參數(shù)不同變壓器并列運(yùn)行時負(fù)荷分配計算

黃明華，李 紅，伏祥運(yùn)，衡思坤

（江蘇省電力公司連云港供電公司，江蘇連云港222004）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會對電能的需求量越來越大，原有的變壓器容量已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有用電的要求，主變增容是解決該問題的有效手段。增容后的變壓器短路電壓百分比、分接頭檔位及變比經(jīng)常存在一定的差異。變電所在操作過程中常常需要將變壓器短時并列。根據(jù)變壓器運(yùn)行規(guī)程的規(guī)定，變壓器并列時要求其變比、短路電壓百分比和連接組別相同。短路電壓百分比不同將造成并列變壓器功率分配不合理；變比不同時將造成并列變壓器之間產(chǎn)生較大的環(huán)流，容易造成并列變壓器過負(fù)荷[1]。鑒于變壓器存在參數(shù)及變比等方面的差異，變壓器在并列前需要進(jìn)行核算，確保并列后主變均不超過功率限額。

變壓器參數(shù)不匹配時的變壓器并列問題已有報道[2-4]，但研究多針對2臺雙繞組變壓器的并列問題。然而，在實(shí)際運(yùn)行過程操作過程中經(jīng)常涉及三繞組變壓器與兩繞組變壓器的并列、2臺三繞組變壓器中、低壓側(cè)并列等較為復(fù)雜的情況。另外，目前的研究多僅對變比不同的環(huán)流進(jìn)行計算。而在實(shí)際運(yùn)行過程中，不能僅僅通過環(huán)流大小作為變壓器能否并列的依據(jù)，負(fù)荷大小以及變壓器的短路電壓百分比差異也將給主變的負(fù)荷分配帶來較大的影響。因此針對本地區(qū)的實(shí)際情況，對變壓器并列后的負(fù)荷分配進(jìn)行深入分析，編制相應(yīng)的計算軟件，以實(shí)現(xiàn)快速有效的計算校核。

1 2臺變壓器并列運(yùn)行負(fù)荷分析

圖1（a）給出2臺兩繞組變壓器并列的情況，其中T1，T2為2臺參數(shù)及分接頭檔位存在差異的變壓器，2臺主變所帶負(fù)荷為P+j Q，設(shè)2臺主變的容量分別為S1，S2。

圖1 2臺雙繞組變壓器并列運(yùn)行

圖1（b）給出了相應(yīng)的等效電路，X1，1：k1為T1的短路阻抗及分接頭在某一檔位時的變比；同樣，X2，1：k2為T2的短路阻抗及分接頭在某一檔位時的變比。為分析方便，認(rèn)為短路阻抗為常數(shù)，忽略檔位變化對其影響，。

根據(jù)疊加定理，2臺主變并列后的負(fù)荷可以近似看作是變比相同時負(fù)荷分配與變比不同時造成環(huán)流之和，如圖1（c）所示。設(shè)高壓側(cè)母線電壓為U，可以分別求出2臺變壓器的分配負(fù)荷和環(huán)流功率Qh如下所示：

由式（1）和式（2）可以得到2臺主變并列后的負(fù)荷分別為：

2 2臺三繞組變壓器并列運(yùn)行負(fù)荷分析

2臺三繞組變壓器中、低壓側(cè)同時并列時的電路如圖2所示，中壓側(cè)負(fù)荷為PL2+j QL2，低壓側(cè)負(fù)荷為PL3+j QL3，變壓器參數(shù)如表1所示。

表1 變壓器參數(shù)說明

為分析方便，首先將T2的參數(shù)折算為以S1為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值：

利用上表中變壓器參數(shù)及式（4）中折算后的數(shù)據(jù)，可以計算出圖2（b）中等效電路中的參數(shù)：

在不考慮變比差異的情況下，求解主變負(fù)荷分配。由圖2（b）中等效電路，根據(jù)電流電壓定律可以列寫如下方程：

圖2 2臺三繞組變壓器并列運(yùn)行

求解可得：

式中：A=X11+X21；B=X11+X21+X13+X23；C=X12+X22；D=X13+X23。將式（7）帶入式（6）可得：

忽略X11，X21上的電壓，式（7）兩側(cè)乘高壓側(cè)母線電壓U后可化簡為：

同樣方法可以求得T1，T2中、低壓側(cè)的其他功率，在此計算公式不一一給出。

圖2（c）給出了考慮變比不同時等效電路，T1的高-中變比為1∶k1hm，高-低變比為1∶k1hl；T2的高-中變比為1∶k2hm，高-低變比為1∶k2hl。設(shè) 高壓側(cè)電壓為Uh。計算環(huán)流可得：

式（10）兩側(cè)乘高壓側(cè)電壓后可得環(huán)流功率：

利用式（9）和式（11）可計算出并列變壓器各側(cè)功率。

3 三繞組變壓器和兩繞組變壓器并列分析

1臺三繞組變壓器和1臺兩繞組變壓器并列時的接線和等效電路如圖3所示。利用上節(jié)所述方法，根據(jù)變壓器T1參數(shù)計算出X11，X12，X13；將變壓器T2的短路電壓折算到以T1容量為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值X2。設(shè)T1的高-中變比為1∶k1hm，高-低變比為1∶k1hl；T2變比為1∶k2；高壓側(cè)電壓為Uh。

圖3 三繞組和兩繞組變壓器并列運(yùn)行

根據(jù)等效電路圖可得方程：

上式求解得：

將式（13）代入式（12）可求得T1，T2各側(cè)負(fù)荷電流。利用上節(jié)方法可計算出相應(yīng)功率。由圖3（c）可以計算環(huán)流為：

上式兩側(cè)同乘Uh可得環(huán)流功率：

將主變壓器各側(cè)分配負(fù)荷和環(huán)流功率疊加可以得出綜合考慮變壓器參數(shù)和變比不同時變壓器并列的實(shí)際功率。

4 程序設(shè)計及應(yīng)用

根據(jù)上述分析，利用Visual Basic 6.0編寫變壓器并列時負(fù)荷計算程序。圖4給出了計算程序的主界面。

圖4 計算程序主界面

計算后以記事本文檔格式給出2臺變壓器不同檔位下并列時的無功功率環(huán)流。同時，該程序還可以在給定的負(fù)載情況下，計算變比不同時變壓器并列后的變壓器的功率。計算條件為：

1號主變變比為（110±8）×1.25%∶10.5，2號主變變比為（115±8）×1.25%∶10.5；1號主變短路阻抗為10%，2號主變短路阻抗為11%。計算結(jié)果見表2。

表2 計算結(jié)果

5 結(jié)束語

文中結(jié)合本地區(qū)特點(diǎn)，變壓器參數(shù)及變比不同時，對2臺兩繞組變壓器并列、2臺三繞組變壓器并列及1臺三繞組和1臺兩繞組變壓器并列時變壓器的負(fù)荷計算方法進(jìn)行了分析，詳細(xì)推導(dǎo)了其計算公式。根據(jù)推導(dǎo)的計算公式，利用Visual Basic 6.0編制計算程序。

[1]國家電力調(diào)度通信中心.電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行實(shí)用技術(shù)問答[M].北京：中國電力出版社，2000.

[2]張德本，陳 慧，羅樹權(quán).2臺變壓器并列環(huán)流計算[J].電工技術(shù)，2002（4）：17-18.

[3]李志平，王彥峰.有載調(diào)壓分接頭不匹配的變壓器并聯(lián)運(yùn)行分析[J].廣東輸電與變電技術(shù)，2006（1）：61-64.

[4]魏 濤，張洪濤，袁衛(wèi)國，等.2臺電壓比相近的變壓器并列運(yùn)行優(yōu)化分析[J].河南電力，2008（2）：29-31.