变压器的并联运行分析

刘元生

（四川省电力公司攀枝花电业局，四川 攀枝花 617067）

1 概述

变压器的并列运行，也即是将两台或多台变压器一次侧绕组同时接在某一电压等级的共母线上，变压器的各二次绕组也均同时于另一电压等级公共母线相接，以此来实现共同向负载供电。其意义是：当其中一台变压器出现故障时，与其并列运行的变压器仍可继续运行，以此来确保重要用户的正常不间断用电，大大提高了供电的可靠性。其运行可参照图-1所示

图-1 变压器并列运行图

另外由于用电负荷的季节性较强，在一些用电负荷较低的季节可退出部分变压器的运行，减少变压器空载所带来的损耗，提高变压器运行效率，同时可减少无功能磁电流，改善电网功率因数，以此来提高系统经济可行性。

2 变压器的并联运行条件

变压器并列运行有一定基础条件要求，并非所有变压器都可实现并列运行，要想是吸纳变压器并联首先应符合以下条件要求：

2.1 变压器的变比相同。变比相差太大，其产生环流也就较大，很容易造成变压器容量无法合理利用，因此变压器变比相差应控制在±0.5%以内。

2.2 各并联变压器的连接组别应相同。

2.3 各并联变压器的短路阻抗标幺值应相等，短路阻抗角应相等。实际并联过程中，要求各台变压器的电流和额定电流间相差应在（ 10%）之内。

除此之外，变压器并列运行中其容量比应控制在3:1之内。条件2.1和2.2的同时满足确保了变压器空载运行过程中不会有环流，条件2.3则确保了负载分配与容量可以成正比。

3 变压器并联条件的分析

3.1 变比不等时的变压器并联运行

变比不同时，多台变压器间就会产生回流，进而增加变压器的附加损耗和变压器的出力。变比不等也即是变压器连接组别相同、阻抗电压标幺值相同，但其变比不等，也即是。当变比不等时，两台变压器空载运行时，会产生环流，可参见图-2。

图-2

环流的大小为：

式中UIN、UIIN分别为两台变的副边额定电压。

ZKI、ZKII分别为两台变折算到副边的短路阻抗。

根据磁势平衡关系，此时，原边不仅仅有空载电流，还会增加一个与副边还流相平衡的原边环流。由于短路阻抗很小，即使电压差很小，也能产生较大的环流。进而影响变压器容量的合理利用，增加变压器附加损耗，因此并联变压器变比相差应控制在±0.5%之内。

例有两台变压器并列运行，连接组别均为Y，d11，其额定容量SI＝5600KVA，变比KI＝6.0/3.05KV；SII＝3200KVA，变比 KII＝ 6.0/3.0KV， ZKI*＝ZKII*＝0.55。根据参数得I2NI＝612（A），I2NII＝ 355.6（A），副边的环流I2C＝67.7（A）。环流占额定电流的百分比为：第一台11.1%，第二台19%。

由上例不难看出，由于变比的不同，并联变压器所产生的环流占小容量变压器额定电流的19%。显然变压器空载时出现如此大的环流，是不科学，也不允许的。它占用了变压器的容量，使得变压器的损耗增加，导致变压器总容量不能充分利用，使得变压器的运行不够经济。负载时每台变压器的实际电流，分别为各自负载电流和环流的合成。由于变比不同而引起环流的存在，使得变比大的变压器因电流过小，很容易出现欠载问题，反之变比小的变压器电流过小，很容易出现过载问题。限制了变压器的输出功率，使总容量得不到充分的利用。

3.2 连接组别不同时变压器的并联运行

变压器并联运行中阻抗和变比均相同，而连接组别不一致时，其运行过程中会出现环流问题。例如两台变压器分别为Y，y12和Y，d11的连接组。两台变压器原边接在同一母线上，由此一次线电压相位相同，参照图-3 所示，二次侧向对应的线电压的相位差则有30°

图-3

因变压器二次线电压相同，由此不难得到变压器二次回路电压差为：

ΔU＝U1ab－U2ab＝2U2absin30°/2＝0.52U2ab。以此不难看出，在ΔU的作用下，虽然变压器并列运行的二次侧绕组内没有接负载，但其在回路中同样可以出现高出额定电流几倍的环流，甚至烧坏变压器。因此，即便阻抗和变比均相同，但只要连接组别不同，变压器就不能进行并联运行。

3.3 阻抗电压标幺值不等时变压器并联运行

3.3.1 阻抗电压标幺值不等时变压器的并联运行

变比及变压器连接组别均相同，而阻抗变压标幺值不等时，并联运行变压器二次回路不会出现环流，但却会影响变压器之间负载的正常分配。变压器并联运行中负载分配与阻抗电压标幺值成反比，即变压器的阻抗电压标幺值小则其负载分配值越大，如果变压器的容量较小，则将预先达到满载，而并联运行中的另一台变压器则不能很好的被充分利用。可参照图-4所示：

图-4

由图可以得出：

由于两台变压器的额定电压相等，

既 UNI＝UNII

将式（1）与式（2）相比得：

式中 II* 、III*分别为两台变压器负载电流的标幺值；

ZKI* 、ZKII*分别为两台变压器短路阻抗的标幺值；

式（3）可清楚的看出负载电流标幺值和阻抗电压的标幺值成反比。且变压器并联运行中阻抗电压标幺值不等，将直接影响负载的正常分配，进而无法实现满载的目的。

以两台并列运行的变压器为例，其连接组别标号和电压比均相 同，SNI=1000KVA,UKI=5.5%；SNII=1600KVA,UKII=6.5%。由以上参数计算可得：第一台变压器所分担的容量SI=1104(KVA)，第二台分担的容量SII=1496(KVA)。可以看出第一台变压器过载10.4%，第二台变压器欠载6.5%。

由此不难得出，若变压器并联运行中短路电压不相等，其中短路电压数值小的变压器出现过载时，就会引发短路变压数值大的变压器出现欠载的问题。为实现负载的合理分配，向负载提供最大输出功率的运行情况只能是：阻抗电压标幺值小的那台变压器满载运行而其他变压器都欠载运行。这样变压器的容量得不到充分利用，是不经济的。

3.3.2 阻抗电压标幺值相等而短路阻抗角不等的并联运行

图-5

由以上分析可以得知，变压器的并列运行必须满足下面一个条件：首先，变压器的变比应相同；其次，各并联变压器的连接组别应相同。最后，各并联变压器的短路阻抗标幺值应相等，短路阻抗角应相等。

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