引言

110kV及以上變電站兩臺三繞組變壓器的并列運行操作,是調度運行及變電站值班人員經常遇到的問題。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不會有環(huán)流,第三條是保證負荷分配與容量成正比。考慮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(或高、中壓側）并列運行,而中壓(或低壓）側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,并且結合中低壓側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生環(huán)流問題。

本文結合調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)流產生的原因,并提出如何消除或避免不必要環(huán)流產生的思路和方法。

1變壓器運行環(huán)流產生的原因分析

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變帶中壓側負荷、#2變帶低壓側負荷運行,此時35kV母線負荷較輕:#2主變512開關帶站內10kV所有負荷且出線負荷較大。當合上#2主變312開關,311開關、301開關負荷電流迅速增大且312開關出現(xiàn)逆向電流（即由35kV側經312開關及#2主變中壓側繞組向#2主變低壓側負荷供電）。在此運行方式下,該站一次接線等值電路圖如圖2所示。

根據電壓UAE=UBE,則有:

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

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

（2）當變電站中壓側分列、低壓側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負荷電流113、123不僅與本側負荷電流11有關,而且受35kV側電流112、122影響。

經過進一步的推導分析得出:

因中壓側負荷較大,#1主變電流經511開關穿越低壓側母線、512開關并經#2主變升壓進入中壓側為35kV側負荷供電。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開關中存在逆向電流,造成511、512開關的表計重復測量,電量計費空增。

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

因此,當中低壓側均為分列運行,則由方式決定不會出現(xiàn)環(huán)流:當中低壓側并列運行時兩側負荷相差較小,則不易產生環(huán)流:當中壓側負荷小于低壓側負荷時,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）壓側并列,低（中）壓側分列且由一臺主變帶負荷時均有環(huán)流的存在且產生原因主要有:（1）運行方式:（2）中低壓側負荷分配不均。

變電站運行方式調整后,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并列而低壓分開運行,且負荷中壓側輕、低壓側重時,311、301、312開關內可能會存在環(huán)流,產生環(huán)流的臨界條件為合上312開關但其中電流122=0:

由lAE=lCE得出:

根據式（7）可知:產生穿越環(huán)流時兩側負荷電流之間與并列運行的兩臺主變阻抗參數有關并成比例,故不產生環(huán)流的條件為:

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

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

3結論

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

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

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

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