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改扩建工程中变压器并列运行的影响

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李万年

摘要：针对工程施工过程中新变压器与旧变压器并列运行引起的负载不均匀分配、环流等问题进行了分析，并提出了改善环流影响的措施。通过合理调节主变抽头位置，降低了环流影响和网损，就改扩建工程的建设和设备选择提出了一些建议。

关键词：变压器；并列运行；环流；挡位

：TM41：ADOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.05.049

1问题的提出

某220kV变电站主变容量为2×90MVA，随着负荷发展，已不满足负荷需求，长期处于重载状态。为了缓解供电压力，满足负荷增长需求，拟开展增容工程，将原变压器更换为2台180MVA变压器。工程实施期间，原1#变压器（90MVA）与新增2#变压器（180MVA）将并列运行3个月，以应对夏季高峰负荷。新旧变压器阻抗值、电压比不相同，具体参数见表1.

根据参数对比可看出，新旧变压器容量不等、额定电压不同、阻抗电压不一致，高中、高低、中低侧短路阻抗偏差分别为3.05%、88.25%、181%，额定电压比差值为5.13%.由此可见，新、旧变压器不满足《电力变压器运行规程》规定的并列运行条件。

2变压器并列运行的理论分析

2.1负荷分配问题

阻抗电压不同的两台变压器并列运行时，由于并联阻抗不同，使得通过两条变压器支路的负荷电流不按变压器容量比例分配。当变电站负载较大时，可能导致容量较小的变压器满载，而容量较大的变压器负载率较低。

2.2环流问题

两台变比不同的变压器并列运行时，在低压侧会形成电位差，从而在变压器之间形成环流，进而增大了变压器损耗，其引起的环流功率可能导致变压器过载，同时，会对保护造成一定影响。环流值过大时，还可能烧毁变压器。两台变压器引起的环流计算方法如下：

式（1）中：Ih为环流有名值；△U为电压差。

根据变压器厂家提供的相关基础参数，可推导得出环流标幺值计算公式如下：

式（2）中：I*h为环流标幺值；Ih为环流有名值；IN为基准值；△k*为电压比偏差百分比；UdⅠ和UdⅡ分别为1#、2#主变高中侧阻抗电压值。

3不计及环流影响的负荷分配情况

本变电站新旧变压器并列运行期间，中压侧最大负荷预计为180MW，功率因数为0.95，低压侧未带负荷。根据新旧变压器主变容量及高压侧阻抗电压值，有：

式（3）（4）中：S为变电站总负载，S1和S2分别为1#、2#变压器负载；Ud1和U”d1分别为1#、2#主变高压侧阻抗电压值；Se1和Se2分别为1#、2#主变的额定容量。

根据上述公式，可求得1#、2#主变负载分别为64.5MVA、125MVA。

4档位相同时变压器间的环流计算

由于主变环流主要是因各主变变比差引起的，因此，两台主变并列运行时环流等值简化电路如图1所示。

1#主变额定电压为230±8×1.25%/121/10.5kV，新增2#主变额定电压230±8×1.25%/115/10.5kV，使两台主变均运行在主抽头位置，则电压比偏差△k*=5.13%，环流值I*h=24.9%.

由于新旧变压器额定变比不同，当二者均运行在主抽头位置时，其电压比偏差较大，从而引起的环流值较大，达到24.9%.

由于环流叠加在负荷电流上，使得二次侧电压较高的变压器负荷加重，二次侧电压较低的变压器负荷减轻。根据新旧变压器额定电压值，原1#变压器二次侧电压较高，将该环流叠加

至原1#变压器上，校验是否在额定容量内，IⅠ1=0.107kA，△S1=22.4MVA，S1=86.9MVA。

1#变压器额定容量为90MVA，根據上述计算结果，当运行在主抽头位置时，因环流影响，1#变压器负荷值达86.9MVA，接近满载，不利于变压器的经济、可靠运行。

5减少环流影响的措施

当两台额定变比不一致的变压器并列运行时，由于中/低压侧电压不一致，所以，变压器间将产生环流，增大变压器损耗，且可能造成变压器过载。为了减少环流对变压器并列运行的影响，根据环流计算公式，可采取减少变压器副边电压差的方式。由于变压器原边电压相等，因此，当并列运行的两台主变变比相差最小时，副边电压相差最小。

本变电站1#主变额定电压为230±8×1.25%/121/10.5kV，2#主变额定电压为230±8×1.25%/115/10.5kV。调节两台主变抽头位置使电压比差值最小，此时，将1#主变分接头调节至11挡，2#主变分接头调节至7挡，两台主变变比相差降至最小，△k*=0.09%，环流值I*h=0.44%.

当调制两台主变分接头使二者变比相差最小时，两台主变并列运行的环流从24.9%降至0.44%，极大地减小了环流对变压器并列运行的影响。

此时，可计算得出环流引起的功率为0.08MVA，将该功率叠加到1#主变低压侧，此时1#