变压器并列运行浅析

变压器并列运行浅析时间:2008-02-29 18:54来源:互联网 作者:本站整理 点击:278次
简介： 变压器并列运行条件,电流速断保护整定 关键字：变压器并列运行 1.变压器并列运行的概念 将两台或多台变压器的一次侧以及二次侧同极性的端子之间，通过同一母线分别互相连接，这种运行方式就是变压器的并列运行。 2.变压器并列运行的目的及优点 2.1提高变压器运

简介： 变压器并列运行条件,电流速断保护整定
关键字：变压器并列运行
1.变压器并列运行的概念
将两台或多台变压器的一次侧以及二次侧同极性的端子之间，通过同一母线分别互相连接，这种运行方式就是变压器的并列运行。

2.变压器并列运行的目的及优点
2.1提高变压器运行的经济性。当负荷增加到一台变压器容量不够用时，则可并列投入第二台变压器，而当负荷减少到不需要两台变压器同时供电时，可将一台变压器退出运行。特别是在农村，季节性用电特点明显，变压器并联运行可根据用电负荷大小来进行投切，这样，可尽量减少变压器本身的损耗，达到经济运行的目的。
2.2提高供电可靠性。当并列运行的变压器中有一台损坏时，只要迅速将之从电网中切除，另一台或两台变压器仍可正常供电；检修某台变压器时，也不影响其它变压器正常运行从而减少了故障和检修时的停电范围和次数，提高供电可靠性。
2.3节约电能，实现节电增效。比如本局南曹变电站装有4000kVA和3150kVA两台变压器。经过对两台变压器运行情况进行计算，并列运行一年后，节约电能10.2万Kwh，节电效果非常明显，降低了资金投入。

3.变压器分别接在两段母线上，两台分开带几条线路运行时的缺点
3.1出现大马拉小车的现象，当负荷增加到一台不够用，而并列运行又不可能时，两台变压器分别带几条线路运行，由于出线固定，其中一台因带线路少或负荷小，就会出现大马拉小车现象，增加损耗。
3.2当线路用电负荷增大，而向它供电的一台变压器容量不够时，就会导致变压器过负荷，影响经济运行及供电可靠性。

4．变压器并列运行的理想状态
4.1变压器空载进绕组内不会有环流产生
4.2并列运行后，两台变压器所带负载与各自额定容量成正比，即负载率相等。

5.变压器并列运行应满足的条件
5.1变压器的接线组别相同。
5.2变压器的变比相同(允许有±0.5%的差值)，也就是说，变压器的额定电压相等。
以上两个条件保证了变压器空载时，绕组内不会有环流，环流的产生，会影响变压器容量的合理利用，如果环流几倍于额定电流，甚至会烧坏变压器。
5.3

变压器的短路电压相等(允许有±10%的差值)，这个条件保证负荷分配与容量成正比。
5.4并列变压器的容量比不宜超过3: 1，这样就限制了变压器的短路电压值相差不致过大。

6.安装中应注意的事项
6.1检查变压器铭牌，看是否符合并列运行的基本条件。
6.2检查变压器高、低压侧接线是否正确。
6.3检查变压器调压分接开关是否在同一档位，安装时必须置于同一档位。

7.两台变压器并列运行，不同负荷时，投入变压器台数，使之经济运行的计算由于用电负荷在昼夜和一年中的变化较大，对两台并列运行的变压器应考虑采用最经济的运行方式:当并列运行的两台变压器型式和容量相同，不同负荷时，投入变压器的台数，可按下式计算决定:
① 当负荷增加: 时，再投入一台，取两台并列运行比较经济。
② 当负荷减少: 时，切除一台，单台运行比较经济。
式中:
S ——全负荷，KVA
Se——一台变压器的额定容量，KVA
P0——变压器空载时有功损耗，近似为铁损KW
Q0 ——变压器空载时无功损耗kvar
Pd ——变压器短路有功损耗，也称铜损KW
Qd ——变压器短路无功损耗kvar
K ——无功经济当量系数kwh/kvar，对于110-35kV的降压变压器，当系统负荷最小时取0.06，负荷最大时取0.1。
i0——空载电流
以上各量，均可从铭牌或试验报告中查得。
当并列运行的两台变压器型号和容量不同时，则可根据变压器经济运行的条件，事先做好曲线，通过查曲线决定在不同负荷下该投入的台数


保护定值计算、灵敏度校验及运行方式选择，均采用实际可能的最大、最小方式及一般故障类型。对于电厂直馈线或接近电厂的带较长时间的保护，整定计算时要考虑短路电流衰减。对于无时限动作或远离电厂的保护，整定计算时不考虑短路电流的衰减。
第二节 阶段式电流保护整定计算
一、对阶段式电流保护的要求
1. 电流速断保护
(1)双侧电源线路的方向电流速断保护定值，应按躲过本线路末端最大三相短路电流整定。无方向的电流速断保护定值，应按躲过本线路两侧母线最大三相短路电流整定。对双回线路，应以单回运行作为计算的运行方式，对环网线路，应以开环方式作为计算的运行方式。




(2)单侧电源线路的电流速断保护定值，按双电源线路的方向电流速断保护的方法整定。对于接入供电变压器的终端线路(含T接供电变压器或供电线路)，如变压器装有差动保护，线路电流速断保护定值允许按躲过变压器其他侧母线三相最大短路电流整定。如变压器以电流速断作为主保护，则线路电流速断保护应与变压器

电流速断保护配合整定。
(3)电流速断应校核被保护线路出口短路的灵敏系数，在常见运行方式下，三相短路的灵敏系数不小于1时即可投运。
2．延时电流速断
电流定值应对本线路末端故障有规定的灵敏系数，还应与相邻线路保护的测量元件定值配合，时间定值按配合关系整定。
如相邻线路电流电压保护的电流和电压元件均作为测量元件，则本线路延时电流速断保护的电流定值应与相邻线路保护的电流和电压定值均配合。
该保护使用在双侧电源线路上又未经方向元件控制时，应考虑与背侧线路保护的配合问题。
3．过电流保护
保护定值应与相邻线路的延时段保护或过电流保护配合整定，其电流定值还应躲过最大负荷电流，最大负荷电流的计算应考虑常见运行方式下可能出现的最严重情况，如双回线中一回断开、备用电源自投、环网解环、由调度方式部门提供的事故过负荷、负荷自起动电流等。在受线路输送能力限制的特殊情况下，也可按输电线路所允许的最大负荷电流整定。
该保护如使用在双侧电源线路上又未经方向元件控制时，应考虑与背侧线路保护的配合问题。
4，灵敏系数的要求
延时电流速断保护的电流定值在本线路末端故障时，应满足如下灵敏系数的要求：
(1)50km以上的线路不小于1．3。
(2)20～50km的线路不小于1．40
(3)对20km以下的线路不小于1．5。
过电流保护的电流定值在本线路末端故障时，要求灵敏系数不小于1．5，在相邻线路末端故障时力争灵敏系数不小于1．2。
二、阶段式电流保护整定公式
(一)电流速断保护
1．按躲本线路末端故障整定
变压器的并列运行
季立群
（徐州矿务集团有限公司　华美热电厂，江苏　徐州　221141）

摘要：一般同型号的变压器并列运行是没有问题的，某电厂就存在着＃1、＃2主变不能并列问题，并且在很长一段时间内没有得到解决，严重的影响了该电厂的安全稳定运行。经对环流主要可能性原因的分析，终于必须弄清楚了主变压器不能并列运行的根本原因，有的放矢，最终解决了厂用电的安全问题。

关键词 ：变压器 并列运行 厂用电 环流 安全 电抗器 连接组别


1、前言
为了统一制造，我国国家标准规定只生产五种标准连接组别：①Y/УN–12　②Y/d-11 ③УN d-11 ④YN/У–12 ⑤Y/У–12
第一．Y/УN–12连接组别应用于容量不大的三相配电变压器，二次侧为三相四线制，线电压为400V，相电压为230V，用以供电力和照明混合负载，一般这种变压器的最大容量不超过1800KVA

，高压侧的额定电压不超过35KV。
第二．Y/d-11连接组别应用于二次电压高于400V的线路中，一侧接成△，消除了二次侧三次谐波，对运行有利，这种变压器的最大容量不超过5600KVA，高压侧的额定电压不超过35KV。
第三．УN d-11连接组别主要用于高压输电线路上，高压侧的中性点可直接接地或通过高阻抗接地。也常用于发电厂作为主变使用。也是我国最常用的一种接线方式。
另外的两种接线方式YN/У–12 和Y/У–12一般不常用,常用于大、中型和分相变压器中，其允许的中性线电流，按制造厂及有关规定。
变压器的并列运行的条件，
a. 相序相同；
b. 联结组组别相同；
c. 电压比相等；
d. 阻抗电压值相等。

2、问题的提出：
新装或变动过内外连接接线的变压器，并列运行前必须核定相位。一般同型号的变压器并列不是什么问题的，但由垞城电厂承接技术指导和商业运行的魏桥创业集团第一热电厂当时就存在着＃1、＃2主变不能并列问题，严重的影响了电厂的安全稳定运行，每次倒厂用电时都必须停炉再启炉，极不经济也不方便。小机组的母管制的运行的优势也不存在了。在本人刚刚接手保运项目之初，负责电气运行工作。当时的运行方式如图所示。＃2机开启正常后，6KVⅡ段厂用电由备用段620开关接带改由#2主变低压侧62开关接带。正常情况下，只要全上62开关拉开620开关就行了，不会影响供电。但在垞城电厂接管靡靡之初有人口头交待，主变不能并列运行，并没有讲明原因。从理论上分析，两台变压器的型号同为SF7－20000/6.3，其变比、容量、接线组别以及短路阻抗等均相同，当时的运行方式如图所示，应该可以并列运行，不会有什么问题的。于是就令值班员进行先合后拉的操作。结果在合62开关的瞬间＃1、＃2主变电流大幅度的摆动，620开关跳闸6KVⅡ段供电正常。经查为620开关的速断动作，速断的整定值为二次电流20A，0.3S，CT的变比为600/5，折算到一次电流为2.4KA，相当于短路。在以后的运行中，魏桥第一热电厂厂用的切换问题在很长一段时间内没有得到解决，给生产带来很大的不便。
3、分析问题
我分析同一型号的变压器并列而造成2.4KA的环流的原因主要有以下几种可能性。第一是相序不同；第二是接线组别不同造成二次电压的相位不一致；第三，就是由于变压器的负荷不同，潮流分布而引起的环流。变压器在投运之前必须要经过核相，一般不可能发生相序不同的问题，再者就是在厂用电切换的前后各个电机的转向并没有发生改变，这足以说明变压器的相序是一致的。但在保证相序的前提下，同为Y－△接法，可以接成1、3、5、7、9

、11六各奇数钟点接法。我国国标规定的均为11点，如果均为11　点就不存在环流在到短路电流的问题，但如果接成1点或是其它形式，就会形成一个相当于线电压的电压差，变压器本身的阻抗很小，所以形成跟　三相短路相当的环流，足以使速断保护动作。以下仅以Yd-11与Yｄ－1分析比较其接线与相量，如图所示，由图可知，三次电压相差60°其有效值相当于线电压，环并时作用于变压器绕组上的电流与三相对称短路相同，同时由于环流的集肤效应能增大变压器绕组的阻抗约20%限制了环流的幅度，但毕竟有限，仍能够造成速断动作。仅仅靠分析是不够的，在后来的发生的一些事情更让人觉得这种分析的正确性了。2002年的元月3日400V切换厂用电的操作中，似乎更证实了这种分析的正确性和存在的可能　性。在魏桥热电厂400V的倒厂用电一直采用正常的先合后拉　的方式。当时的运行方式如图所示，400V除尘段由除尘变接带改由＃0备变变接带。合环前除尘变高压侧电流5A，合上408开关后拉开498开关之前，除尘变的高压侧电流增加至30A，备用分支电流0.4KA，拉开498开关后，除尘变电流降至0，备用分支电流降至0.1KA，合环后的电流为合环前的负荷电流的10倍，除去负荷电流以外，环流约9倍于负荷电流。由图可知，01＃备用变取自备用段，来自天＃1主变的低压侧，＃1除尘变取电6KVII段，来自天＃2主变的低压侧，合上408开关时，两主变又经两降压变环并，但因经两次磁的交链、饱和、位移，环流不足以使速断保护动作，但至少可以说明的就是两台主变的低压侧存在着相当大的压差，接线组别很有可能不同。特别是在当时持这种观点的人不在少数。主要是因为发电机正常运行时是经变压器耦合后在35KV并列运行的，接线组别的错误与否并不能直接体现。要解决厂用电的环并问题，必须弄清楚根本原因，才能有的放有的放矢，最终解决问题。
4、解决问题
后来经过分析得到正确的结论认为：一般的变压器厂家在产品出厂之前一定要经过严格的检查和试验，接线组别的错误不太可能出现。正常我们所说的变压器的并列运行是指负荷变压器，即用户降压变压器，而发电厂的单元机组的主变是没有长期并列运行的，就是偶尔有也是暂时的倒换厂用电的操作中用到。并且发电厂为在发电机出口的厂用分支采用轻型的断路器，均采用了电抗器来限制短路电流。电抗器不仅限制了短路电流，同时也限制了两主变的环流。特别是在发电厂倒换厂用电时，都是在发电机停机前，两台发电机的有功无功的负荷有着相当大的差别。此时，经厂用分支并列时，由于是同型号的变

压器的各参数均相同，其负荷分配自然地趋于平均，这是城二次侧产生一较大的电压差，全部加在了变压器的绕组上，而变压器的绕组的阻抗是很小的，所以产生了相当大的环流，致使过流动作，同样是由于集肤效应的和磁饱和的作用限制了环流的作用，使得环流不足以使速断保护动作。
分析出原因后，解决魏桥电厂厂用电的环并问题的措施主要有两个方面入手。一是加大环流回路的阻抗，也就是在厂用电回路中加装电抗器。另一方面就是再安装一台高压备用变压器，减少两台并列运行变压器的出口压差。
在当时的魏桥第一热电厂，已投运近一年，现场条件不能加电抗器，在35KV母线上加一组高压备用变压器，减少了主变和高备变之间的电压差，再进行倒厂用电操作时不用再先停电了，直接用先合后拉的方式，保证了厂用的供电可靠性。在魏桥第二电厂以及后来建的几个电厂中，其厂用电部分均采用电抗器，变压器的环并不再是问题。