有載調(diào)壓抽頭不匹配的變壓器并聯(lián)運(yùn)行分析

1、有載調(diào)壓抽頭不匹配的變壓器并聯(lián)運(yùn)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(yùn)行條件不滿足的實(shí)例，對(duì)此進(jìn)行有關(guān)環(huán)流和負(fù)荷失配率計(jì)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(yùn)行條件，得出結(jié)論：對(duì)類似問(wèn)題均需具體計(jì)算分析后再作出判斷。 關(guān)鍵詞：變壓器 調(diào)壓抽頭 并聯(lián)運(yùn)行 環(huán)流 一、問(wèn)題提出及背景變壓器并聯(lián)運(yùn)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(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，提高運(yùn)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)

2、運(yùn)行的條件設(shè)計(jì)。但由于各種原因，在工程建設(shè)中會(huì)出現(xiàn)不能完全滿足有關(guān)導(dǎo)則要求的并聯(lián)運(yùn)行條件的情況，220kV陽(yáng)江變電站擴(kuò)建#3主變過(guò)程中便遇調(diào)壓抽頭不匹配而導(dǎo)致的類似的問(wèn)題。現(xiàn)介紹如下：220kV陽(yáng)江變電站現(xiàn)運(yùn)行兩臺(tái)主變（120 150MVA），主變額定電壓比： 220±8×1.25% / 121 / 11 kV，接線形式：YN yn0 d11，#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(kuò)建#3主變工程中，業(yè)主選用的主變參數(shù)如下：容量18

3、0MVA，接線形式：YN yn0 d11，額定電壓比： 220±106×1.5% / 121 / 11 kV，阻抗電壓Uk1-2=14%，Uk1-3=50%，Uk2-3=35%。可見(jiàn)，該主變調(diào)壓抽頭及阻抗電壓與220kV陽(yáng)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(yùn)行條件如下：a）相位關(guān)系要相同，即鐘時(shí)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(jí)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

4、抗要分別相同；d）容量比在0.52之間。可見(jiàn)，220kV陽(yáng)江變電站三臺(tái)主變不滿足上述b)點(diǎn)的主變并聯(lián)運(yùn)行條件。該站的三臺(tái)主變能否并聯(lián)運(yùn)行，需作進(jìn)一步的計(jì)算分析。二、環(huán)流計(jì)算及分析1、計(jì)算條件1)因#1、#3主變?nèi)萘坎钭畲螅謩e以#1、#3主變并聯(lián)運(yùn)行和三臺(tái)主變并聯(lián)運(yùn)行為例進(jìn)行環(huán)流計(jì)算；2)不考慮抽頭改變對(duì)短路電抗影響；3)電壓無(wú)功調(diào)節(jié)裝置能自動(dòng)調(diào)整主變的變比差最??；4)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(yùn)行的環(huán)流計(jì)算：主變阻抗Uk1-2折算為220kV側(cè)的有名值1）#1主變       &#

5、160;Xk1=Uk1-2 × U2/S1    =0.148×2202÷120    =59.692）#2主變Xk2=Uk1-2 × U2/S3    =0.141×2202÷150    =45.503）#3主變Xk3=Uk1-2 × U2/S3    =0.14×2202÷180  

6、  =37.64#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(yùn)行環(huán)流計(jì)算電路圖如下:圖1 : #1、#3主變并聯(lián)運(yùn)行環(huán)流計(jì)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)

7、流：    I= （UE1- UE3）÷（Xk1 Xk3）=220×103×（K1-K3）÷3÷（Xk1 Xk3）A環(huán)流參考正向?yàn)閺?1主變通過(guò)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(jì)算的環(huán)流值如下表：表一：#1、#3主變并聯(lián)運(yùn)行環(huán)流計(jì)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%=-8.75%-6×1.5%=-9%3.26 -6×1.25

8、%=-7.5%-5×1.5%=-7.5%0.00 -5×1.25%=-6.25%-4×1.5%=-6%-3.26 -4×1.25%=-5%-3×1.5%=-4.5%-6.52 -3×1.25%=-3.75%-2×1.5%=-3%-9.79 -2×1.25%=-2.5%-2×1.5%=-3%6.52 -1×1.25%=-1.25%-1×1.5%=-1.5%3.26 0×1.25%=0%0×1.5%=0%0.00 1×1.25%=1.25%1×1.5

9、%=1.5%-3.26 2×1.25%=2.5%2×1.5%=3%-6.52 3×1.25%=3.75%2×1.5%=3%9.79 4×1.25%=5%3×1.5%=4.5%6.52 5×1.25%=6.25%4×1.5%=6%3.26 6×1.25%=7.5%5×1.5%=7.5%0.00 7×1.25%=8.75%6×1.5%=9%-3.26 8×1.25%=10%7×1.5%=10.5%-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13.05

10、A，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(tái)主變并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的環(huán)流計(jì)算三臺(tái)主變并聯(lián)運(yùn)行環(huán)流計(jì)算電路圖如下:圖2 : 三臺(tái)主變并聯(lián)運(yùn)行環(huán)流計(jì)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=25.82.圖3 : #1、#2主變作戴維南等效后和#3主變并聯(lián)運(yùn)行環(huán)流計(jì)算電路圖由電路圖可得:    I= （UE- UE3）÷（XE Xk3）=220×103×（K1-K3）÷3&

11、#247;（XE Xk3）AI1=I×Xk2÷（Xk1 Xk2）I2=I×Xk1÷（Xk1 Xk2）環(huán)流參考正向?yàn)閺?1、#2主變通過(guò)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(jì)算的環(huán)流值如下表：表二：三臺(tái)主變并聯(lián)運(yùn)行環(huán)流計(jì)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（A）#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%=-8.75%-6×1.5%=-9%5.01 2.17 2.

12、84 -6×1.25%=-7.5%-5×1.5%=-7.5%0.00 0.00 0.00 -5×1.25%=-6.25%-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%=-3.75%-2×1.5%=-3%-15.01 -6.50 -8.51 -2×1.25%=-2.5%-2×1.5%=-3%10.01 4.33 5.68 -1×1.25%=-1.25%-1×1.5

13、%=-1.5%5.01 2.17 2.84 0×1.25%=0%0×1.5%=0%0.00 0.00 0.00 1×1.25%=1.25%1×1.5%=1.5%-5.01 -2.17 -2.84 2×1.25%=2.5%2×1.5%=3%-10.01 -4.33 -5.68 3×1.25%=3.75%2×1.5%=3%15.01 6.50 8.51 4×1.25%=5%3×1.5%=4.5%10.01 4.33 5.68 5×1.25%=6.25%4×1.5%=6%5.01

14、2.17 2.84 6×1.25%=7.5%5×1.5%=7.5%0.00 0.00 0.00 7×1.25%=8.75%6×1.5%=9%-5.01 -2.17 -2.84 8×1.25%=10%7×1.5%=10.5%-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(jì)算結(jié)果分析1）、#1、#3主變并聯(lián)運(yùn)行最大環(huán)流和額定電流的比值為 &

15、#160;  I1%=I / IN1=9.79÷315=3.1%    I3%=I / IN3=9.79÷315=2.1%2）、三臺(tái)主變并聯(lián)運(yùn)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

16、時(shí)的主變輸送滿負(fù)荷情況下失配率假設(shè)當(dāng)三臺(tái)主變無(wú)環(huán)流情況下，潮流方向從220kV母線流向主變，滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)#1主變的電流為315A，負(fù)荷功率因數(shù)Cos=0.8。則當(dāng)變比不一致導(dǎo)致最大環(huán)流為-6.5A時(shí)，#1主變輸送同樣負(fù)荷時(shí)的電流為：I12=（315×Sin 6.5）2 （315×Cos）2 =101724 I1=318.9A或者當(dāng)環(huán)流為6.5A時(shí)，#1主變輸送同樣負(fù)荷時(shí)的電流為：I12=（315×Sin-6.5）2 （315×Cos）2 =96810I1=311.14A按上述方法可計(jì)算最大環(huán)流導(dǎo)致的#2、#3主變輸送滿負(fù)荷時(shí)電流的改變：對(duì)應(yīng)抽頭位置#1（

17、#2）主變：-3.75%，#3主變：-3. %時(shí)I2=399.2A ,    I3=463A對(duì)應(yīng)抽頭位置#1（#2）主變：3.75%，#3主變：3. %時(shí)I2=389A ,    I3=481A按(I-IN)/IN*100%計(jì)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(shí)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：-3.75%，#3主變：-3. %1.2%1.3%-1.9%#1（#2）主變：3.75%，#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(diǎn)的相關(guān)條文：“不必對(duì)某些參數(shù)有少量失配的后果表示過(guò)多的擔(dān)心。例如，對(duì)兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行變壓器沒(méi)有必要準(zhǔn)確地提出相同的分接電壓。分接級(jí)通常是少到使錯(cuò)開(kāi)的分接級(jí)能合理運(yùn)行 兩臺(tái)不同設(shè)計(jì)的變壓器，若它們之間的相對(duì)負(fù)荷失配率一般不大于時(shí)，則認(rèn)為是合理的?！睂?duì)220kV陽(yáng)江站主變環(huán)流計(jì)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)則的合理要求，#1、#2主變的上述偏差值小于#