变压器并联运行在旁路带电作业中的应用
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滕新立++李峰++颜利军
摘 要：本文介绍了变压器并联运行在旁路带电作业中的应用实例，结合变压器并联运行的技术条件对变压器并联运行在旁路带电作业中的应用实例进行分析，并对变压器并联后的环流进行了理论计算分析和MATLAB建模仿真分析，分析结果验证试验时产生环流是两台变压器的变比和变压器阻抗的差异造成的。
关键词：旁路带电作业；变压器；并联运行；环流
电力/配电变压器担负着电能传递的重任，是供配电环节重要的电力设备。变压器并联运行，就是将两台或以上变压器的一次绕组并联在同一电压的母线上，二次绕组并联在另一电压的母线上运行。
并联运行意义：1、提高供电的可靠性。当某台变压器发生故障时，此时并联运行的其他变压器还可以继续保持供电；2、提高运行的经济性。调度可以根据负荷的变化投切部分变压器以减少电能损耗，提高运行效率，从而提高运行的经济性；3、可以分期安装变压器。如变电站的负荷是遂渐增加的，相应可以遂年根据需要安装并列变压器，从而减少初次投资，充分发挥资金的经济效益；4、有利于安排变压器的不停电检修。
变压器并联有利于变压器不停电检修，但在实际运用中每个配电变压器都配置成双变压器并联从成本上考虑肯定是不可行的。为了实现每个配电变压器都可以不停电检修，徐州海伦哲公司开发了一款供电负荷转移车，用于常用规格配电变压器不停电检修，现结合这一款供电负荷转移车，分析一下变压器并联运行在旁路带电作业中的实际运用。
一、旁路带电作业中变压器并联运行实例
旁路作业法是先引入旁路电缆对工作区域内的负荷进行临时供电，再将工作区域内的线路停电后进行检修，期间可以保证对用户的不间断供电，实现不停电检修。
以下案例为海伦哲供电负荷转移车带电更换变压器的一个应用实例。
（一）车载变压器和待换变压器的参数
1.供电负荷转移车中SC（L）B10-400/10干式变压器参数表
序号 变压器参数项目 参数
1 额定容量 400 kVA
2 连接组别 Dyn11
3 高压额定电压 10kV
4 低压额定电压 400V
5 阻抗电压（Uz75℃） 4%
2.待换柱上S11-M-200/10变压器参数表
序号 变压器参数项目 参数
1 额定容量 200 kVA
2 连接组别 Dyn11
3 高压额定电压 10kV
4 低压额定电压 400V
5 阻抗电压 3.79%
（二）试验内容
1.将供电负荷转移车停放到待换变压器附近，分别将供电负荷转移车低压输出与待换变压器低压侧连接，将供电负荷转移车高压输入与待换变压器高压侧连接；作业方式是用绝缘斗臂车带电作业。
2.用验电器对供电负荷转移车高压侧开关柜进线柜进行验电并用钳形电流表测量柱上变压器低压侧所带负荷电流。（见下表）
相 A B C
电流值（A） 24 23 23.5
3.合供电负荷转移车高压侧开关柜负荷开关，并使用验电器进行合闸后验电，供电负荷转移车带电运行。
4.分别测量供电负荷转移车变压器低压侧相电压，供电负荷转移车变压器与柱上变压器低压侧电压差及相角差。
（1）箱变变压器低压侧相电压
（2）箱变变压器与柱上变压器低压侧电压差
（3）箱变变压器与柱上变压器低压侧相角差
5.低压柜判断各相相位角相差不到十度，相序正确，可以进行变压器并列操作，将自动投切柜手自动开关打到手动，将低压柜1#断路器手动分合闸开关打到合闸，变压器并列，测量箱变车低压侧出线电流。（见下表）
6.将自动投切柜手自动开关打到手动，将低压柜1#断路器手动分合闸开关打到分闸，裂解变压器，供电负荷转移车中变压器退出运行，进行收车操作。
二、变压器并联技术条件分析
（一）变压器理想并列运行的条件：
1.各台变压器的电压比（变比）应相同（相差不超过±5%）；
2.各台变压器的阻抗电压应相等（相差不超过±10%）；
3.各台变压器的接线组别应相同；
4.变压器容量差别不能超过3：1。
（二）不同条件下变压器并联运行环流分析
为了方便分析，本文以旁路带电作业中变压器并列运行为例来说明。图1给出了两台变压器并列运行拓扑图，图2给出了变压器并联等效电路图。其中1#变的变比KI，2#变的变比KII，两个变压器的联结型式相同。
图1 变压器并列运行拓扑图
图2 变压器并联等效电路图
1.两并联变压器连接组别不同环流分析
如果联结组不同，当各变压器的原边接到同一电网时，它们副边线电压的相位不同，而且至少是30度（Y，y0和Y，d11并联时，副边线电动势的相位差就是30度）。在此情况下，如果两变压器的变比相等，图中Eab1= Eab2= Eab是两变压器副边的线电动势，从图可见，副边有电动势差：
如两并联变压器阻抗分别为0.05，则系统环流为△E/（ZKI+ZKII）=5.18（Eab/ZK），即系统环流大小为系统额定电流的5.18倍，所以联结组别不同的变压器绝对禁止并联运行。
2.两并联变压器连接组别相同环流分析
设两台变压器连接组号相同，变比不等，将一次侧各物理量折算到二次侧，并忽略励磁电流，则得到并联运行时的简化等效电路（如图2），在空载时，两变压器绕组之间的环流为：
（三）旁路带电作业中变压器并联运行实例分析
1.经测量本次实验变压器变压比相差1.27%<5%；接线组别相同；阻抗电压相差5.25%<10%；容量比为2：1<3：1，完全符合我国规定的变压器并联条件。
2.根据车载变压器和柱上变压器参数，带入环流计算公式可得出本次试验产生的环流为0.00238倍额定电流约2.57A。
3.计算数据显示试验变压器并联后环流比较小，可以并联运行；变压器并联运行后，低压侧环路上实测相电流有所增加，待换变压器和车载变压器工作正常。
三、仿真分析
基于以上的分析，本文建立了如图1所示的MATLAB/SIMULIC仿真模型，从变压器环流方面进行仿真研究。1#变压器参数：容量400kVA，联结型式Dyn11，变比n1=10/0.4，阻抗压降4%；2#变压器参数：容量200kVA，联结型式Dyn11，变比n1=10/0.395，阻抗压降3.79%；因此，两台变压器具有相同的联结型式，变比、阻抗压降也十分接近。
（一）环流仿真分析
图4给出了1#变压器、2#变压器高压侧与总的电流波形，变压器之间环流有效值为2.42A，与理论计算2.57A基本相同，与实际试验数据也基本相同，车载变压器和待换高损变压器并联运行良好。
四、结论
理论计算分析和MATLAB/SIMULIC软件仿真分析显示，变压器并联运行的必要条件是连接组别相同，在连接组别相同的前提下，系统产生环流的大小与变比和变压器阻抗有关系，系统环流大小与两台并联变压器低压侧电压差成正比，与变压器的阻抗之和成反比，环流与负载的大小无关，组别相同的条件下，只要变比不同，即使在空载时，两台变压器内部也会产生环流，由于变压器的阻抗很小，即使变压器变比相差很小，也会引起较大的环流，所以，在旁路带电更换变压器，一定要保证并联变压器连接组别相同和变比相同。
参考文献：
[1]孟宪章等编著.10/0.4变配电实用技术.机械工业出版社2007.1.
[2]辜承林等编著.电机学[M].华中科技大学出版社， 2004.
[3]汤蕴謬等编著.电机学.机械工业出版社，2005.1