浅谈配电变压器的并联运行

变压器并联运行可以提高供电的可靠性和灵活性, 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, 投切其中一台变压器可以不停止对用户的供电;运行方式可以灵活选择, 可根据负荷变化适时断开或投入变压器, 减少不必要的损耗, 提高效率, 又减少无功励磁电流, 改善电网的功率因素, 提高系统的经济性。

1 变压器并联运行的条件

(1) 各变压器的电压比 (变比) 应相同:当变压器并联时, 由于变比相同, 使原、副边电压在数值上相等, 不会产生回路电压。当原边电压相等, 变比不同时, 在有负荷情况下, 由于循环电流的存在, 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, 会造成并列运行的变压器不能按容量成正比分担负荷。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, 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5%。

(2) 阻抗电压百分比相等或接近相等:要使负荷按变压器容量成比例分配, 则变压器阻抗电压的百分比值应相等或接近。为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关10%。

(3) 联结组别相同:若两台变压器变比相等, 阻抗相等, 而联结组别分别为Y/Y0-12和Y/△-11, 将因为绕组电流存在30整倍数的相角差, 使环流成倍地大于额定电流, 会造成其差动保护、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。

(4) 三相相序相同:并列变压器的一、二次母线间相序应一致, 否则将导致变压器联结级别不同的运行, 产生电势差及环流危害变压器。

(5) 容量比相近:各台变压器的额定容量应基本一致, 一般并列运行的变压器宜选用同一生产厂家、同型号 (容量) 的。当容量不同时, 其容量之比不超过3∶:1。因为不同容量的变压器阻抗值相差较大, 负荷分配极不平衡;同时从运行角度考虑, 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。

2 变压器并联运行的实例分析

笔者曾参与某配电工程改造工作, 其中低压配电系统为油浸式变压器, 通过分析, 根据工程实际情况, 实现了变压器并联运行, 提高了供电可靠性, 通过合理调度减少变压器损耗, 节省电能。下面介绍其中一例。

2.1 变压器数据

由于商业增容, 原有一台1 0 k V、630kVA变压器不能满足供电需要, 根据负荷情况需多购置一台10kV、500kVA变压器。10, V配电母线采用单母线分段方式, 10kV母线段出线负荷分配难以调节均匀, 新增500, VA变压器供电母线负荷较少, 630kVA变压器供电母线段负荷较重, 须考虑变压器并联运行方式。

变压器名牌数据如下:

(1) Ⅰ#变压器数据:SCB9-630/10.5±2.5%/10kV, 阻抗电压uk=5.8%, 干式, 连接组别:Yyn0。

(2) Ⅱ#变压器数据:SCB9-500/10.5±2.5%/10kV, 阻抗电压uk=5.79%, 干式, 连接组别:Yyn0。

2.2 初步判断和计算

两台变压器型号、连接组别和变比相同;短路电压分别为5.8%和5.79%, 相差0.01%。符合并联运行主要的两个条件。核算变压器负荷分配情况:

假定总负荷S=1100kVA, 各变压器的负荷分配分别为:

各变压器的负荷率如下:

总负荷系数β=1100÷ (630+500) ≈0.973

可知, 两台变压器负荷率基本接近总负荷率, 可以认为并联运行后各变压器能够按照各自容量比例分配用电负荷, 两台变压器的并联运行是可行的。

2.3 实践结果

变压器投入运行前需进行多项测试, 但与变压器并联运行有关的测试主要是变压比测试和线圈连接组别试验。经测试验证, 基本符合并联运行条件, 可以实施并接。通过检测两段母线电压差为0, 合上低压母线联络断路器, 各变压器负荷分配比例基本与计算结果吻合, 并接运行成功。

3 变压器在运行中应该注意的问题:

3.1 变压器的保护装置应灵敏、可靠

(1) 容量800KVA及以下的变压器一般采用带熔断器的负荷开关保护, 熔断器熔体额定电流选取范围为变压器额定电流1.4～2倍。熔断器熔体绝不能用一般铜丝代替, 必须使用专用的合格产品, 才能实现对变压器的保护功能; (2) 容量1000kVA及以上的变压器一般采用带“三段式”保护的断路器保护; (3) 容量1000kVA以上的油浸式变压器安装有瓦斯保护, 轻瓦斯动作于信号, 重瓦斯动作于跳闸并发信号。大中型配电变压器还配备纵联差动保护, 干式变压器配备温度控制及保护等等; (4) 对保护装置要定期进行预防性试验, 确保动作灵敏、可靠。

3.2 保持通风散热, 掌握环境温度、季节性负荷变化, 及时调整变压器供电

(1) 环境温度变化对包括变压器在内电器设备的负载能力产生较大的影响。一般情况, 环境温度升高, 负载能力下降, 所以保持变压器散热通风是非常必要的。变压器在过负荷运行时, 其各部分的温升比额定负荷运行时升高, 过负荷越大, 温升越大。绝缘介质的老化与运行温度密切相关, 除事故等特殊情况控制短时过负荷外, 应尽量避免变压器长期过负荷运行。 (2) 停运的变压器投入使用前, 要做好检查工作, 确保符合并联条件才能投入并接状态。油浸式变压器要检查分接开关的位置是否与运行变压器相同;干式变压器要检查连接线位置是否与运行变压器相同;对于有载调压变压器要将选择开关调至电动位置, 并使两台变压器的分接位置一致, 严禁有载调压变压器的选择开关在自动位置进行并联运行, 否则会出现严重的设备事故。

4 结语

配电系统设计中, 有时会考虑到: (1) 供电部门从用电规划、用电设备容量、用电性质和负荷大小等情况, 对项目供电方案提出的要求; (2) 出于安全考虑, 避免在条件不具备的情况下, 实施变压器并联运行造成设备事故等等, 在项目中采用机械和电气联锁, 使得变压器低压出线主开关与母线联络开关三者之间只允许两个开关同时处于合闸状态, 刻意避免配电变压器并联运行。但人为设置障碍防止变压器并联运行, 不能够充分利用变压器设备, 使变压器设备运行方式受到一些限制, 降低了供电可靠性和灵活性。笔者认为, 只要符合一定的条件, 配电变压器的并联运行在理论上是可行的。

摘要：本文结合工程实例对配电变压器并联运行进行探讨分析。

关键词：配电,变压器,联结组别,并联运行