变压器并列运行条件的分析

2018-05-23郭俊娇

建材与装饰 2018年21期

郭俊娇

（上海彪玛建筑工程咨询有限公司 200336）

1 引言

飞速发展的工业化进程，对现代供电系统提出了更高的要求，需要更加可靠稳定的供电设备。2台甚至更多台变压器的并列运行被广泛运用：变压器的原、副绕组和公共母线分别连接；变压器同时向负载提供能源。只要具备3个条件，就可以实现并列变压器的稳定运行：①并列变压器原、副绕组之间的电压变化比值要相同；②并列变压器要有相同的组别号；③具备相同的短路电压标幺值。并列变压器稳定可靠的运行，需要具备上述3个条件。

实际采用并列变压器供电时，并没有严格要求其电压比、短路电压完全一致，可以容忍少许差异。但是，因为空载环流的存在，并列运行变压器运行时绝对不能出现组别号的不同。空载环流来源于不同组别号的并列电压器副绕组之间的线电压（因为存在相位差）和短路阻抗。因为短路阻抗很小，所以变压器会因为很大的空载环流在烧坏。

2 组别号不同变压器无法并列运行原因分析

业界普遍使用反推法来论证组别号不同变压器无法并列使用的结论：存在两台变压器，分别为Ⅰ号、Ⅱ号，因为相差一个组别，所以副绕组线电压相位有30°的差异。所以，在副绕组电压值一致的情况下，会有很大的空载电压ΔU20出现在并列变压器副绕组之间，且

电力供电用变压器短路阻抗被设计的非常小，所以变压器对上述空载电压反应很灵敏，后果就是：变压器将会被过大的空载环流击穿烧毁。从而得出不能并列使用不同组别号电力变压器的原因。然而，这种推断方法却并不完全准确，还容易混淆不同组别号变压器的之间的根本区别。区别不同组别号的方法只有3种：①原、副绕组连接方式决定组别号，目前变压器只存在5种基本号[2]，且每台变压器之间最大存在2个号的差异[3]；②根据原、副绕组进、出线端电动势极性来区别，以基本号为基准，可相差0或者6；③根据原、副绕组进出线端三相电压（UVW）的相对相位来区别，以基本号为基准，可相差4或者8。因为变压器原、副绕组三相电压（UVW）是相对的，且因为三相电源的自然对称属性，只要设计合理，连接有序，相差4个组别号的多台变压器完全可以实现稳定可靠的并列运行。只要确保每两台变压器副绕之间组保持相同的线电压相位。

3 不同组别号电力变压器并列运行接线方式及其线电压的数学表达方法

图1并列运行图

图1 所示为变压器分别为Ⅰ号、Ⅱ号并列运行示意图。以Y，y10；Y，y2分别为其组别号，当其连接方式如图1所示时，它们的线电压相位差为零，若Ⅰ号、Ⅱ号想差4个组别时，那么其副绕组存在30°×4=120°的线电压相位差[1]，因为连接的同一母线，原绕组线电压之间没有区别，若以EnvΙ副绕组为基准相位，则副绕组之间存在如下线电压关系：

上述推理过程说明，若连接并行变压器原绕组对应端，只要两台变压器具备相同副绕组电压值，则依次连接副绕组端vⅡ-uⅠ，wⅡ-vⅠ，uⅡ-wⅠ，则副绕组具备相同线电压相位，进而可以保证副绕组之间的空载环流为零。同理，若将并列变压器原绕组端采用相同的连接方式，而其副绕组对应端短接，一样可以确保两台变压器副绕组间零电压差，从而实现了不同组别号并列变压器的稳定运行。本质上，此做法是通过改变并列变压器的外部连接进而改变了其组别号。对于已投入使用的变压器，外部连接的改变并不影响其各项电气指标，还能确保不同组别号并列变压器可靠运行，提高备用电力电压器使用效率。

如前所述，当Ⅱ号变压器组别号比Ⅰ号组别号大4时，连接其原绕组对应端，副绕组u，v，w三相以联络线为基准右移，即各相电压相位旋转 120°（顺时针），其接线方式为：u：vⅡ-uⅠ，v：wⅡ-vⅠ，w：uⅡ-wⅠ；或者对称操作，连接器副绕组对应端，原绕组u，v，w三相以联络线为基准右移，即各相电压相位旋转120°（逆时针），类似的，其接线方式为：u：uⅠ-wⅡ，v：vⅠ-uⅡ，w：wⅠ-vⅡ。

4 线路保护部分的调整

并列变压器运行时需要纵差动保护来确保变压器套管、线圈和其引出线等部分的安全，其原理是：检测变压器原、副绕组之间的电流向量差的数值，并以此做出单相或三相接地、相间短接、以及过流等故障的保护。所以，纵差保护接线应该配合变压器外部接线的改动做出相应调整，否则，其将失去保护功能。此外，应该做出相应接线调整的，还有零序保护部分。