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不等容量变压器并列运行条件与经济运行方式的确定方法.pdf第4期（总第181期） 2013年08月
不等容量变压器并列运行条件与
GTCC-001-2018 铁路贯通地线-铁路专用产品质量监督抽查检验实施细则No.4 (Ser.181) Aug. 2013
山西电力 SHANXI ELECTRIC POWER
（山西国营大众机械厂，山西太原030024）
在建筑电气工程设计中，电力负荷性质比较重 要的变配电所，大都是选择2台相同容量变压器供 电方式。一般来说，容量选择是根据最大负荷来考 虑的，相同容量变压器只有2种运行方式。对于日 负荷曲线和年负荷曲线波动大的变配电所，采用不 等容量变压器的供电方式，则存在着3种运行方 式，即轻负载时小容量变压器运行，小负载时大容 量变压器运行，大负载时2台变压器并列运行。这 就为实现不同负载下都能经济运行、降低电能损耗 创造了条件
1不等容量变压器并列运行的条件
变压器的并列运行固然有许多优点，然而并非 所有的变压器均能并列运行。与相同容量变压器的 并列运行一样，采用不等容量变压器并列运行也应 同时满足下列条件，即变压器的绕组接线组别必 须相同，变压器变比应相等（允许有±0.5%的差 值），变压器的短路阻抗应相近（允许有±10%的
差值)。除满足这三个条件外，对于不等容量 器的容量比、一般不宜超过3：1。
1.1接线组别不同时变压器并列运行分析
当并列运行变压器的接线组别不同时，变压器 并列运行的回路中会产生循环电流。现以2台接线 组别分别为Y、yno和Y、znl1的变压器为例予以 说明。 由于这2台变压器的二次线电压U大小相 等，相位差为30°，因此，可求得合成电压的数 值：△U=2Uasin15°=0.518U±。在△U的作用下， 并列运行的变压器虽然没有接负载，但在回路中也 会出现几倍于额定电流的循环电流，这个循环电流 会烧坏变压器。因此，接线组别不同的变压器绝对 不能并列运行。
1.2变比不同时变压器并列运行分析
若并列运行变压器的变比不等时，并列运行的 变压器二次电压也不会相等。2台变压器空载时， 二次回路就会有电压差，因而产生循环电流。 循环电流1。大小决定于并列运行变压器的二次 电压的差值，即
式中：Za1、Za2—分别为2台变压器的短路阻抗； U.、U。分别为 2 台变压器的额定电压。
如Z用短路电压来表示，则
刘照林：不等容量变压器并列运行条件与经济运行方式的确定方法
器自身短路阻抗成反比，与其容量成正比，各台变 压器分配负载系数之和应为1。根据负载分配系 数，很容易计算出各台变压器实际分配的负载。 n台变压器并列运行，当1台变压器容量先满 载时，其最大允许容量（能承担的总负载）S的计 算式为
若2台变压器中第2台的容量大，即>l。 其额定电流之比为
β=，并设 α=2×100% U2
式中：Ual、Ua分别为2台变压器的短路电压。 例如：有2台不等容量变压器并列运行，其中 S=630kVA，Sz=800kVA，其变比K,=(10/0.4)kV， Kz=(10/0.38)kV，而Ua=Um=6%，试求这2台变压 器并列时的循环电流。
将以上各数值代人式(3)此例的循环电流L.为
=456 A 6+6/1.34 I × 100%= 456 × 100%=50.2% 909
根据计算可知，由于2台变压器变比不同，产 生的循环电流是小容量变压器额定电流的50.2%。 变压器空载时有如此大的循环电流，显然是不允许 的，因为，它不仅增大了变压器的损耗，而且循环 电流过大时还会造成变压器故障。
1.3短路阻抗不同时变压器并列运行分析
接线组别相同和变比相等的不等容量变压器并 列运行时，如果短路阻抗不同，会直接影响到变压 器间负载的分配；如有n台短路阻抗不同的变压器 并列运行，第r台变压器负载分配系数D,的计算 表达式为
S / Uk% Z ss / U% 台
式中：U.%——并列运行变压器中最小的短路阻 抗值。 例如：某变电所拟采用2台不等容量变压器并 列运行，其中1台容量为800kVA的变压器A，短 路阻抗为6%；另1台容量为630kVA的变压器B， 短路阻抗为4%；试计算负载分配系数和并列运行 时的最大允许容量。 利用式(4)分别求得 DA、Dr。
抗值。 例如：某变电所拟采用2台不等容量变压器并 列运行，其中1台容量为800kVA的变压器A，短 路阻抗为6%；另1台容量为630kVA的变压器B 短路阻抗为4%；试计算负载分配系数和并列运行 时的最大允许容量。 利用式(4)分别求得DA、DB。 SNA/ UxA% 800/6 =0.4585 SB/ Ukn% 630/4 =0.5415 再利用式(5)求得2台变压器并列运行时的最 大允许容量。 Sn=U% (Sna / Uk%+SB / Uk%)=1 163kVA 由计算结果可知，当上述变压器并列运行时 短路阻抗小的630kVA变压器先达到满载，此时 800kVA变压器仅承担533kVA，变压器利用率为 56.6%。 如把630kVA变压器的短路阻抗选择调整为 5%，则该变压器B满载时，变压器A也同时到达 满载，从而可实现2台变压器容量的有效利用。
SA / Ux% 800/6 =0.458 5 SnB / Uk% 630/4 =0.5415
再利用式(5)求得2台变压器并列运行时的最 大允许容量。
S=U% (Sna / Uk%+S / Uk%)=1 163kVA 由计算结果可知，当上述变压器并列运行时， 短路阻抗小的630kVA变压器先达到满载，此时 800kVA变压器仅承担533kVA，变压器利用率为 66.6%。 如把630kVA变压器的短路阻抗选择调整为 6%，则该变压器B满载时，变压器A也同时到达 满载，从而可实现2台变压器容量的有效利用
不等容量变压器经济运行方式的确定
2台不等容量变压器并列运行时，其经济运行 方式的确定是在相同负载条件下，优选功率损耗最 小的运行方式。按此原则，在多种变压器运行方 式中，按负载从小到大的次序，可选出各种经济运 行方式的经济运行区间。
式中：S——第台变压器的额定容量； Uk%第r台变压器的短路阻抗； 、Uk%——当i为第1，2，，n台变压器时的 额定容量和短路阻抗。 由式（4)可知，变压器的负载分配系数与变压
2.1不等容量变压器间技术特性优劣的计算
如果A、B变压器的容量分别为SNA、SNB，且 Su 运用上述相同的方法JB／T 4207-2020 手动起重设备用吊钩及闭锁装置.pdf，按式（9）可分别计算 出2号变电所、3号变电所中C与D、E与F间的 临界负载功率；按式（10）和式（11）可分别计算 出2号、3号变电所中两种单台与一种2台变压器 并列运行间的临界负载功率见表2。 表2客厂房变电所不同运行方式间的 以该企业1号变电所为例，由计算结果并结合 图1进行分析，可以明显地看出变压器A、B间的 临界负载功率St" 刘照林：不等容量变压器并列运行条件与经济运行方式的确定方法 归纳出该企业3个厂房变电所不同经济运行方式下 的经济运行负载功率区间见表3。 GB 51364-2019 船舶工业工程项目环境保护设施设计标准表3经济运行方式与经济运行负载功率区间表 开展配电变压器经济运行，对降低供配电系统 的线损具有重要意义。对于电力负荷曲线变化比较 大的重要用户，采用不等容量变压器并列运行的供 电方式，不仅应当满足并列运行的安全技术条件， 同时也应当满足经济运行的要求。分析研究表明， 与相同容量变压器的供电方式相比，采用不等容量 变压器的供电方式，更有利于变压器经济运行方式 的优化选择；可在供应相同电量条件下，满足用户 最大限度地降低变压器功率损耗的节能目标。