110kV变电站主变压器并列运行环流分析

110kV变电站主变压器并列运行环流分析

窦月莹

云南文山电力股份有限公司云南文山663000

摘要：110kV变电站初期建设根据5～10年电力系统发展规划负荷进行设计，一般终期按照2～3台变压器设置，由于初期负荷较小，一般仅上1台变压器，经过5～10年，负荷需求逐渐增加，1台变压器已不能满足负荷需求，这时需对变电站进行增容，由于经历了5～10年，变压器也逐步更加完善，二期所增加的变压器在容量，空载损耗，阻抗电压等参数上与一期主变参数并不尽相同，故当两台主变并列运行时将产生环流问题，将造成变压器无法科学分配负荷，影响变压器运行，这是110kV变电站增容时普遍存在的问题，本篇文章对110kV变电站主变压器并列运行环流进行分析，并对可能出现的问题进行解决。

关键词：110kV变电站；主变压器；并列运行环流

0引言

某地供电局对110kV变电站进行增容，原有1台20MVA的变压器，根据负荷发展及规划情况，本期需增设1台25MVA的变压器，需对两台主变是否能并列运行进行分析，并分析系统运行情况，并对并列运行产生的问题提出相关建议及解决方法。

1110kV变电站主变压器并列运行条件分析

依据《电力变压器运行规程》DL527-20004.5.1变压器并列运行的基本条件：

（1）联接组标号相同。当并列变压器电压比相等，阻抗电压相等，而接线组别不同时，就意味着两台变压器的二次电压存在着相角差和电压差。在电压差的作用下，引起的循环电流有时与额定电流相当，但其差动保护、电流速断保护均不能动作跳闸，而过电流保护不能及时动作跳闸时，将造成变压器绕组过热，甚至烧坏。因此，接线组别不同的变压器不能并列运行。

（2）电压比应相同，差值不得超过±0.5%。为了避免因电压比相差过大产生循环电流过大而影响并列变压器的正常工作，规定电压比相差不宜大于0.5%。

（3）阻抗电压差值偏差小于10%。为了避免因阻抗电压相差过大，使并列变压器负荷电流严重分配不均，影响变压器容量不能充分发挥，规定阻抗电压不能相差10%。

（4）根据运行经验，两台变压器并列，其容量比不应超过3：1。因为不同容量的变压器阻抗值较大，负荷分配极不平衡；同时从运行角度考虑，当运行方式改变、检修、事故停电时，小容量的变压器将起不到备用的作用。

2110kV变电站主变压器并列运行条件分析

某变电站原有1台20MVA的变压器，为满足负荷发展需求，本期需增容1台25MVA的变压器，根据收资现有主变与本期增容主变参数如下表：

经计算，两台变压器联接组标号相同，差值不得超过±0.5%，阻抗电压差值偏差小于10%，容量比为4：5小于3：1，各项均能满足并列运行条件，故两台主变可以并列运行。现有主变与新增主变可以并列运行对应档位如下表：

3环流计算

在变压器带负荷运行时，由于负载阻抗压降（即电压调整率）的存在，二次侧实际输出电压并非为名义的额定电压，其减小的数值即负载阻抗压降。

电压调整率ε%=β（UR%×Cosφ+ UX%×Sinφ）

式中：β——负载系数，额定负荷即为1.0；

UR%——变压器的电阻电压百分数，与变压器的负载损耗成正比；

UX%——变压器的电抗电压百分数，对大型变压器而言可以用阻抗电压百分数Uk%

代替，计算中压侧/低压侧电压调整率时分别利用高-中/高-低电抗电压百分数；

Cosφ——负荷功率因素，一般取为0.80；

主变高压侧运行电流：Iy（高）=S/（Uy（高）×√3）

式中：Uy（高）——运行档位高压侧电压，S——变压器容量

高压侧基准阻抗：ZB=（Uy（高）/√3）/Iy（高）

中压侧/低压侧阻抗电压欧姆值：Zk=UX%（高-中/高-低）×ZB

主变二次侧中压侧/低压侧实际输出电压UMV=（U最大（中/低）×U最大（高）/Uy（高））×（1-ε%）

根据上述公式分别计算出#1主变（现有主变）、#2主变（新增主变）的UMV1（中/低）、UMV2（中/低）及ZK1（中/低）、ZK2（中/低）

并列运行主变间二次侧实际输出电压差（附加电势）△E（中/低）=UMV2（中/低）-UMV1（中/低）

则环流IC（中/低）=△E（中/低）/（ZK1（中/低）+ZK2（中/低））

根据上述公式计算出中压侧及低压侧出现环流如下表

备注：本次仅举例计算1#主变处于7档位运行，2#主变处于7档位运行及1#主变处于7档位运行，2#主变处于7档位运行时产生的环流。

4结语

在两台并列运行变压器变比接近、阻抗接近的情况下，其环流是比较微小的，不足以影响到变压器的正常运行，而变压器变比相差较大、阻抗相差较大的情况下，其环流较大，较大的环流占据了一定的主变容量，还将增加变压器的损耗，使变压器输出能量降低，破坏变压器的正常运行，也十分的不经济，而且还将造成二次侧电流测量数据产生一定的误差。故建议主变并列运行时采用变比相同的档位，理论上将不存在环流，而当变比相同的档位不能满足电压需求时，尽量选用变比差相差较小的档位，对主变运行也是极其微小的。

参考文献：

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[2]Stephen，D，Umans.电机学[M].北京：电子工业出版社，2014.44-66

[3]GB1094.1-2013，电力变压器第1部分：总则[S].

[4]GB/T17468-2008，电力变压器选用导则[S].

[5]DL527-2000，电力变压器运行规程[S].