電負荷季節性很強,在負荷輕的季節可以將部分變壓器退出執行,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,改善電網的功率因數,提高系統的經濟性。 變壓器並列執行最理想的執行情況是:當變壓器已經並列起來,但還沒有帶負荷時,各臺變壓器之間應沒有迴圈電流;同時帶上負荷後各臺變壓器能合理地分配負荷,即應該按照它們各自的容量比例來分擔負荷。因此,為了達到理想的執行情況,變壓器並列執行時必須滿足下麵條件:
(1)各臺變壓器的電壓比(變比)應相同
(2)各臺變壓器的阻抗電壓應相等
(3)各臺變壓器的接線組別應相同。
下面分析變壓器並列執行條件中某一條件不符合時產生的不良後果:
(一)電壓比(變比)不相同的變壓器並列執行: 由於三相變壓器和單相變壓器的原理是相同的,為了便於分析,以兩臺單相變壓器並列執行為例來分析。由於兩臺變壓器原邊電壓相等,電壓比不相等,副邊繞組中的感應電勢也就不相等,便出現了電勢差△E。在△E的作用下,副邊繞組內便出現了迴圈電流IC。當兩臺變壓器的額定容量相等時,即SNI=SNII。迴圈電流為: IC=△E/(ZdI+ZdII) 式中ZdI--表示第一臺變壓器的內部阻抗 ZdII--表示第二臺變壓器的內部阻抗 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) 當兩臺變壓器額定容量不相等時,即SNI≠SNII,迴圈電流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--用百分數表示的二次電壓差 II--變壓器I的副邊負荷電流 根據以上分析可知:在有負荷的情況下,由於迴圈電流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。這樣就造成並列執行的變壓器不能按容量成正比分擔負荷。如母線總的負荷電流為I時(I=INI+INII),若變壓器I滿負荷執行,則變壓器II欠負荷執行;若變壓器II滿負荷執行,則變壓器I過負荷執行。由此可見,當變比不相等的變壓器並列執行時,由於迴圈電流Ic的存在,變壓器不能帶滿負荷,使總容量不能充分利用。 又由於變壓器的迴圈電流不是負荷電流,但它卻佔據了變壓器的容量,因此降低了輸出功率,增加了損耗。當變比相差很大時,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生迴圈電流Ic過大而影響並列變壓器的正常工作,規定變比相差不宜大於0.5%
(二)阻抗電壓不等時變壓器並列執行: 因為變壓器間負荷分配與其額定容量成正比,而與阻抗電壓成反比。也就是說當變壓器並列執行時,如果阻抗電壓不同,其負荷並不按額定容量成比例分配,並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,設兩臺變壓器並列執行,其容量為SNI,SNII,阻抗電壓為UZI、UZII,則各臺變壓器的負荷按下式計算: 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) 根據以上分析可知:當兩臺阻抗電壓不等的變壓器並列執行時,阻抗電壓大的分配負荷小,當這臺變壓器滿負荷時,另一臺阻抗電壓小的變壓器就會過負荷執行。變壓器長期過負荷執行是不允許的,因此,只能讓阻抗電壓大的變壓器欠負荷執行,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濟執行。所以,為了避免因阻抗電壓相差過大,使並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,規定阻抗電壓不能相差10%。
(三)接線組別不同的變壓器並列執行: 變壓器的接線組別反映了高低側電壓的相應關係,一般以鐘錶法來表示。當並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生迴圈電流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,迴圈電流可用下式表示: Ic=2U1sin(á/2)/(ZdI+ZdII)=200sin(á/2)/[UZK1/In1+UZK2/In2] 如果In1=In2=In,UZK1=UZK2=UZK,則上式變為 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á=360°-330°=30°,UZK%=(5~6)%Ic=100sin(á/2)/UZK得IC=(4~5)In,即迴圈電流時額定電流的4~5倍,分析可知接線組別不同的兩臺變壓器並列執行,引起的迴圈電流有時與額定電流相當,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,兩臺變壓器並列執行將產生環流,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荷大,阻抗大的變壓帶的負荷反而小,也影響變壓器的出力。變壓器並列執行常常遇到電壓比(變比)、百分阻抗不完全相同的情況,可以採用改變變壓器分接頭的方法來調整變壓器阻抗值。若第三個條件不滿足將引起相當於短路的環流,甚至燒燬變壓器;因此,接線組別不同的變壓器不能並列執行。一般情況下,如果需將接線組別不同的變壓器並列執行,就應根據接線組別差異不同,採取將各相異名、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並列執行。 根據執行經驗,兩臺變壓器並列,其容量比不應超過3:1。因為不同容量的變壓器阻抗值較大,負荷分配極不平衡;同時從執行角度慮,當執行方式改變、檢修、事故停電時,小容量的變壓器將起不到備用的作用。