潘非
（乌兰察布电业局内蒙古集宁012000）
摘要：结合乌兰察布地区变电站的变压器实际运行情况，对变压器并列运行负荷不平衡分析，经过计算分析，合理安排变压器运行方式，降低变压器损耗，确保地区电网安全经济运行。
关键词：变压器；并列运行；负荷不平衡
变压器是电力系统中的重要电气设备，由于连续时间长的运行，为了使变压器安全经济运行及提高供电的可靠性和灵活性，在运行中经常将两台或以上变压器并列运行，就是将两台或以上变压器的一次绕组并列在同一电压的母线上，二次绕组并列在另一电压的母线上运行。
1变压器并列运行的优点
当变电站的变压器并列运行中有一台故障跳闸时，只要迅速切除该变压器，并列运行中另一台或多台变压器仍然可以正常运行供电，如需检修并列运行中的变压器时，也不影响其它变压器正常运行供电，从而减少了因故障和检修时的停电范围和次数，还能保障变压器的计划检修，又能保证不停止供电，从而提高供电可靠性。
当负荷增加到一台或两台变压器容量不够用时，可投入另一台或多台变压器并列运行，以增加接带负荷的能力；而当负荷减少到不需要两台或多台变压器并列运行供电时，可将其中一台或多台变压器退出运行，以减少变压器的空载损耗，从而提高变压器经济运行。
2变压器并列运行的条件
变压器的接线组别相同。
变压器的变比相同允许有±0.5的差值，也就变压器的额定电压相等。以上两个条件保证了变压器空载时，绕组内不会有环流，环流的产生，会影响变压器容量的合理利用，如果环流几倍于额定电流，甚至会烧坏变压器。
变压器的短路电压相等允许有±10的差值，这个条件保证负荷分配与容量成正比。
并列变压器的容量比不宜超过3:1，这样就限制了变压器的短路电压值相差不致过大。
3变压器并列运行情况
3.1变压器并列运行负荷不平衡情况
220kV兴广变#1、#2、#3、#4主变220kV侧和110kV侧均并列运行，35kV侧均为分列运行如图1所示。对兴广变#3、#4主变分析如下，110kVⅢ母和Ⅳ母只接带1条110kV出线，该线路有功负荷为0.8MW，而#3、#4主变35kV系统有功负荷为140MW，这种情况下110kV侧出现有功负荷反向。由表1可见，#4主变104开关出现有功负荷反向，即有功负荷从母线流向变压器，这样就增加了变压器损耗。
3.2变压器负荷不平衡的原因分析
为了分析有功负荷反向的原因，查找相关资料，经过计算分析，用等效阻抗计算方法，能准确的估算变压器并列运行负荷的分配情况，该方法合理准确的提供了理论依据。先简画变压器等值电路图，图2所示，Z31、Z32、Z33分别代表#3主变高、中、低压侧的阻抗，I31、I32、I33分别代表#3主变高、中、低压侧的电流，Z41、Z42、Z43分别代表#4主变高、中、低压侧的阻抗，I41、I42、I43分别代表#4主变高、中、低压侧的电流，由于变压器的电抗大于电阻，故计算中省略电阻和导纳。
根据基尔霍夫定律，由图2得出：
Z31I31+Z32I32=Z41I41+Z42I42(1)
I31=I32+I33(2)
I41=I42+I43(3)
I2=I32+I42(4)
将(2)、(3)、(4)、带入(1)式得
I32=［（Z41+Z42）I2+Z41I43-Z31I33］/（Z31+Z32+Z41+Z42）(5)
同理，得出：
I42=［（Z31+Z32）I2+Z31I33-Z41I43］/（Z31+Z32+Z41+Z42）(6)
从式(5)、(6)式看出，并列运行的2台变压器中压侧的电流I32、I42不仅与本侧电流I2有关，还与低压侧电流I33、I43有关。
根据表2将短路电压百分比代替阻抗可得：
Z31=(13.96+23.56-7.84)/2=14.84
(7)Z32=(7.84+13.96-23.56)/2=-0.88
(8)Z33=(7.84+23.56+13.96)/2=8.72
(9)Z41=(13.92+23.58-7.94)/2=14.78
(10)Z42=(7.94+13.92-23.58)/2=-0.86
(11)Z43=(7.94+23.58+13.92)/2=8.8
(12)将(7)—(12)式带入(5)、(6)得：
I32=［（Z41+Z42）I2+Z41I43-Z31I33］/（Z31+Z32+Z41+Z42）
=［（14.78-0.86）I2+14.78I43-14.84I33］/（14.84-0.84+14.78-0.86）
=0.5I2+0.53I43-0.532I33(13)I42=［（Z31+Z32）I2+Z31I33-Z41I43］/（Z31+Z32+Z41+Z42）
=［（14.84-0.88）I2+14.84I33-14.78I43］/（14.84-0.84+14.78-0.86）
=0.5I2+0.532I33-0.53I43(14)假设中、低压侧负荷功率因数相同，则得：
P32=0.5P2+0.53P43-0.532P33(15)
P42=0.5P2+0.532P33-0.532P43(16)
将表1负荷带入(17)(18)式得：
P32=0.5(15.7-15.8)+0.53(63.5+21.6)-0.532(31.2+22.5)=-0.05+45.1-28.56=16.49(MW)(17)
P42=0.5(15.7-15.8)+0.532(31.2+22.5)-0.53(63.5+21.6)=-0.05+28.56-45.1=-16.59(MW)(18)
经计算得出的结果与实际负荷分配情况基本相同，兴广变#3、#4主变中压侧负荷分配不平衡程度及有功负荷反向，主要是受到中、低压侧负荷分配的比例影响。
4，结语
当变压器并列运行的基本条件都相同情况下，低压侧分列运行，中压侧并列运行时，中、低压侧负荷分配不平衡程度及有功负荷反向与中、低压侧有功负荷分配比例有关，只有中压侧的有功负荷大于或等于低压侧的有功负荷时，建议乌兰察布地区变压器中压侧并列运行，否则中压侧会出现有功负荷反向，形成环流会给变压器带来附加的损耗，环流和负荷电流超过变压器额定电流时还会造成烧毁。
参考文献
[1]变压器并列运行:[DB].http://baike.so.com/doc/3885860-4079002.html
[2]潘非，望虹，等.乌兰察布地区电网2015年度运行方式[R].集宁：乌兰察布电业局，2015.
作者简介
潘非、男、1980年、工程师、从事地区电网运行及无功电压研究工作，乌兰察布电业局调度处、012000、18647496990