分析变压器并联运行的条件和影响

在某些特殊情况下，需将两台不符合并列运行条件的变压器并列运行，这时必须校验这种并列运行造成的影响，并采取相应的措施，以免导致危险的后果。为了便于分析，下面讨论两台单相变压器的并列运行情况，其结论可推广到三相变压器。

图17-2　两台变比不同的单相变压器的并列运行

（a）接线图；（b）等效电路图

一、变比不同的变压器的并列运行

图17-2示出了两台变比不同的单相变压器的并列运行的接线图和等效电路图。由于变比不同，变压器二次侧的电动势不相等，并在变压器二次绕组和一次绕组的闭合回路中产生平衡电流。空载时，平衡电流可由等效电路求得。

式中　——Ⅰ、Ⅱ号变压器二次电动势；

——Ⅰ、Ⅱ号变压器一次的几何平均电动势；

ZdI（1）、ZdII（1）——Ⅰ、Ⅱ号变压器归算到一次的阻抗；

ZdI（2）、ZdII（2）——Ⅰ、Ⅱ号变压器归算到二次的阻抗；

KI、KII——Ⅰ、Ⅱ号变压器的变比；

——两台变压器的几何平均变比。

因为

故

式中　u*d I、u*dII——Ⅰ、Ⅱ号变压器的短路电压标幺值；

ΔK*——两台变压器变比之差对于几何平均变比的标幺值，。

假设UN1I=UN1II=U1，而且

则得

如果两台变压器的短路电压标幺值相等，即u*d I=u*dII=u*d，则

由式（17-6）和式（17-7）可知，平衡电流决定于ΔK*和变压器的内部阻抗，变压器的内部阻抗通常很小，即使ΔK*不大，即两台变压器的变压比相差不大，也可能引起很大的平衡电流。例如，在式（17-7）中，如果两台变压器的容量相同，短路电压相等（取标幺值为0.05），变压比如果相差1%，则平衡电流可达额定值的10%。平衡电流不同于负荷电流，在没有带负荷时便已存在，它占据了变压器的一部分容量，一般ΔK*不得超过0.5%。

当变压器有负荷时，平衡电流叠加在负荷电流上。这时，一台变压器的负荷减轻，另一台变压器的负荷则加重。所以，变比不同的变压器并列运行时，有可能产生过负荷现象，如果增大后的负荷超过其额定负荷时，则必须校验其过负荷能力是否在允许范围内。

二、短路电压不同的变压器并列运行

若有一组变压器并列运行，它们的电流分别为，短路阻抗分别为ZdI、ZdII、…、Zd n。假设它们的变比相同，则变压器中的电压降也应相等，即

故

如果阻抗角相同，则有

所以，对第K台变压器有以下关系，即

则

故

式中　S∑——n台变压器的总负荷，。(www.xing528.com)

当只有两台变压器并列运行时，有

由此可见，当数台变压器并列运行时，如果短路阻抗不同，负荷并不按其额定容量成比例分配。由式（17-10）可知，负荷分配与短路阻抗的大小成反比，短路阻抗小的变压器承担的负荷比例大，容易出现过负荷。如果改变变比，使短路阻抗大的变压器的二次电动势抬高，则可减少过负荷。这是因为对于短路阻抗较小的变压器，平衡电流可以减轻其过负荷（因为平衡电流的方向与负荷电流的方向相反），而对于短路阻抗较大的变压器，平衡电流可以使其负荷增加。

三、绕组连接组别不同的变压器并列运行

绕组连接组别不同的变压器并列运行时，同名相电压间出现位移角φ，其大小等于连接组号NⅠ与NⅡ之差乘以30°，即

例如，一台变压器的连接组别为Y，y0，而另一台变压器的连接组别为Y，d11，则同名相电压间的位移角φ=（12-11）×30°=30°。

图17-3　绕组连接组别不同的变压器并列运行的相量图

由于位移角的存在，并列的变压器间将出现平衡电流。产生电流的电压可由图17-3所示相量图求得，即

式中，U=UⅠ=UⅡ。

所以，平衡电流为

当并列运行的变压器的容量和短路电压都相同，而只有其绕组连接组别不同时，则变压器间的平衡电流为

例如，当位移角φ=30°，短路电压标幺值u*d=0.055时，平衡电流为

这样大的电流，只有在事故情况下才允许通过，而允许通过的时间则要依照事故过负荷的规定，不得超过事故过负荷的允许时间。因此，变压器是不允许长期在同名相电压间存在位移角的情况下并列运行的。

一般情况下，如果需要将绕组连接组别不同的变压器并列运行时，应根据连接组别差异的情况，采用将各相易名、始端与末端对换等方法，将变压器的连接组别化为同一连接组别后，才能并列运行。

【例17-1】　两台变压器，高压侧额定电压相同，低压侧额定电压不等。两台变压器的已知条件如表17-5所示。

表17-5　例17-1表

试求：（1）这两台变压器并列运行时的平衡电流；（2）如果变压器Ⅰ的ud%由5.0增至6.0，平衡电流有无变化。其值等于多少？

解：（1）

根据式（17-7）有

一次侧平衡电流

Ip1=0.54×39.6=21.38(A)

二次侧平衡电流

Ip2=KIp1=5.69×21.38=121.65(A)

（2）如果变压器Ⅰ的ud%由5.0增至6.0，根据式（17-6）有

一次侧平衡电流

Ip1=0.48×39.6=19.01(A)

二次侧平衡电流

Ip2=KIp1=5.69×19.01=108.16(A)

由上述计算可见，当变压器Ⅰ低压侧电压高于变压器Ⅱ的低压侧电压时，平衡电流占到了额定电流的55%，因此在运行中很容易出现过负荷，此时增加变压器Ⅰ的ud%值，可有效地减小平衡电流。