有載調(diào)壓抽頭不匹配的變壓器并聯(lián)運行

有載調(diào)壓抽頭不匹配的變壓器并聯(lián)運行分析摘要：列舉出工程建設(shè)中遇到的因有載調(diào)壓抽頭不匹配導(dǎo)致的變壓器并聯(lián)運行條件不滿足的實例，對此進行有關(guān)環(huán)流和負(fù)荷失配率計算分析，比照有關(guān)導(dǎo)則的標(biāo)準(zhǔn)和條文，判斷得出該工程滿足并聯(lián)運行條件，得出結(jié)論：對類似問題均需具體計算分析后再作出判斷。

關(guān)鍵字：變壓器

調(diào)壓抽頭

并聯(lián)運行環(huán)流一、問題提出及背景變壓器并聯(lián)運行可更靈活地滿足用戶的負(fù)荷需求及提高供電可靠性，變壓器安裝有載調(diào)壓抽頭以后可以方便進行電壓調(diào)節(jié)，提高運行電壓質(zhì)量。因此大多數(shù)220kV變電站選用帶有載調(diào)壓抽頭的主變壓器，并按可在220kV，110kV兩側(cè)并聯(lián)運行的條件設(shè)計。但由于各種原因，在工程建設(shè)中會出現(xiàn)不能完全滿足有關(guān)導(dǎo)則要求的并聯(lián)運行條件的情況，220kV陽江變電站擴建#3主變過程中便遇調(diào)壓抽頭不匹配而導(dǎo)致的類似的問題?，F(xiàn)介紹如下：220kV陽江變電站現(xiàn)運行兩臺主變（120+150MVA），主變額定電壓比：220±8×1.25%/121/11kV，接線形式：YNyn0d11，#1主變阻抗電壓為：Uk1-2=14.8%，Uk1-3=24%，Uk2-3=8%；#2主變阻抗電壓為：Uk1-2=14.1%，Uk1-3=24%，Uk2-3=7.5%。在擴建#3主變工程中，業(yè)主選用的主變參數(shù)如下：容量180MVA，接線形式：YNyn0d11，額定電壓比：220±106×1.5%/121/11kV，阻抗電壓Uk1-2=14%，Uk1-3=50%，Uk2-3=35%?？梢?，該主變調(diào)壓抽頭及阻抗電壓與220kV陽江站既有#1、#2主變不匹配。根據(jù)GB/T17468-1998《電力變壓器選用導(dǎo)則》，變壓器并聯(lián)運行條件如下：a）相位關(guān)系要相同，即鐘時序數(shù)要相同；b）電壓和變壓比要相同，允許偏差也相同（盡量滿足電壓比在允許偏差范圍內(nèi)），調(diào)壓范圍與每級電壓相同；c）短路阻抗相同，盡量控制在允許偏差范圍±10%以內(nèi)，還應(yīng)注意極限正分接位置短路阻抗與極限負(fù)分接位置短路阻抗要分別相同；d）容量比在0.5~2之間?？梢姡?20kV陽江變電站三臺主變不滿足上述b)點的主變并聯(lián)運行條件。該站的三臺主變能否并聯(lián)運行，需作進一步的計算分析。二、環(huán)流計算及分析1、計算條件1)因#1、#3主變?nèi)萘坎钭畲?，分別以#1、#3主變并聯(lián)運行和三臺主變并聯(lián)運行為例進行環(huán)流計算；2)不考慮抽頭改變對短路電抗影響；3)電壓無功調(diào)節(jié)裝置能自動調(diào)整主變的變比差最?。?)忽略繞組電阻分量；5)歸算到220kV側(cè)環(huán)流；2、#1、#3主變并聯(lián)運行的環(huán)流計算：主變阻抗Uk1-2折算為220kV側(cè)的有名值1）#1主變Xk1=Uk1-2×U2/S1

=0.148×2202÷120

=59.69Ω2）#2主變Xk2=Uk1-2×U2/S3

=0.141×2202÷150

=45.50Ω3）#3主變Xk3=Uk1-2×U2/S3

=0.14×2202÷180

=37.64Ω#1、#2、#3主變220kV側(cè)的額定電流值：IN3=180×103÷√3÷220=472AIN2=150×103÷√3÷220=394AIN1=120×103÷√3÷220=315A#1、#3主變并聯(lián)運行環(huán)流計算電路圖如下:圖1:#1、#3主變并聯(lián)運行環(huán)流計算電路圖假設(shè)220kV空載，121kV側(cè)加額定線電壓121kV，#1、#3主變220kV側(cè)相電壓為：UE1=220×（1+△K1）÷√3kVUE3=220×（1+△K3）÷√3kV則環(huán)流：△I=（UE1-UE3）÷（Xk1+Xk3）=220×103×（△K1-△K3）÷√3÷（Xk1+Xk3）A環(huán)流參考正向為從#1主變通過220kV母線流入#3主變。抽頭位置合理匹配的情況下，按上述公式計算的環(huán)流值如下表：表一：#1、#3主變并聯(lián)運行環(huán)流計算結(jié)果表#1主變抽頭位置#3主變抽頭位置220kV環(huán)流（A）-8×1.25%%=-10%%-6×1.5%==-9%-13.05-7×1.25%%=-8.775%-6×1.5%==-9%3.26-6×1.25%%=-7.55%-5×1.5%==-7.5%%0.00-5×1.25%%=-6.225%-4×1.5%==-6%-3.26-4×1.25%%=-5%-3×1.5%==-4.5%%-6.52-3×1.25%%=-3.775%-2×1.5%==-3%-9.79-2×1.25%%=-2.55%-2×1.5%==-3%6.52-1×1.25%%=-1.225%-1×1.5%==-1.5%%3.260×1.25%==0%0×1.5%=00%0.001×1.25%==1.25%%1×1.5%=11.5%-3.262×1.25%==2.5%2×1.5%=33%-6.523×1.25%==3.75%%2×1.5%=33%9.794×1.25%==5%3×1.5%=44.5%6.525×1.25%==6.25%%4×1.5%=66%3.266×1.25%==7.5%5×1.5%=77.5%0.007×1.25%==8.75%%6×1.5%=99%-3.268×1.25%==10%7×1.5%=110.5%-6.52

按上表主變調(diào)壓抽頭位置匹配，最大環(huán)流可達(dá)到13.05A，考慮到主變調(diào)壓抽頭位于最低檔的情況很少，可以忽略。則正常情況下，最大環(huán)流可達(dá)到9.79A。3、三臺主變并聯(lián)運行時的環(huán)流計算三臺主變并聯(lián)運行環(huán)流計算電路圖如下:

圖2:三臺主變并聯(lián)運行環(huán)流計算電路圖由于#1、#2主變抽頭電壓一致，將#1、#2主變作戴維南等效電路如下圖,其中UE=UE1=UE2,

XE=Xk1//Xk2=25.82Ω.圖3:#1、#2主變作戴維南等效后和#3主變并聯(lián)運行環(huán)流計算電路圖由電路圖可得:△I=（UE-UE3）÷（XE+Xk3）=220×103×（△K1-△K3）÷√3÷（XE+Xk3）A△I1=△I×Xk2÷（Xk1+Xk2）△I2=△I×Xk1÷（Xk1+Xk2）環(huán)流參考正向為從#1、#2主變通過220kV母線流入#3主變。抽頭位置合理匹配的情況下，按上述公式計算的環(huán)流值如下表：表二：三臺主變并聯(lián)運行環(huán)流計算結(jié)果表#1、#2主變抽頭位置#3主變抽頭位置#3主變環(huán)流△I（AA）#1主變環(huán)流△I1（A）#2主變環(huán)流△I2（A）-8×1.25%%=-10%%-6×1.5%==-9%-20.02-8.66-11.36-7×1.25%%=-8.775%-6×1.5%==-9%5.012.172.84-6×1.25%%=-7.55%-5×1.5%==-7.5%%0.000.000.00-5×1.25%%=-6.225%-4×1.5%==-6%-5.01-2.17-2.84-4×1.25%%=-5%-3×1.5%==-4.5%%-10.01-4.33-5.68-3×1.25%%=-3.775%-2×1.5%==-3%-15.01-6.50-8.51-2×1.25%%=-2.55%-2×1.5%==-3%10.014.335.68-1×1.25%%=-1.225%-1×1.5%==-1.5%%5.012.172.840×1.25%==0%0×1.5%=00%0.000.000.001×1.25%==1.25%%1×1.5%=11.5%-5.01-2.17-2.842×1.25%==2.5%2×1.5%=33%-10.01-4.33-5.683×1.25%==3.75%%2×1.5%=33%15.016.508.514×1.25%==5%3×1.5%=44.5%10.014.335.685×1.25%==6.25%%4×1.5%=66%5.012.172.846×1.25%==7.5%5×1.5%=77.5%0.000.000.007×1.25%==8.75%%6×1.5%=99%-5.01-2.17-2.848×1.25%==10%7×1.5%=110.5%-10.01-4.33-5.68按上表主變調(diào)壓抽頭匹配，最大環(huán)流可達(dá)到-20.02A，考慮到主變調(diào)壓抽頭位于最低檔的情況很少，可以忽略。則正常情況下，最大環(huán)流#3主變可達(dá)到15.01A，#1主變6.5A，#2主變8.51A。4、環(huán)流計算結(jié)果分析1）、#1、#3主變并聯(lián)運行最大環(huán)流和額定電流的比值為△I1%=△I/IN1=9.79÷315=3.1%△I3%=△I/IN3=9.79÷315=2.1%2）、三臺主變并聯(lián)運行最大環(huán)流和額定電流的比值為△I1%=△I1/IN1=6.5÷315=2.1%△I2%=△I2/IN2=8.51÷394=2.16%△I3%=△I3/IN3=15.01÷472=3.18%3）、最大環(huán)流時的主變輸送滿負(fù)荷情況下失配率假設(shè)當(dāng)三臺主變無環(huán)流情況下，潮流方向從220kV母線流向主變，滿負(fù)荷運行時#1主變的電流為315A，負(fù)荷功率因數(shù)Cosφ=0.8。則當(dāng)變比不一致導(dǎo)致最大環(huán)流為-6.5A時，#1主變輸送同樣負(fù)荷時的電流為：I1’2=（315×Sinφ+6.5）2+（315×Cosφ）2=101724I1’=318.9A或者當(dāng)環(huán)流為6.5A時，#1主變輸送同樣負(fù)荷時的電流為：I1’2=（315×Sinφ-6.5）2+（315×Cosφ）2=96810I1’=311.14A按上述方法可計算最大環(huán)流導(dǎo)致的#2、#3主變輸送滿負(fù)荷時電流的改變：對應(yīng)抽頭位置#1（#2）主變：-3.75%，#3主變：-3.%時I2’=399.2A,I3’=463A對應(yīng)抽頭位置#1（#2）主變：3.75%，#3主變：3.%時I2’=389A,I3’=481A按(I’-IN)/IN*100%計算最大環(huán)流導(dǎo)致的主變輸送負(fù)荷分配失配率最大環(huán)流時的主變輸送滿負(fù)荷情況下失配率表抽頭位置#1主變失配率#2主變失配率#3主變失配率#1（#2）主變：-3.775%，#3主變：-3.%%1.2%1.3%-1.9%#1（#2）主變：3.755%，#3主變：3.%-1.2%-1.3%1.9%

GB/T13499-2002《電力變壓器應(yīng)用導(dǎo)則》第6點的相關(guān)條文：“不必對某些參數(shù)有少量失配的后果表示過多的擔(dān)心。例如，對兩臺并聯(lián)運行變壓器沒有必要準(zhǔn)確地提出相同的分接電壓。分接級通常是少到使錯開的分接級能合理運行―――兩臺不同設(shè)計的變壓器，若它們之間的相對負(fù)荷失配率一般不大于10％時，則認(rèn)為是合理的?！?/p>

對220kV陽江站主變環(huán)流計算得到結(jié)果：#3主變最大環(huán)流可達(dá)到主變額定電流的3.2%，環(huán)流導(dǎo)致的主變輸送負(fù)荷分配失配率為1.9%小于上述導(dǎo)則的10％合理要求，#1、#2主變的上述偏差值小于#3主變，所以環(huán)流對主變影響可以接受，#1、#2、#3主變可在220kV和110k