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變壓器的并列運(yùn)行分析

來源:上海徐吉電氣有限公司   2010年04月21日 15:54  

變壓器的并列運(yùn)行分析 引言

  在發(fā)電廠和變電所中,變壓器是重要電氣設(shè)備,為了提高供電的可靠性和靈活性,減少能量損耗,保證經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,通常將二臺或數(shù)臺變壓器一次側(cè)以及二次側(cè)同極性的端子之間通過同一母線分別互相連接的方式來運(yùn)行。其意義是:當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障時,并列運(yùn)行的其它變壓器仍可以繼續(xù)運(yùn)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(jì)劃檢修,又能保證不間斷供電,提高供電的可靠性。又由于用電負(fù)荷季節(jié)性很強(qiáng),在負(fù)荷輕的季節(jié)可以將部分變壓器退出運(yùn)行,這樣既可以減少變壓器的空載損耗,提率,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(jì)性。但是,變壓器并列運(yùn)行應(yīng)同時滿足下列條件:①變壓器變比相同(允許有±0.5%的差值);②變壓器的短路電壓相等(允許有±10%的差值);③變壓器的接線組別相同。除滿足以上三個條件外,對于并列運(yùn)行變壓器容量比一般不超過3:1。


  2 變壓器并列運(yùn)行條件分析(下面結(jié)合某一變電站進(jìn)行分析)


  2.1 某一變電站兩臺變壓器技術(shù)參數(shù)及電氣主接線:

  變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)

  變壓器分接開關(guān)各檔位對應(yīng)表

  2.2 不滿足變壓器并列運(yùn)行條件分析

  2.2.1 變壓比不同時的變壓器并列運(yùn)行分析 當(dāng)并列運(yùn)行變壓器的接線組別相同、短路電壓相等,而變比不等時,那么并列運(yùn)行變壓器的二次電壓不等。當(dāng)兩臺變壓器空載時,二次回路就會有電壓差,因此而產(chǎn)生環(huán)流Ic。變比相差越大,產(chǎn)生環(huán)流也越大,影響變壓器容量的合理利用,所以并列變壓器變比相差必須限制在0.5%之內(nèi)。


  式中:ZdL1、ZdL2分別為兩臺變壓器的短路阻抗;


  Ue1、Ue2分別為兩臺變壓器的二次額定電壓;
  若兩臺變壓器中第二臺的容量大,即Ie2>Ie1

  式中UdL1、UdL2分別為兩臺變壓器的短路電壓

  以上述變電站為例:設(shè)1#主變檔位為I檔,2#主變檔位為I檔:

  由于S1=S2=6300KVA則

  因此上述變電所兩臺主變變比不等時,產(chǎn)生環(huán)流

  以上計(jì)算可知,上述兩臺變壓器變比不等相差2.5%時,產(chǎn)生環(huán)流可達(dá)額定電流的17.8%。由于環(huán)流在變壓器空載時便存在,它占據(jù)了變壓器的容量,增大了變壓器損耗,不能使所有并列運(yùn)行的變壓器都帶上額定負(fù)荷,結(jié)果使變壓器的總?cè)萘坎荒艹浞掷谩?br />
  2.2.2 短路電壓不等時變壓器并列運(yùn)行分析 當(dāng)并列運(yùn)行中的變壓器接線組別和變比都相同,而短路電壓不等時,變壓器二次回路不會產(chǎn)生環(huán)流,但會影響兩臺變壓器的負(fù)荷分配。

  從兩臺并列運(yùn)行變壓器簡化等值電路圖可以看出:

  I1ZdL1=I2ZdL2即負(fù)載電流與短路阻抗ZdL成反正

  由于Ue1=Ue2 則Ie1Ze1=Ie2Ze2
  式中I*1、I*2兩臺變壓器的負(fù)荷電流相對值;

  Z*dl1、Z*dL2兩臺變壓器的短路阻抗相對值,數(shù)值與短路電壓相等。

  從上式說明,負(fù)載電流的相對值與短路電壓成反比,由于短路電壓不等,所以負(fù)載電流相對值不等,并且說明短路電壓不等的變壓器并列運(yùn)行,不能同時達(dá)到滿載。

  如上述某變電站,1#主變UdL1=7.44%,2#主變UDl2=7.81%,

  則兩臺變壓器短路電壓不等,根據(jù)I*1Z*dl1=I*2Z*dL2代入有關(guān)數(shù)據(jù)

  由此可見,當(dāng)短路電壓數(shù)值大的變壓器滿載時,短路電壓數(shù)值小的變壓器會過載。為使負(fù)荷合理分配,在兩臺變壓器短路電壓相差不超過±10%的情況下,可選擇容量大的變壓器短路電壓小些,一般要求并列變壓器容量比不宜超過3:1,也就是限制了變壓器的短路電壓相差值不至過大。

  2.2.3 接線組別不同時變壓器并列運(yùn)行分析 當(dāng)并列運(yùn)行變壓器的變比和短路電壓相同,而接線組別不同時,變壓器并列運(yùn)行的回路中會產(chǎn)生環(huán)流。繞組接線組別不同的變壓器并列運(yùn)行時,同名相電壓間的位移角φ等于連接組號N之差乘以30°

  則φ=(N1-N2)30°

  如果并列運(yùn)行變壓器容量相同,短路電壓相等,而只有接線組別不同,則產(chǎn)生環(huán)流

  例:當(dāng)30°時短路電壓為UdL=7.44%時

  只有在故障情況下,才允許短時通過這樣大的電流,由此可見,在作用下,并列運(yùn)行變壓器的二次繞組內(nèi)雖然沒有接負(fù)載,但在回路中也會出現(xiàn)幾倍于額定電流的環(huán)流,這個環(huán)流會燒壞變壓器。因此接線組別不同的變壓器不能并列運(yùn)行。

  根據(jù)變壓器并列運(yùn)行條件,上述變電站兩臺主變符合三個條件可并列運(yùn)行:①變壓器的接線組別相同,均為Ynd11;②變壓器變比相同(通過有載調(diào)壓實(shí)現(xiàn));③變壓器的短路電壓相等(相差+4.7%<+10%),且容量相等。 

  3 n臺變壓器并、解列運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)點(diǎn)計(jì)算

  運(yùn)行中的變壓器損失可分成鐵損和銅損。一般說來,鐵損基本不變,但銅損隨著負(fù)荷電流的平方而變化。因此,在一定負(fù)荷下,多并列運(yùn)行一臺變壓器的總鐵損增加而銅損將減少。變壓器并、解列的經(jīng)濟(jì)點(diǎn)按下列公式計(jì)算:

  3.1 在n臺變壓器容量、型式(型號)一樣(相同)時;

  3.1.1 當(dāng)總負(fù)荷增加時,滿足下式則應(yīng)增加一臺,即:

  S>Sn


  3.1.2 當(dāng)總負(fù)荷下降時,滿足下式則應(yīng)解列一臺,即:


  QO=I0%Sn×1/100 Qk=Vk%Sn×1/100

  式中S——變壓器的總?cè)萘浚╧VA)

  Sn——每臺變壓器的額定容量(kVA)

  N——運(yùn)行中的變壓器臺數(shù)

  PO——空載有功損失(kW)

  QO——空載無功損失(kvar)

  IO%——空載電流

  PK——短路有功損失(kW)

  QK——短路無功損失(kvar)

  VK%——百分阻抗

  K——無功電力經(jīng)濟(jì)當(dāng)量(一般在系統(tǒng)Z大負(fù)荷時取0.1,在Z小負(fù)荷時取0.06)

  現(xiàn)以上述某變電站兩臺變壓器為例,計(jì)算其并、解列運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)點(diǎn)。從變壓器技術(shù)參數(shù)可知:

  PO1=PO2=7.01 kW PK1=PK238.37kW

  IO1%=IO2%=0.24

  VK1%=7.44 VK2%=7.81

  也即當(dāng)變電站10KV總負(fù)荷大于2817KVA時,應(yīng)增投一臺變壓器,即兩臺變壓器并列運(yùn)行,10KV總負(fù)荷小于2817KVA時,由單臺變壓器運(yùn)行,從而達(dá)到變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。


  4 變壓器并列運(yùn)行應(yīng)注意的事項(xiàng)

 ?、僮儔浩鬟\(yùn)行前必須進(jìn)行極性、接線組別及變比的測量試驗(yàn)以確保變壓器安全并列運(yùn)行。②變壓器在安裝后以及在進(jìn)行過有可能使相位變動的工作后(如裝拆進(jìn)出線)必須經(jīng)過核相后才允許并列運(yùn)行。③并列運(yùn)行時,應(yīng)合理選擇并、解列點(diǎn)。④變壓器并列運(yùn)行前,必須根據(jù)各變壓器檔位的電壓比,確定并列運(yùn)行的變壓器變比相等時所對應(yīng)的檔位,并進(jìn)行相應(yīng)的檔位調(diào)整。⑤當(dāng)并列運(yùn)行的變壓器中性點(diǎn)是經(jīng)消弧線圈接地的,須進(jìn)行消弧線圈由接一臺主變運(yùn)行切換到另一主變運(yùn)行倒閘操作時,應(yīng)遵循先停后送的原則,嚴(yán)禁將消弧線圈同時接入兩臺變壓器的中性點(diǎn)上。⑥并列運(yùn)行中的變壓器,當(dāng)其中一臺因保護(hù)動作跳閘時,應(yīng)迅速調(diào)整負(fù)荷,以確保繼續(xù)運(yùn)行的變壓器安全運(yùn)行。


  參考文獻(xiàn):

  [1]諸駿偉.電力系統(tǒng)分析.中國電力出版社.1995.

  [2]楊定輝.發(fā)電廠變電所電氣設(shè)備.水利電力出版社.1979.

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  [4]韋鋼.電力系統(tǒng)基礎(chǔ).中國電力出版社.1999.

  [5]楊偉箭.電機(jī)學(xué).水利電力出版社.1984.

  [6]王新學(xué).電力網(wǎng)及電力系統(tǒng).水利電力出版社.1985.

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