多变压器并列运行容量分配分析

多变压器并列运行容量分配分析
注册电气工程师发输变电专业案例考试：某区域电网中 现运行一座 500kV 变电站，该变电站现有 750MVA 主变压 器阻抗电压百分比为 =14%，本期扩建的 2×1000MVA 主变压器阻抗电压百分比采用 =16%。若三台变压器并列 运行，它们的负荷分布如何，请计算说明。
图 中 Rk 和 Xd 分 别 表 示 变 压 器 短 路 电 阻 和 短 路 电 抗， 这
二 者 即 是 变 压 器 短 路 阻 抗 Zk 的 两 个 分 量。 数 学 表 达 式 为
。 Zk =
Rk2
+
X
2 d
Xd Rk
的比值随变压器容量大小而变化，小容量的变压器
Rk
＞ X d ；75kVA 左右的变压器 Rk ≈ Xd ；容量大于 75kVA 的
industry
林彦凯 王施宇
中铁二院工程集团有限责任公司 林彦凯，男，中铁二院工程集团有限责任公司，高级工程师，注册电气工程师（供 配电）；王施宇，男，中铁二院工程集团有限责任公司，助理工程师。
影响力
真实度 行业关联度
多变压器并列运行容量分配分析
注册电气工程师考试是为了规范管理电气工程从业人员而制定的一 种职业考试制度，也是我国电气工程方面最权威的认证之一。考试内容 范围广、题量大、多学科交叉、重点分散，通过考试需要较深的专业背 景知识和相关设计从业经验，这些特点在发输变电考试真题及解题过程 中得到了较为详细地阐述和印证，并对类似工程设计有一定借鉴作用。 本文对注册电气工程师考试中多变压器并列运行容量分配进行分析。
1）变压器并列技术要求 根据《电力变压器运行规程》（DL 572 － 2010），可 知变压器并列运行的基本条件： （1）联接组标号相同； （2）电压比应相同，差值不得超过 ±0.5%； （3）阻抗电压值偏差小于 10%。 题干并未给出既有和将来扩建变压器的联接组标号和阻 抗电压值偏差，但又要求并列，隐含条件就是满足上述三项 基本并列条件，解题过程可以利用这隐含条件。至于这基本 条件的来由，可以简单归纳为限制变压器并列运行的环流电 流大小，避免危害变压器的运行，但本内容不是本次讨论的 重点，在此不展开详细的论述。 2）变压器电气参数 电力系统实际建造时，由于制造工艺限制和运输限制， 对于一些超大容量的变压器，通常制造为三个单相变压器， 再通过现场外部连线连接成三相变压器，这样可以减少体积、 节省铁芯，便于维护。 题 干 所 述 变 压 器 高 压 侧 为 500kV， 容 量 为
◎ 10 万～ 30 万
中国科技信息 2018 年第 15 期·CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Aug.2018 DOI：10.3969/j.issn.1001- 8972.2018.15.014
可实现度
可替代度
行业曲线
link
appraisement
注册电气工程师专业案例考试题涵盖的范围很广（高电 压、大系统、强弱电、输电承力计算、控制、通信、网络等等）， 题量内容以海量著称，平均每道题目的解题时间不到 8 分钟。 此外，每年的考试题目中都会或多或少出现参考规范、设计 手册无直接解题公式，需靠应试者电气专业和实践能力做现 场快速推导的考题，专业性很强的知识点贯穿解题全过程。 本文试举一道多变压器并列运行容量分配分析真题及笔者推 导的解题内容，可以体现上述注册电气考试的特点。
变压器高压侧容量分配。
3）容量分配计算
变压器并列运行的容量分配计算公式在发输变电考试参
考规范和设计手册里均未给出，需要根据等效电路图和电路
分析相关定理推导出。
（1）等效电路图
三台变压器并列运行，一台 750MVA 主变压器（编号
为 1），两台 1000MVA 主变压器（编号为 2 和 3），系统
运行等效电路图如图 3 所示。
的负载分配。
S =U×I
（1）
I = I1 + I2 + I3
（2）
E1 = E2 = E3 = �系统侧电压
（3）
X 2d = X 3d
（4）
其中，S—负载侧容量，U—负载侧电压，I—负载侧电
流
从Baidu Nhomakorabea述式（1）～（4），可以得出：
I1 • X1d = I2 • X 2d = I3 • X 3d
注册工程师执业资格制度是国家对某些关系人民生命 财产安全的执业人员实行的一种行业准入制度。注册电气 工程师是其中 17 个注入注册工程师之一。注册电气工程师 考试是一项非常艰苦的考试，要获得执业资格，必须连过基 础考试和专业考试两关。为了保证注册师有一定的从业量， 同时又要保证一定的技术含量，考试的通过率一般控制在 4% ～ 9%。
-48-
图 1 500kV 单相自耦变压器常用接线图
2018-15 最终.indd 48
2018/7/27 10:54:43
CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Aug.2018·中国科技信息 2018 年第 15 期
10 万～ 30 万◎
图 2 500kV 变压器等效图
则 Rk ＜ X d 。当大容量的变压器 Xd ＞＞ Rk ，甚至 Rk 的值与 Xd 相
比可以忽略不计。在实际工程应用中，大容量的变压器以
8000kVA 为限，等于或高于此容量的变压器短路电阻可以
略去，故图 3 电路图可以简化如图 4 所示。
（2）容量分配计算
根据图 4 的等效电路图，用阻抗并联电路计算出变压器
耦变压器高压绕组容量即为 250MVA 和 333MVA。
在我国，110kV 及以上电压等级的电力系统中，相关规
程从过电压和绝缘水平方面考虑，要求系统中性点为直接接
地方式，故变压器高压和中压绕组均为星形接线。
在系统设计中，上图可以简化之，如图 2 所示。
题干并未给出 和 ，那么题目要求的容量分配就是
图 3 并列变压器运行电路图
图 4 并列变压器运行简化等效电路图
750MVA ～ 1000MVA，给出了 ，隐含条件即为：三个
单相变压器组成的超大容量的三相三绕组变压器，高压侧
电压为 500kV，中压侧电压为 330/220kV，低压侧电压为
35/10kV，变压器接线参考图如图 1 所示。
变压器总容量为 750MVA 和 1000MVA，那么单台自