三相变压器的并联运行

三相变压器的并联运行

三相变压器的并联运行 三相变压器并列运行,就是将两台或以上变压器的一次绕组并联在同一电压的母线上,二次绕组并联在另一电压的母线上运行.其意义是:当一台变压器发生故障时,并列运行的其它变压器仍可以继续运行,以保证重要用户的用电;或当变压器需要检修时可以先并联上备用变压器,再将要检修的变压器停电检修,既能保证变压器的计划检修,又能保证不中断供电,提高供电的可靠性.又由于用电负荷季节性很强,在负荷轻的季节可以将部分变压器退出运行,这样既可以减少变压器的空载损耗,提高效率,又可以减少无功励磁电流,改善电网的功率因数,提高系统运行的经济性. 变压器并列运行最理想的运行情况是:当变压器已经并列起来, 但还没有带负荷时,各台变压器之间应没有循环励磁电流;同时带上 负荷后各台变压器能合理地分配负荷,即应该按照它们各自的容量比 例来分担负荷.因此,为了达到理想的运行情况,变压器并列运行时 必须满足下面一个条件: (1) 各台变压器的电压比(变比)应相同; (2) 各台变压器的阻抗电压(短路阻抗)应相等; (3) 各台变压器的接线组别必须相同. 变压器并列运行条件中某一条件不符合时产生的不良 后果: (一)电压比(变比)不相同的变压器并列运行: 由于三相变压器和单相变压器的原理是相同的,为了便于分析, 以两台单相变压器并列运行为例来分析.由于两台变压器原边电压相 等,电压比不相等,副边绕组中的感应电势也就不相等,便出现了电 势差E△.在E△的作用下,副边绕组内便出现了循环电流IC.当两 台变压器的额定容量相等时,即SNI=SNII.循环电流为: IC=E/(Z△dI+ZdII) 式中ZdI——表示第一台变压器的内部阻抗 ZdII——表示第二台变压器的内部阻抗 如果Zd用阻抗电压UZK表示时,则 Zd=UZK*UN/100IN 式中UN表示额定电压(V),IN表示额定电流(A) 当两台变压器额定容量不相等时,即SNI≠SNII,循环电流IC为: IC=α*UN/[UZKI+(UZKII/β)] 式中:UZKI——表示第一台变压器的阻抗电压 UZKII——表示第二台变压器的阻抗电压 INIII——变压器I的副边负荷电流 根据以上分析可知:在有负荷的情况下,由于循环电流Ic的存 在,使变比小的变压器绕组的电流增加,而使变比大的变压器绕组的 电流减少.这样就造成并列运行的变压器不能按容量成正比分担负 荷.如母线总的负荷电流为I时(I=INI+INII),若变压器I满负荷运行, 则变压器II欠负荷运行;若变压器II满负荷运行,则变压器I过负荷 运行.由此可见,当变比不相等的变压器并列运行时,由于循环电流 Ic的存在,变压器不能带满负荷,使总容量不能充分利用. 又由于 变压器的循环电流不是负荷电流,但它却占据了变压器的容量,因此 降低了输出功率,增加了损耗.当变比相差很大时,可能破坏变压器 的正常工作,环流过大出现变压器误调,甚至使变压器损坏.为了避 免因变比相差过大产生循环电流Ic过大而影响并列变压器的正常工 作,规定变比相差不宜大于0.5%. (二)阻抗电压不等时变压器并列运行: 因为变压器间负荷分配与其额定容量成正比,而与阻抗电压成反 比.也就是说当变压器并列运行时,如果阻抗电压不同,其负荷并不 按额定容量成比例分配,并列变压器所带的电流与阻抗电压成反比, 即II/III=UZKII/UZKI或UZKIIII=UZKIIIII,设两台变压器并列运行,其容量为SNI,SNII,阻抗电压为UZI,UZII,则各台变压器的负荷按下式计算: SI=[(SNI+SNII)/(SNI/UZKI+SNII/UZKII)]*(SNI/UZKI) SII=[(SNI+SNII)/(SNI/UZKI+SNII/UZKII)]*(SNII/UZKII) 即SI/S△II=(SNI*UZKII)/(SNII*UZKI) 根据以上分析可知:当两台阻抗电压不等的变压器并列运行时, 阻抗电压大的分配负荷小,当这台变压器满负荷时,另一台阻抗电压 小的变压器就会过负荷运行.变压器长期过负荷运行是不允许的,因 此,只能让阻抗电压大的变压器欠负荷运行,这样就限制了总输出功 率,能量损耗也增加了,也就不能保证变压器的经济运行.所以,为 了避免因阻抗电压相差过大,使并列变压器负荷电流严重分配不均, 影响变压器容量不能充分发挥,规定阻抗电压不能相差10%. 例如:两台变压器,Se1=100KVA,Uk%=4.2,Se2=30KVA, Uk%=3.7 由上述公式得出每台变压器分的负载:S1=96.9KVA;S2=33KVA. S1由于Uk%大,负载不足,S2由于Uk%小而超载 (三)接线组别不同的变压器并列运行: 变压器的接线组别反映了高低侧电压的相应关系,一般以钟表法 来表示.当并列变压器电压比相等,阻抗电压相等,而接线组别不同 时,就意味着两台变压器的二次电压存在着相角差α和电压差U△, 在电压差的作用下产生循环电流Ic: Ic= E/(Z△dI+ZdII) 如果以α角表示绕组组别不同的变压器线电压之间的夹角,而Zd用 UZK表示时,循环电流可用下式表示: Ic=2U1sin(α/2)/(ZdI+ZdII)=200sin(α/2)/[UZK1/In1+UZK2/In2] 如果In1=In2=In',UZK1=UZK2=UZK,则上式变为: Ic=100sin(α/2)/UZK 式中In,UZK可用任一台变压器额定电流和阻抗电压. 假设两台变压器变比相等,阻抗电压相等,而其接线组别分别为 Y/Y0—12和Y/△—11,则由接线组别可知,当α=360°-330°=30°,UZK%=(5～6)%,Ic=100sin(α/2)/UZK得 IC=(4～5)In,即循环电流时额定电流的4～5倍,分析可知接线组别不同的两台变压器并列运行,引起的循环电流有时与额定电流相当,但其差动保护,电流速断保护均不能动作跳闸,而过电流保护不能及时动作跳闸时,将造成变压器绕组过热,甚至烧坏. 例如: 两台10/0.4kV型式Y.yn0和D.yn11结线变压器, Se=50KVA,Uk%=4,Ie=72.2A, 由公式Ic=2U1sin(α/2)/(ZdI+ZdII)=200sin(α/2)/[UZK1/In1+UZK2/In2]计算得出变压器之间的环流I=476A ,即二次线电压差300时,环流是额定电流的6.5倍. 由以上分析可知,如果电压比(变比)不相同,两台变压器并列运 行将产生环流,影响变压器的出力.如果百分阻抗不相等,则变压器 所带的负荷不能按变压器的容量成比例分配,阻抗小的变压器带的负 荷大,阻抗大的变压带的负荷反而小,也影响变压器的出力.变压器 并列运行常常遇到电压比(变比),百分阻抗不完全相同的情况,可以 采用改变变压器分接头的方法来调整变压器阻抗值.若第三个条件不 满足将引起相当于短路的环流,甚至烧毁变压器;因此,接线组别不 同的变压器不能并列运行.一般情况下,如果需将接线组别不同的变 压器并列运行,就应根据接线组别差异不同,采取将各相异名,始端 与末端对换等方法,将变压器的接线化为相同接线组别才能并列运 行. 根据运行经验,两台变压器并列,其容量比不应超过3:1.因 为不同容量的变压器阻抗值较大,负荷分配极不平衡;同时从运行角 度虑,当运行方式改变,检修,事故停电时,小容量的变压器将起不 到备用的作用. 参考: 1.电机学 2.现代化变电所(站)运行大全

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