變壓器并聯(lián)運(yùn)行在旁路帶電作業(yè)中的應(yīng)用

滕新立++李峰++顏利軍

摘 要：本文介紹了變壓器并聯(lián)運(yùn)行在旁路帶電作業(yè)中的應(yīng)用實(shí)例，結(jié)合變壓器并聯(lián)運(yùn)行的技術(shù)條件對(duì)變壓器并聯(lián)運(yùn)行在旁路帶電作業(yè)中的應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行分析，并對(duì)變壓器并聯(lián)后的環(huán)流進(jìn)行了理論計(jì)算分析和MATLAB建模仿真分析，分析結(jié)果驗(yàn)證試驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生環(huán)流是兩臺(tái)變壓器的變比和變壓器阻抗的差異造成的。

關(guān)鍵詞：旁路帶電作業(yè)；變壓器；并聯(lián)運(yùn)行；環(huán)流

電力/配電變壓器擔(dān)負(fù)著電能傳遞的重任，是供配電環(huán)節(jié)重要的電力設(shè)備。變壓器并聯(lián)運(yùn)行，就是將兩臺(tái)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(yùn)行。

并聯(lián)運(yùn)行意義：1、提高供電的可靠性。當(dāng)某臺(tái)變壓器發(fā)生故障時(shí)，此時(shí)并聯(lián)運(yùn)行的其他變壓器還可以繼續(xù)保持供電；2、提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。調(diào)度可以根據(jù)負(fù)荷的變化投切部分變壓器以減少電能損耗，提高運(yùn)行效率，從而提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性；3、可以分期安裝變壓器。如變電站的負(fù)荷是遂漸增加的，相應(yīng)可以遂年根據(jù)需要安裝并列變壓器，從而減少初次投資，充分發(fā)揮資金的經(jīng)濟(jì)效益；4、有利于安排變壓器的不停電檢修。

變壓器并聯(lián)有利于變壓器不停電檢修，但在實(shí)際運(yùn)用中每個(gè)配電變壓器都配置成雙變壓器并聯(lián)從成本上考慮肯定是不可行的。為了實(shí)現(xiàn)每個(gè)配電變壓器都可以不停電檢修，徐州海倫哲公司開發(fā)了一款供電負(fù)荷轉(zhuǎn)移車，用于常用規(guī)格配電變壓器不停電檢修，現(xiàn)結(jié)合這一款供電負(fù)荷轉(zhuǎn)移車，分析一下變壓器并聯(lián)運(yùn)行在旁路帶電作業(yè)中的實(shí)際運(yùn)用。

一、旁路帶電作業(yè)中變壓器并聯(lián)運(yùn)行實(shí)例

旁路作業(yè)法是先引入旁路電纜對(duì)工作區(qū)域內(nèi)的負(fù)荷進(jìn)行臨時(shí)供電，再將工作區(qū)域內(nèi)的線路停電后進(jìn)行檢修，期間可以保證對(duì)用戶的不間斷供電，實(shí)現(xiàn)不停電檢修。

以下案例為海倫哲供電負(fù)荷轉(zhuǎn)移車帶電更換變壓器的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。

（一）車載變壓器和待換變壓器的參數(shù)

1.供電負(fù)荷轉(zhuǎn)移車中SC（L）B10-400/10干式變壓器參數(shù)表

序號(hào) 變壓器參數(shù)項(xiàng)目 參數(shù)

1 額定容量 400 kVA

2 連接組別 Dyn11

3 高壓額定電壓 10kV

4 低壓額定電壓 400V

5 阻抗電壓（Uz75℃） 4%

2.待換柱上S11-M-200/10變壓器參數(shù)表

序號(hào) 變壓器參數(shù)項(xiàng)目 參數(shù)

1 額定容量 200 kVA

2 連接組別 Dyn11

3 高壓額定電壓 10kV

4 低壓額定電壓 400V

5 阻抗電壓 3.79%

（二）試驗(yàn)內(nèi)容

1.將供電負(fù)荷轉(zhuǎn)移車停放到待換變壓器附近，分別將供電負(fù)荷轉(zhuǎn)移車低壓輸出與待換變壓器低壓側(cè)連接，將供電負(fù)荷轉(zhuǎn)移車高壓輸入與待換變壓器高壓側(cè)連接；作業(yè)方式是用絕緣斗臂車帶電作業(yè)。

2.用驗(yàn)電器對(duì)供電負(fù)荷轉(zhuǎn)移車高壓側(cè)開關(guān)柜進(jìn)線柜進(jìn)行驗(yàn)電并用鉗形電流表測(cè)量柱上變壓器低壓側(cè)所帶負(fù)荷電流。（見下表）

相 A B C

電流值（A） 24 23 23.5

3.合供電負(fù)荷轉(zhuǎn)移車高壓側(cè)開關(guān)柜負(fù)荷開關(guān)，并使用驗(yàn)電器進(jìn)行合閘后驗(yàn)電，供電負(fù)荷轉(zhuǎn)移車帶電運(yùn)行。

4.分別測(cè)量供電負(fù)荷轉(zhuǎn)移車變壓器低壓側(cè)相電壓，供電負(fù)荷轉(zhuǎn)移車變壓器與柱上變壓器低壓側(cè)電壓差及相角差。

（1）箱變變壓器低壓側(cè)相電壓

（2）箱變變壓器與柱上變壓器低壓側(cè)電壓差

（3）箱變變壓器與柱上變壓器低壓側(cè)相角差

5.低壓柜判斷各相相位角相差不到十度，相序正確，可以進(jìn)行變壓器并列操作，將自動(dòng)投切柜手自動(dòng)開關(guān)打到手動(dòng)，將低壓柜1#斷路器手動(dòng)分合閘開關(guān)打到合閘，變壓器并列，測(cè)量箱變車低壓側(cè)出線電流。（見下表）

6.將自動(dòng)投切柜手自動(dòng)開關(guān)打到手動(dòng)，將低壓柜1#斷路器手動(dòng)分合閘開關(guān)打到分閘，裂解變壓器，供電負(fù)荷轉(zhuǎn)移車中變壓器退出運(yùn)行，進(jìn)行收車操作。

二、變壓器并聯(lián)技術(shù)條件分析

（一）變壓器理想并列運(yùn)行的條件：

1.各臺(tái)變壓器的電壓比（變比）應(yīng)相同（相差不超過±5%）；

2.各臺(tái)變壓器的阻抗電壓應(yīng)相等（相差不超過±10%）；

3.各臺(tái)變壓器的接線組別應(yīng)相同；

4.變壓器容量差別不能超過3：1。

（二）不同條件下變壓器并聯(lián)運(yùn)行環(huán)流分析

為了方便分析，本文以旁路帶電作業(yè)中變壓器并列運(yùn)行為例來說明。圖1給出了兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行拓?fù)鋱D，圖2給出了變壓器并聯(lián)等效電路圖。其中1#變的變比KI，2#變的變比KII，兩個(gè)變壓器的聯(lián)結(jié)型式相同。

圖1 變壓器并列運(yùn)行拓?fù)鋱D

圖2 變壓器并聯(lián)等效電路圖

1.兩并聯(lián)變壓器連接組別不同環(huán)流分析

如果聯(lián)結(jié)組不同，當(dāng)各變壓器的原邊接到同一電網(wǎng)時(shí)，它們副邊線電壓的相位不同，而且至少是30度（Y，y0和Y，d11并聯(lián)時(shí)，副邊線電動(dòng)勢(shì)的相位差就是30度）。在此情況下，如果兩變壓器的變比相等，圖中Eab1= Eab2= Eab是兩變壓器副邊的線電動(dòng)勢(shì)，從圖可見，副邊有電動(dòng)勢(shì)差：

如兩并聯(lián)變壓器阻抗分別為0.05，則系統(tǒng)環(huán)流為△E/（ZKI+ZKII）=5.18（Eab/ZK），即系統(tǒng)環(huán)流大小為系統(tǒng)額定電流的5.18倍，所以聯(lián)結(jié)組別不同的變壓器絕對(duì)禁止并聯(lián)運(yùn)行。

2.兩并聯(lián)變壓器連接組別相同環(huán)流分析

設(shè)兩臺(tái)變壓器連接組號(hào)相同，變比不等，將一次側(cè)各物理量折算到二次側(cè)，并忽略勵(lì)磁電流，則得到并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的簡(jiǎn)化等效電路（如圖2），在空載時(shí)，兩變壓器繞組之間的環(huán)流為：

（三）旁路帶電作業(yè)中變壓器并聯(lián)運(yùn)行實(shí)例分析

1.經(jīng)測(cè)量本次實(shí)驗(yàn)變壓器變壓比相差1.27%<5%；接線組別相同；阻抗電壓相差5.25%<10%；容量比為2：1<3：1，完全符合我國規(guī)定的變壓器并聯(lián)條件。

2.根據(jù)車載變壓器和柱上變壓器參數(shù)，帶入環(huán)流計(jì)算公式可得出本次試驗(yàn)產(chǎn)生的環(huán)流為0.00238倍額定電流約2.57A。

3.計(jì)算數(shù)據(jù)顯示試驗(yàn)變壓器并聯(lián)后環(huán)流比較小，可以并聯(lián)運(yùn)行；變壓器并聯(lián)運(yùn)行后，低壓側(cè)環(huán)路上實(shí)測(cè)相電流有所增加，待換變壓器和車載變壓器工作正常。

三、仿真分析

基于以上的分析，本文建立了如圖1所示的MATLAB/SIMULIC仿真模型，從變壓器環(huán)流方面進(jìn)行仿真研究。1#變壓器參數(shù)：容量400kVA，聯(lián)結(jié)型式Dyn11，變比n1=10/0.4，阻抗壓降4%；2#變壓器參數(shù)：容量200kVA，聯(lián)結(jié)型式Dyn11，變比n1=10/0.395，阻抗壓降3.79%；因此，兩臺(tái)變壓器具有相同的聯(lián)結(jié)型式，變比、阻抗壓降也十分接近。

（一）環(huán)流仿真分析

圖4給出了1#變壓器、2#變壓器高壓側(cè)與總的電流波形，變壓器之間環(huán)流有效值為2.42A，與理論計(jì)算2.57A基本相同，與實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)也基本相同，車載變壓器和待換高損變壓器并聯(lián)運(yùn)行良好。

四、結(jié)論

理論計(jì)算分析和MATLAB/SIMULIC軟件仿真分析顯示，變壓器并聯(lián)運(yùn)行的必要條件是連接組別相同，在連接組別相同的前提下，系統(tǒng)產(chǎn)生環(huán)流的大小與變比和變壓器阻抗有關(guān)系，系統(tǒng)環(huán)流大小與兩臺(tái)并聯(lián)變壓器低壓側(cè)電壓差成正比，與變壓器的阻抗之和成反比，環(huán)流與負(fù)載的大小無關(guān)，組別相同的條件下，只要變比不同，即使在空載時(shí)，兩臺(tái)變壓器內(nèi)部也會(huì)產(chǎn)生環(huán)流，由于變壓器的阻抗很小，即使變壓器變比相差很小，也會(huì)引起較大的環(huán)流，所以，在旁路帶電更換變壓器，一定要保證并聯(lián)變壓器連接組別相同和變比相同。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟憲章等編著.10/0.4變配電實(shí)用技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社2007.1.

[2]辜承林等編著.電機(jī)學(xué)[M].華中科技大學(xué)出版社， 2004.

[3]湯蘊(yùn)謬等編著.電機(jī)學(xué).機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1