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變壓器的并列運(yùn)行分析
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摘要:分析兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行時(shí)必具備的條件及不具備條件的后果。
關(guān)鍵詞:變壓器并列運(yùn)行分析
引言
在發(fā)電廠和變電所中,變壓器是重要電氣設(shè)備,為了提高供電的可靠性和靈活性,減少能量損耗,保證經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,通常將二臺(tái)或數(shù)臺(tái)變壓器一次側(cè)以及二次側(cè)同極性的端子之間通過(guò)同一母線分別互相連接的方式來(lái)運(yùn)行。其意義是:當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障時(shí),并列運(yùn)行的其它變壓器仍可以繼續(xù)運(yùn)行,以保證重要用戶的用電;或當(dāng)變壓器需要檢修時(shí)可以先并聯(lián)上備用變壓器,再將要檢修的變壓器停電檢修,既能保證變壓器的計(jì)劃?rùn)z修,又能保證不間斷供電,提高供電的可靠性。又由于用電負(fù)荷季節(jié)性很強(qiáng),在負(fù)荷輕的季節(jié)可以將部分變壓器退出運(yùn)行,這樣既可以減少變壓器的空載損耗,提高效率,又可以減少無(wú)功勵(lì)磁電流,改善電網(wǎng)的功率因數(shù),提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。但是,變壓器并列運(yùn)行應(yīng)同時(shí)滿足下列條件:
?、僮儔浩髯儽认嗤ㄔ试S有±0.5%的差值);
?、谧儔浩鞯亩搪冯妷合嗟龋ㄔ试S有±10%的差值);
?、圩儔浩鞯慕泳€組別相同。除滿足以上三個(gè)條件外,對(duì)于并列運(yùn)行變壓器容量比一般不超過(guò)3:1.
2、變壓器并列運(yùn)行條件分析(下面結(jié)合某一變電站進(jìn)行分析)
2.1某一變電站兩臺(tái)變壓器技術(shù)參數(shù)及電氣主接線:
變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)
變壓器分接開(kāi)關(guān)各檔位對(duì)應(yīng)表
2.2不滿足變壓器并列運(yùn)行條件分析
2.2.1變壓比不同時(shí)的變壓器并列運(yùn)行分析當(dāng)并列運(yùn)行變壓器的接線組別相同、短路電壓相等,而變比不等時(shí),那么并列運(yùn)行變壓器的二次電壓不等。當(dāng)兩臺(tái)變壓器空載時(shí),二次回路就會(huì)有電壓差,因此而產(chǎn)生環(huán)流Ic.變比相差越大,產(chǎn)生環(huán)流也越大,影響變壓器容量的合理利用,所以并列變壓器變比相差必須限制在0.5%之內(nèi)。
式中:ZdL1、ZdL2分別為兩臺(tái)變壓器的短路阻抗;
Ue1、Ue2分別為兩臺(tái)變壓器的二次額定電壓;
若兩臺(tái)變壓器中第二臺(tái)的容量大,即Ie2>Ie1
式中UdL1、UdL2分別為兩臺(tái)變壓器的短路電壓
以上述變電站為例:設(shè)1#主變檔位為I檔,2#主變檔位為I檔:
由于S1=S2=6300KVA則
因此上述變電所兩臺(tái)主變變比不等時(shí),產(chǎn)生環(huán)流
以上計(jì)算可知,上述兩臺(tái)變壓器變比不等相差2.5%時(shí),產(chǎn)生環(huán)流可達(dá)額定電流的17.8%.由于環(huán)流在變壓器空載時(shí)便存在,它占據(jù)了變壓器的容量,增大了變壓器損耗,不能使所有并列運(yùn)行的變壓器都帶上額定負(fù)荷,結(jié)果使變壓器的總?cè)萘坎荒艹浞掷谩?/p>
2.2.2短路電壓不等時(shí)變壓器并列運(yùn)行分析當(dāng)并列運(yùn)行中的變壓器接線組別和變比都相同,而短路電壓不等時(shí),變壓器二次回路不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流,但會(huì)影響兩臺(tái)變壓器的負(fù)荷分配。
從兩臺(tái)并列運(yùn)行變壓器簡(jiǎn)化等值電路圖可以看出:
11ZdL1=12ZdL2即負(fù)載電流與短路阻抗ZdL成反正
由于Ue1=Ue2則Ie1Ze1=Ie2Ze2
式中1*1、I*2兩臺(tái)變壓器的負(fù)荷電流相對(duì)值;
Z*dl1、Z*dL2兩臺(tái)變壓器的短路阻抗相對(duì)值,數(shù)值與短路電壓相等。
從上式說(shuō)明,負(fù)載電流的相對(duì)值與短路電壓成反比,由于短路電壓不等,所以負(fù)載電流相對(duì)值不等,并且說(shuō)明短路電壓不等的變壓器并列運(yùn)行,不能同時(shí)達(dá)到滿載。
如上述某變電站,1#主變UdL1=7.44%,2#主變UDl2=7.81%,
則兩臺(tái)變壓器短路電壓不等,根據(jù)I*1Z*dl1=I*2Z*dL2代入有關(guān)數(shù)據(jù)
由此可見(jiàn),當(dāng)短路電壓數(shù)值大的變壓器滿載時(shí),短路電壓數(shù)值小的變壓器會(huì)過(guò)載。為使負(fù)荷合理分配,在兩臺(tái)變壓器短路電壓相差不超過(guò)±10%的情況下,可選擇容量大的變壓器短路電壓小些,一般要求并列變壓器容量比不宜超過(guò)3:1,也就是限制了變壓器的短路電壓相差值不至過(guò)大。
2.2.3接線組別不同時(shí)變壓器并列運(yùn)行分析當(dāng)并列運(yùn)行變壓器的變比和短路電壓相同,而接線組別不同時(shí),變壓器并列運(yùn)行的回路中會(huì)產(chǎn)生環(huán)流。繞組接線組別不同的變壓器并列運(yùn)行時(shí),同名相電壓間的位移角φ等于連接組號(hào)N之差乘以30°
則φ=(N1-N2)30°
如果并列運(yùn)行變壓器容量相同,短路電壓相等,而只有接線組別不同,則產(chǎn)生環(huán)流
例:當(dāng)30°時(shí)短路電壓為UdL=7.44%時(shí)
只有在故障情況下,才允許短時(shí)通過(guò)這樣大的電流,由此可見(jiàn),在作用下,并列運(yùn)行變壓器的二次繞組內(nèi)雖然沒(méi)有接負(fù)載,但在回路中也會(huì)出現(xiàn)幾倍于額定電流的環(huán)流,這個(gè)環(huán)流會(huì)燒壞變壓器。因此接線組別不同的變壓器絕對(duì)不能并列運(yùn)行。
根據(jù)變壓器并列運(yùn)行條件,上述變電站兩臺(tái)主變符合三個(gè)條件可并列運(yùn)行:①變壓器的接線組別相同,均為Ynd11;②變壓器變比相同(通過(guò)有載調(diào)壓實(shí)現(xiàn));③變壓器的短路電壓相等(相差+4.7%<+10%),且容量相等。
3、n臺(tái)變壓器并、解列運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)點(diǎn)計(jì)算
運(yùn)行中的變壓器損失可分成鐵損和銅損。一般說(shuō)來(lái),鐵損基本不變,但銅損隨著負(fù)荷電流的平方而變化。因此,在一定負(fù)荷下,多并列運(yùn)行一臺(tái)變壓器的總鐵損增加而銅損將減少。變壓器并、解列的經(jīng)濟(jì)點(diǎn)按下列公式計(jì)算:
3.1在n臺(tái)變壓器容量、型式(型號(hào))一樣(相同)時(shí);
3.1.1當(dāng)總負(fù)荷增加時(shí),滿足下式則應(yīng)增加一臺(tái),即:S>Sn 3.1.2當(dāng)總負(fù)荷下降時(shí),滿足下式則應(yīng)解列一臺(tái),即:S<Sn QO=I0%Sn×1/100Qk=Vk%Sn×1/100式中S——變壓器的總?cè)萘浚╧VA)
Sn——每臺(tái)變壓器的額定容量(kVA)
N——運(yùn)行中的變壓器臺(tái)數(shù)PO——空載有功損失(kW)
QO——空載無(wú)功損失(kvar)
IO%——空載電流PK——短路有功損失(kW)
QK——短路無(wú)功損失(kvar)
VK%——百分阻抗K——無(wú)功電力經(jīng)濟(jì)當(dāng)量(一般在系統(tǒng)最大負(fù)荷時(shí)取0.1,在最小負(fù)荷時(shí)取0.06)
現(xiàn)以上述某變電站兩臺(tái)變壓器為例,計(jì)算其并、解列運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)點(diǎn)。從變壓器技術(shù)參數(shù)可知:PO1=PO2=7.01kWPK1=PK238.37kW IO1%=IO2%=0.24 VK1%=7.44VK2%=7.81也即當(dāng)變電站10KV總負(fù)荷大于2817KVA時(shí),應(yīng)增投一臺(tái)變壓器,即兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行,10KV總負(fù)荷小于2817KVA時(shí),由單臺(tái)變壓器運(yùn)行,從而達(dá)到變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。
4、變壓器并列運(yùn)行應(yīng)注意的事項(xiàng)
?、僮儔浩鬟\(yùn)行前必須進(jìn)行極性、接線組別及變比的測(cè)量試驗(yàn)以確保變壓器安全并列運(yùn)行。
②變壓器在安裝后以及在進(jìn)行過(guò)有可能使相位變動(dòng)的工作后(如裝拆進(jìn)出線)必須經(jīng)過(guò)核相后才允許并列運(yùn)行。
?、鄄⒘羞\(yùn)行時(shí),應(yīng)合理選擇并、解列點(diǎn)。
?、茏儔浩鞑⒘羞\(yùn)行前,必須根據(jù)各變壓器檔位的電壓比,確定并列運(yùn)行的變壓器變比相等時(shí)所對(duì)應(yīng)的檔位,并進(jìn)行相應(yīng)的檔位調(diào)整。
?、莓?dāng)并列運(yùn)行的變壓器中性點(diǎn)是經(jīng)消弧線圈接地的,須進(jìn)行消弧線圈由接一臺(tái)主變運(yùn)行切換到另一主變運(yùn)行倒閘操作時(shí),應(yīng)遵循先停后送的原則,嚴(yán)禁將消弧線圈同時(shí)接入兩臺(tái)變壓器的中性點(diǎn)上。
?、薏⒘羞\(yùn)行中的變壓器,當(dāng)其中一臺(tái)因保護(hù)動(dòng)作跳閘時(shí),應(yīng)迅速調(diào)整負(fù)荷,以確保繼續(xù)運(yùn)行的變壓器安全運(yùn)行。
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