变压器并列运行的可靠性与经济性分析

变压器并列运行的可靠性与经济性分析 赵 欣 （齐齐哈尔电业局 黑龙江 齐齐哈尔 161005） 摘 要： 变电所多数均采用两台主变并列运行方式。所谓并列运行指在一定条件下两台变压器一次母线并列运行， 正常运行时两台变压器通过二次母线联合向负荷供电的运行方式。采用变压器并列运行的优点是：、保证供电的 可靠性；、提高变压器的总频率；、扩大传输容量；、提高资金的利用率。下面就新变电所两台主变压器并 列运行的安全性与经济性作以分析。 关键词：主变压器； 并列运行； 可靠性； 经济性； 分析 0 引言 本篇论文主要从齐市地区季节性特点讨论变电所何时一台运行，何时并列运行。根据地区的负 荷情况，我负荷少时可一台运行，负荷大时在经济安全的情况下可并列运行，但要保证安全可靠性。 1 论变压器并列运行的可靠性与安全性 1.1 两台变压器并列运行的安全可靠性的特点及经济性： 1.1.1 保证供电的可靠性：当两台或多台变压器并列运行时，如部分变压器出现故障或需停电检修， 其余的变压器可以对重要用户继续供电； 1.1.2 提高变压器的总频率：电力负荷是随季节和昼夜发生变化的，在电力负荷最高峰时，并列的 变压器全部投入运行，以满足负荷的要求；当负荷低谷时，可将部分变压器退出运行，以减少变压 器的损耗； 1.1.3 扩大传输容量：一台变压器的制造容量是有限的，在大电网中，要求变压器输送很大的容量 时，只有采用两台或多台变压器并列运行来满足需要； 1.1.4 提高资金的利用率：变压器并列运行的台数可以随负荷的增加而相应增加，以减少初次投资， 合理利用资金。 1.2 两台变压器并列运行的条件： 1.2.1 变压比相等；仅允许相差0.5 1.2.2 接线组别相同 1.2.3 阻抗电压的百分数相等；仅允许相差10 变压器不等和阻抗电压的百分数不等的变压器，在任何一台都不会过负荷的情况下，可以并列 运行。 如果两台接线组别不一致的变压器并列运行，二次回路中将会出现相当大的电压差。由于变压 2 作者简介: 赵欣（1978-12） ，男，毕业于黑龙江电力职工大学发电厂与变电站专业，现从事变电站主值班员工作 器内阻很小，将会产生几倍与额定电流的循环电流，使变压器烧坏。 如果两台变压器的变比不等，则二次电压大小也不相等，在二次回路中也会产生环流，不仅占 据变压器的容量，增加变压器的损耗，使变压器的输出容量减少，而且当变压比相差很大时，循环 电流可能会影响变压器的正常工作。但当并列运行的变压器任何一台都不会过负荷时，可以并列运 行。 由于并列运行的变压器的负载分配与变压器的短路电压百分值成反比，若两台变压器的短路电 压百分值不等，则变压器所带负荷不能按变压器容量的比例分配。例如，若短路电压百分值大的变 压器满载，则短路电压百分值小的变压器将过载。当并列运行的变压器任何一台都不会过负荷时， 可以并列运行。 13 变电所一号主变短路电压值为 18.06，二号主变短路电压值为 16.54，其差值 10，满足并列运行条件。日常运行时，变电所负荷维持在 16000kVA 左右，一号主变与二号 主变并列运行时负荷分配如下： 131 可见并列运行时二号主变所代容量比一号主变略多些，将来新变电所负荷增加到 60348kVA 时则： 一号主变带负荷 ：S= =28849kVA 二号主变带负荷 ： S= =31500kVA 60348 31500 364866 18.06 60348 31500 364866 16.54 Si 31500 31500 Udli = 18.06 + 16.54 =174418.6+190447.4=364866 n 1 Si n 1 Sei 60348 31500 S= Sei Udil n 1 Udli = 364866 + 18.06 =7648.35 kVA Si n 1 Se 60348 31500 S= Sei Udil n 1 Udl = 364866 + 16.54 =8351.4 kVA 3 UA UB UC A B C N x y z A B C N UA UB UAB X Y Z Ua Ub Uc a b c Ua Uc Uab 132 可见二号主变由于适短路阻抗百分值不同，在并列运行时分配负荷也不等。当所代负荷达 到 60348kVA 时，二号主变已达满载，此时可适当提高一号主变二次电压值，使容量分配达到均匀 效果。变压器并列运行必须满足一定的条件，否则会引起附加损耗。即： 1321 变比相等，且一、二次额定电压分别相等； 1322 短路电压的标么值相等，且其电阻分量压降分别相等，其差值不超过10； 1323 连接组别相同。 如果上述条件满足，将有环流及容量分配不合理等现象。下面就新变电所两台主变逐一分析。 14 新变电所两台主变参数：一号主变 SFZ831500/110 分接头在 3 上，电压地 127050/1100，Zd1*=18.06。YN.d 11接线。二号主变 SFZ831500/110 分接头在 3 上，电压地 127050/1100，Zd1*=16.54。YN.d 11接线。 由于 K1=K2=127050/1100V 所以满足变比相等的条件，且分接头分别在 3 上，一、二次电压相等，可满足并列运行。 15 新变电所两台主变接线级别均为 Y/11 接线，其向量图如图一，组别相同，满足并列条件。 4 S Se S Se p Sp 2p SLj 一台 二台 2p p 图一 Y/11 接线组 2 讨论季节负荷变化变压器的经济运行。 21 由于东北地区季节特点决定冬夏雨季负荷变化很大，合理利用负载变化投、停变压器，确定 变压器台数，以减少电能损耗。 211 一台变压器运行时的有功功率损耗为： p= P d( )2+P 0 S通过通过变压器的负荷功率 Se变压器的额定容量 212 两台变压器并列运行时的有功功率损耗为： p= 1/2P d( )2+ 1/2P 0 213 当p =p时，一台变压器运行与两台变压器并列运行有功损耗相等，记为 SLj，如图 2： 图二：两台变压器单台与并列运行时负载及有功关系曲线 由p =p S Lj = Se * 当 S S Lj时， p p； 当 S S Lj时， p p； 即：S S Lj时，一台变压器运行损耗消小； 5 2p p 2*21.88 167.31 S S Lj时，两台变压器并列运行损耗量小。 所以负载 S 变化时，合理调节变压器台数可以减少功率损耗，提高电网的经济运行。 （见参考 文献 1） 。 22 新变电所两台主变参数为： 221 一号主变： P 0 = 21.88 kW； Se 1 = 31500 kVA； Pd = 167.31 kW。 222 二号主变： P 0 = 27.500 kW； Se = 31500 kVA； Pd = 168.14 kW。 223 由*式可得 ： SLj = Se = 31500 = 16109.73 kVA 当新变电所日代负荷 S S Lj 即 16109.73 kVA 时， 由一台主变运行损耗较小； 当新变电所日代负荷 S S Lj 即 16109.73 kVA 时， 由两台主变运行损耗量小。 3 夏天新变电所日代负荷多在 1400016000 kVA 之间，为经济起见，应一台主变运 行，另一台主变备用。冬天负荷多在 16000 kVA 以上，为为经济起见，可考虑两台主 变并列运行，而且从论题 1 中我们已经讨论过变电所两台主变满足并列运行条件。 31 变电所两台主变虽然可以并列运行但要注意以下两个问题： 311 按照齐齐哈尔电力网继自装置运行管理规程 （见参考文献 2）中规定：110 千伏及以下 线路不得与 220 千伏主电网构成电磁环网，35 千伏电网不得与 110 千伏电网构成电磁环网，10 千 伏电网不得与 35 千伏及以上电压等级电网构成电磁环网。 312 110 千伏与 220 千伏变电所三卷变压器的 10 千伏侧不得并列运行，110 千伏变电所二卷变 压器 10 千伏侧可以并列运行。 313 按以上规程规定，110 千伏变电所并列运行必须 110 千伏分段开关在合位，10 千伏开关在 合位才可以并列。 314 如果 110kV 齐南甲线、齐南乙线分别受电 110kV 分段开关在开位，而 10 千伏分段开关在 合位，两台主变同时运行；这样即构成电磁环网。此种运行方式按规程规定是不允许的。只有当 110kV 分段开关在合位，两台主变才可以并列运行。这就要求在倒闸操作中，要使两台并列运行必 须保证系统在大合环情况下，才允许小合环。 32 下面就变电所两台主变并列运行方式倒闸操作顺序编写如下： 321 原运行方式：110 千伏齐南甲线供电至段母线，并通过一号主变代 10 千伏 13 条配电线 路负荷，其中 10 千伏分段开关在合位，10 千伏、段母线并列运行。110 千伏齐南乙线、二号 主变、110 千伏分段开关均在热备用。110 千伏、段母线可并列运行。 6 322 一、二号主变并列运行操作顺序： 1) 合上 110 千伏齐南乙线开关 2) 合上 110 千伏分段开关 3) 合上二号主变 110 千伏侧主开关 4) 合上二号主变 10 千伏侧主开关 4 结论： 综合所述，新变电所两台主变可以满足并列运行，同时注意防止造成电磁环网运行方式。虽然 短路阻抗略有不同，但只要负荷不太大，不影响并列运行。 、 夏季负荷轻时，一台主变运行即可满足， 、 冬季负荷