三绕组变压器并联运行的经济分析

三绕组变压器并联运行经济分析

摘要: 结合运行实例, 对三绕组变压器的两个绕组并联运行方式及三个绕组并联运行方式进行了分析, 并得出了分析结论, 可为运行部门选择并联运行方式时提供依据。

叙词: 多绕组变压器 并联运行 经济性 分析

一、前言

变压器在实际运行中负荷较大时, 通常由两台及以上较小容量的变压器长期并联运行;另一种运行方式是一台变压器工作, 另一台变压器热备用。当负荷较大导致工作变压器长期过负荷时, 可将备用变压器与工作变压器并联运行。但无论哪种方式, 目的都是为了满足用电负荷的要求及提高变压器的运行效率, 延长变压器的使用寿命。在并联运行时, 希望变压器处于理想的情况: 在并联绕组带上负荷前, 各变压器之间无环流, 以避免环流损耗; 带上负荷后,各变压器能合理分担负荷, 即负荷应按其容量的大小成比例地分配。三绕组变压器并联运行

时, 有其特殊性, 应考虑如何提高其运行效率要完全消除环流是不可能的, 并联运行时应着重考虑如何使变压器合理分担负荷, 使其容量得到充分的利用而不过负荷。三绕组变压器并联运行有两种运行方式: 两个绕组并联运行, 第 3 绕组(通常是第 3 绕组)分别带负荷; 另一种方式是三个绕组同时并联运行。

二、两个绕组并联运行分析

据文献 2 介绍, 某 110kV 变电站的 1 号主变带 35kV 及 10kV 负荷, 2 号主变

处于热备用。当 1 号主变过负荷时, 投入 2 号主变带35kV 负荷, 即两台主变 110kV 及 35kV 侧两个绕组并联运行, 如图 1 所示。运行时, 2 号主变10kV 侧空载, 出现1 号主变35kV 侧有功功率表反偏及有功电度表反转这种情况, 说明 2号主变不但带 35kV 负荷, 而且还通过 1 号主变35kV 侧向10kV 侧供电。1、2 号主变参数见表1。

图 1 两台主变 110kV 及 35kV 两个绕组并联运行

表 1 两台主变压器额定数据

两台变压器并联运行后, 等效电路如图2.

图2 两台变压器两个绕组并联运行等效电路图

Z1`、Z2`、Z3` (Z1``、Z2``、Z3``)——第1、2、3 绕组的短路阻抗 由图2 有:

由以上两式可知, 并联绕组的负荷分配不仅与阻抗电压有关, 而且受第 3 绕组负荷的影响。设变压器各侧的功率因数相同, 则有以下结论:

(1)当两台变压器的阻抗电压U`dc1= U``dc1,且第 3 绕组带相同的负荷时, 即 I`3= I``3, 变压器并联运行处于理想情况, 第 2 绕组按容量大小分担负荷, 变压器的容量得到充分利用。

(2)实际上, 并联运行的变压器的阻抗电压不可能相等, 这时第 3 绕组负荷的分配对并联绕组负荷的分配影响很大。若第3 绕组分别带适当的负荷, 使

即则并联绕组仍能按容量大小分担负荷, 式

说明如果第 3 绕组的负荷按第 1 绕组的阻抗电压来分配, 可提高变压器并联运行的经济效率。已知1、2 号主变的参数, 计算得:

一般来说, 当 1 号主变过负荷时, 2 号主变才投入运行。设1 号主变单独运行时, 35kV 侧负荷情况如表 2所示, 并联运行后 号 主 变210kV 侧空载, I``3

= 0。表中电流值均归算至 35kV侧。

表 2 35kV 侧负荷情况 单位:A

由表2 可得:

(1)由于第 3 绕组的负荷分配不均匀(2 号主变空载), 对并联绕组的负荷分配影响很大,使并联绕组的负荷分配不均匀。

(2)第 2 及第 4 种情况I`2< 0, 说明 1 号主变受电, 2 号主变不仅给 35kV 侧的负荷供电,还通过 1 号主变 35kV 侧给 1 号主变 10kV 侧供电。由式(3)

< 0, 即

说明变压器的单独运行时,

第2 与第3 绕组的负荷相差不能太大, 否则并联运行时会出现倒送电的情况。

(3)一般来说, 变压器正常运行的过负荷能力不能超过额定负荷的50 。第3 种情况是1号主变单独运行时 35kV 侧过负荷 50 , 2 号?

主变并联运行后 号主变 侧轻载 而, 1 35kV , 2号主变 35kV 侧过载。并联运行后不能完全解决变压器过负荷的问题。

三、三个绕组并联运行分析

两台变压器三个绕组并联运行方式如图 3所示, 其等效电路图示于图4。

由以上式子可得, 三个绕组都并联运行时,各变压器二次侧的负荷分配主要由二次侧的总负荷及各变压器的阻抗电压决定, 对三次侧的负荷也有一些影响, 不过影响不大。同样, 各变压器的三次侧的负荷分配也有以上的规律。与两个绕组并联运行情况相比, 若

则

由此可见, 两台变压器均不过载, 并且负荷的分配较均匀, 总负载能力比两个绕组并联运行时高。

四、结论

(1)两个绕组并联运行时, 变压器阻抗电压及第3 绕组的负荷分配对第2 绕组的负荷分配影响很大。在实际运行中, 尽可能选阻抗电压相差较小的变压器并联运行。同时为了充分利用变压器的容量, 避免某些变压器轻载而其它变压器过载的情况出现, 第 3 绕组的负荷分配要均匀。

(2)由图 2、图 4 可知, 三个绕组都并联运行时的环路电流, 显然比两个绕组并联运行

的环路电流高, 前者的空载损耗比后者高, 最好不用前一种运行方式。

(3)两台变压器工作方式为一台工作, 另一台热备用。由于过负荷, 将热备用变压器与工作变压器并联运行 考虑到环路电流的问题 可选, ,两个绕组并联运行方式。另外, 经过计算得知,工作变压器应选用阻负荷分配均匀些; 若过负荷较严重, 可用三个绕组并联绕组负荷分配均匀些; 若过负荷较严重, 可用三个绕组并联运行方式, 该方式使各变压器所带负荷相差不大, 且各变压器所带负荷基本能按容量分配, 并能消除过负荷情况, 一般情况下可继续增加负荷。