引言

110kV及以上變電站兩臺三繞組變壓器的并列運行操作,是調(diào)度運行及變電站值班人員經(jīng)常遇到的問題。通常變壓器并列運行應滿足以下規(guī)定條件:（1）連接組別相同:（2）電壓比相等:（3）短路電壓相等。上述并聯(lián)運行條件中,前兩條是保證變壓器空載時繞組內(nèi)不會有環(huán)流,第三條是保證負荷分配與容量成正比?？紤]到不同容量的變壓器,其短路電壓值（短路阻抗）是不相同的,同一類型的變壓器容量小的短路電壓相對偏小,因此,對變壓器容量比有一定的要求。但在實際運行中,調(diào)度運行單位曾發(fā)現(xiàn)幾起并聯(lián)運行的變壓器因運行方式變化造成逆向環(huán)流的情況,一次設(shè)備(如主變、斷路器等）運行存在隱患,并影響電量的表計測量,引起市縣兩級電量的補退問題。

當兩臺變壓器高、低壓側(cè)(或高、中壓側(cè)）并列運行,而中壓(或低壓）側(cè)負荷全部由其中一臺主變帶時(分開運行）,兩臺變壓器的負荷分配將出現(xiàn)不對稱現(xiàn)象,并且結(jié)合中低壓側(cè)出線負荷比例的變化,這一不對稱程度會進一步加大,從而使變電站在某種運行方式下產(chǎn)生環(huán)流問題。

本文結(jié)合調(diào)度運行實際操作中的實例,分析兩臺三繞組變壓器并列運行過程中的負荷分配情況及環(huán)流產(chǎn)生的原因,并提出如何消除或避免不必要環(huán)流產(chǎn)生的思路和方法。

1變壓器運行環(huán)流產(chǎn)生的原因分析

某110kV變電站有兩臺三繞組變電器,變電站主接線圖如圖1所示。

此站正常運行方式如圖所示,為#1變帶中壓側(cè)負荷、#2變帶低壓側(cè)負荷運行,此時35kV母線負荷較輕:#2主變512開關(guān)帶站內(nèi)10kV所有負荷且出線負荷較大。當合上#2主變312開關(guān),311開關(guān)、301開關(guān)負荷電流迅速增大且312開關(guān)出現(xiàn)逆向電流（即由35kV側(cè)經(jīng)312開關(guān)及#2主變中壓側(cè)繞組向#2主變低壓側(cè)負荷供電）。在此運行方式下,該站一次接線等值電路圖如圖2所示。

根據(jù)電壓UAE=UBE,則有:

由公式（2）（3）可以看出:兩臺主變中壓側(cè)并列后的電流112、122不僅與本側(cè)負荷電流12有關(guān),還受10kV側(cè)負荷電流123的影響。

（1）當變電站低壓側(cè)負荷較重、中壓側(cè)較輕近于空載,即123較大,12近似于0,則有122≈-112:即:當合上312開關(guān)時,流過311開關(guān)的電流遠遠大于中壓側(cè)負荷電流12,且母聯(lián)開關(guān)301電流迅速增大,#1主變所供電流經(jīng)311開關(guān)穿越中壓側(cè)母線、301、312開關(guān)并經(jīng)#2主變流入低壓側(cè)為10kV側(cè)負荷供電形成環(huán)流。

（2）當變電站中壓側(cè)分列、低壓側(cè)并列運行且所帶負荷中重低輕,如圖3所示,則兩臺主變低壓并列側(cè)負荷電流113、123不僅與本側(cè)負荷電流11有關(guān),而且受35kV側(cè)電流112、122影響。

經(jīng)過進一步的推導分析得出:

因中壓側(cè)負荷較大,#1主變電流經(jīng)511開關(guān)穿越低壓側(cè)母線、512開關(guān)并經(jīng)#2主變升壓進入中壓側(cè)為35kV側(cè)負荷供電。此時,#2主變中低壓繞組電流反向,改為升壓變運行方式,給主變運行帶來一定隱患,另外,#2變512開關(guān)中存在逆向電流,造成511、512開關(guān)的表計重復測量,電量計費空增。

（3）如果將兩臺主變中壓側(cè)阻抗近似為Z12=Z22=0,則112=（12+123）/2:122=（12-123）/2:可見112為本側(cè)負荷電流的一半與#1主變10kV側(cè)負荷電流的一半之和,而122為本側(cè)負荷電流的一半與#1主變負荷電流的一半之差,若中低壓側(cè)負荷電流相等,即12=123,則#2主變312開關(guān)負荷電流為零。

因此,當中低壓側(cè)均為分列運行,則由方式?jīng)Q定不會出現(xiàn)環(huán)流:當中低壓側(cè)并列運行時兩側(cè)負荷相差較小,則不易產(chǎn)生環(huán)流:當中壓側(cè)負荷小于低壓側(cè)負荷時,環(huán)流出現(xiàn),且相差越大,環(huán)流越大。

2判別及消除環(huán)流方法

由上述分析可知,兩臺變壓器并列運行,中（低）壓側(cè)并列,低（中）壓側(cè)分列且由一臺主變帶負荷時均有環(huán)流的存在且產(chǎn)生原因主要有:（1）運行方式:（2）中低壓側(cè)負荷分配不均。

變電站運行方式調(diào)整后,是否會有穿越環(huán)流的存在及如何判斷避免?本文將使用壓降法來進一步分析和探討。

（1）仍以圖2為例分析,當變電站采用上述中壓側(cè)并列而低壓分開運行,且負荷中壓側(cè)輕、低壓側(cè)重時,311、301、312開關(guān)內(nèi)可能會存在環(huán)流,產(chǎn)生環(huán)流的臨界條件為合上312開關(guān)但其中電流122=0:

由lAE=lCE得出:

根據(jù)式（7）可知:產(chǎn)生穿越環(huán)流時兩側(cè)負荷電流之間與并列運行的兩臺主變阻抗參數(shù)有關(guān)并成比例,故不產(chǎn)生環(huán)流的條件為:

（2）同理可知,變電站中壓分列、低壓側(cè)并列且負荷中重低輕方式下不產(chǎn)生環(huán)流條件為:

因此,調(diào)度值班員可根據(jù)負荷情況及主變參數(shù)方便地推算變電站運行方式調(diào)整后是否會有穿越環(huán)流,并通過調(diào)整兩側(cè)負荷或運行方式來避免不必要環(huán)流的出現(xiàn)。

3結(jié)論

（1）當兩臺三繞組變壓器一側(cè)分列運行,另一側(cè)并列運行,尤其是分列運行側(cè)負荷電流相差較大時,兩臺變壓器并列側(cè)負荷電流不平衡,不平衡程度由分列運行側(cè)負荷電流大小決定。

（2）對于三繞組變壓器的并列運行,除了要考慮變壓器參數(shù)外,還應對負荷的分布情況充分考慮,避免由于中低壓側(cè)負荷分配不均造成主變的環(huán)流現(xiàn)象。

（3）如果設(shè)備條件允許,則中低壓側(cè)負荷較大的一側(cè)先采用并列運行方式,避免環(huán)流出現(xiàn)。

（4）調(diào)度值班員在進行方式調(diào)整前,可利用本文公式（8）（9）計算分析主變電抗與中低壓側(cè)負荷及運行方式情況,以此作為主變并列后是否產(chǎn)生環(huán)流的理論依據(jù)。