變壓器并列運行條件的分析

郭俊嬌

（上海彪瑪建筑工程咨詢有限公司 200336）

1 引言

飛速發(fā)展的工業(yè)化進程，對現(xiàn)代供電系統(tǒng)提出了更高的要求，需要更加可靠穩(wěn)定的供電設(shè)備。2臺甚至更多臺變壓器的并列運行被廣泛運用：變壓器的原、副繞組和公共母線分別連接；變壓器同時向負載提供能源。只要具備3個條件，就可以實現(xiàn)并列變壓器的穩(wěn)定運行：①并列變壓器原、副繞組之間的電壓變化比值要相同；②并列變壓器要有相同的組別號；③具備相同的短路電壓標幺值。并列變壓器穩(wěn)定可靠的運行，需要具備上述3個條件。

實際采用并列變壓器供電時，并沒有嚴格要求其電壓比、短路電壓完全一致，可以容忍少許差異。但是，因為空載環(huán)流的存在，并列運行變壓器運行時絕對不能出現(xiàn)組別號的不同?？蛰d環(huán)流來源于不同組別號的并列電壓器副繞組之間的線電壓（因為存在相位差）和短路阻抗。因為短路阻抗很小，所以變壓器會因為很大的空載環(huán)流在燒壞。

2 組別號不同變壓器無法并列運行原因分析

業(yè)界普遍使用反推法來論證組別號不同變壓器無法并列使用的結(jié)論：存在兩臺變壓器，分別為Ⅰ號、Ⅱ號，因為相差一個組別，所以副繞組線電壓相位有30°的差異。所以，在副繞組電壓值一致的情況下，會有很大的空載電壓ΔU20出現(xiàn)在并列變壓器副繞組之間，且

電力供電用變壓器短路阻抗被設(shè)計的非常小，所以變壓器對上述空載電壓反應(yīng)很靈敏，后果就是：變壓器將會被過大的空載環(huán)流擊穿燒毀。從而得出不能并列使用不同組別號電力變壓器的原因。然而，這種推斷方法卻并不完全準確，還容易混淆不同組別號變壓器的之間的根本區(qū)別。區(qū)別不同組別號的方法只有3種：①原、副繞組連接方式?jīng)Q定組別號，目前變壓器只存在5種基本號[2]，且每臺變壓器之間最大存在2個號的差異[3]；②根據(jù)原、副繞組進、出線端電動勢極性來區(qū)別，以基本號為基準，可相差0或者6；③根據(jù)原、副繞組進出線端三相電壓（UVW）的相對相位來區(qū)別，以基本號為基準，可相差4或者8。因為變壓器原、副繞組三相電壓（UVW）是相對的，且因為三相電源的自然對稱屬性，只要設(shè)計合理，連接有序，相差4個組別號的多臺變壓器完全可以實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的并列運行。只要確保每兩臺變壓器副繞之間組保持相同的線電壓相位。

3 不同組別號電力變壓器并列運行接線方式及其線電壓的數(shù)學表達方法

圖1并列運行圖

圖1 所示為變壓器分別為Ⅰ號、Ⅱ號并列運行示意圖。以Y，y10；Y，y2分別為其組別號，當其連接方式如圖1所示時，它們的線電壓相位差為零，若Ⅰ號、Ⅱ號想差4個組別時，那么其副繞組存在30°×4=120°的線電壓相位差[1]，因為連接的同一母線，原繞組線電壓之間沒有區(qū)別，若以EnvΙ副繞組為基準相位，則副繞組之間存在如下線電壓關(guān)系：

上述推理過程說明，若連接并行變壓器原繞組對應(yīng)端，只要兩臺變壓器具備相同副繞組電壓值，則依次連接副繞組端vⅡ-uⅠ，wⅡ-vⅠ，uⅡ-wⅠ，則副繞組具備相同線電壓相位，進而可以保證副繞組之間的空載環(huán)流為零。同理，若將并列變壓器原繞組端采用相同的連接方式，而其副繞組對應(yīng)端短接，一樣可以確保兩臺變壓器副繞組間零電壓差，從而實現(xiàn)了不同組別號并列變壓器的穩(wěn)定運行。本質(zhì)上，此做法是通過改變并列變壓器的外部連接進而改變了其組別號。對于已投入使用的變壓器，外部連接的改變并不影響其各項電氣指標，還能確保不同組別號并列變壓器可靠運行，提高備用電力電壓器使用效率。

如前所述，當Ⅱ號變壓器組別號比Ⅰ號組別號大4時，連接其原繞組對應(yīng)端，副繞組u，v，w三相以聯(lián)絡(luò)線為基準右移，即各相電壓相位旋轉(zhuǎn) 120°（順時針），其接線方式為：u：vⅡ-uⅠ，v：wⅡ-vⅠ，w：uⅡ-wⅠ；或者對稱操作，連接器副繞組對應(yīng)端，原繞組u，v，w三相以聯(lián)絡(luò)線為基準右移，即各相電壓相位旋轉(zhuǎn)120°（逆時針），類似的，其接線方式為：u：uⅠ-wⅡ，v：vⅠ-uⅡ，w：wⅠ-vⅡ。

4 線路保護部分的調(diào)整

并列變壓器運行時需要縱差動保護來確保變壓器套管、線圈和其引出線等部分的安全，其原理是：檢測變壓器原、副繞組之間的電流向量差的數(shù)值，并以此做出單相或三相接地、相間短接、以及過流等故障的保護。所以，縱差保護接線應(yīng)該配合變壓器外部接線的改動做出相應(yīng)調(diào)整，否則，其將失去保護功能。此外，應(yīng)該做出相應(yīng)接線調(diào)整的，還有零序保護部分。

5 結(jié)束語

綜上論述，并列變壓器可靠運行需要具備如下3個條件：①并列變壓器必須具備相等電壓變比；②具備相等組別號，如果組別號不同，則其組別號必須相差4個或者8個；③變壓器具有相等的短路電壓，其標幺值一致。具備上述3個條件，并列變壓器穩(wěn)定運行就可以實現(xiàn)，并不需要并列變壓器一定要組別號相等。

[1]胡幸鳴.電機及拖動基礎(chǔ)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.

[2]鄧寬林.變壓器組別號判別方法的研究[J].十堰職業(yè)技術(shù)學院學報，2005（1）.

[3]賀家李，宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護原理[M].北京：水利電力出版社，1994.