变压器的并联运行

　　变压器并联运行是指两台或多台变压器的一、二次绕组分别接在一、二次公共母线上，同时向负载供电的运行方式。并联运行常用在发电厂和变电站中。

图1.8-1 两台三相变压器的并联运行

一、并联运行的优点和条件

1.  并联运行的优点
（1）提高供电的可靠性。当一台变压器故障或检修时， 其它变压器仍可保证重要负载的供电；
（2）提高运行的经济性。可根据负载的变化，调整投入并联运行变压器的台数，以减少电能损耗，提高运行效率；
（3）减少总的备用容量，并可随着负载的增加，分期安装变压器，以减少初装投资。

2.  并联运行的理想情况和条件
　　变压器并联运行的理想情况是:各变压器一、二次绕组中没有环流，负载能按各变压器的容量成正比地分配，且各变压器二次电流同相位。只有这样，才能避免因并联引起的附加损耗，充分利用变压器的容量。要达到理想情况，并联运行的变压器要满足以下三个条件：
（1）各变压器一、二次额定电压分别相等，即变比相等；
（2）各变压器具有相同的联结组；
（3）各变压器短路阻抗的标幺值相等，且短路阻抗角也相等。
　　如果变压器不满足条件并联运行，就会产生不良的后果。下面逐一讨论当某一条件不满足，其它条件都满足时，变压器并联运行的后果。

二、变比不等时的并联运行

　　合上开关QS1，两台并联运行的变压器二次绕组中产生环流 ，假定Z_kI 和Z_kII分别代表两台变压器折算到二次侧的短路阻抗，由于短路阻抗值很小，即使电压差 不大，也能引起较大的环流。
　　由磁动势平衡关系可知，环流在一次侧也存在。总之，环流造成变压器空载运行时的额外损耗。
　　为了限制环流，通常规定各台变压器变比的差值与所有变比的几何平均值之比，即
　　　　　
　　图1.8.3-1中，若变压器带感性负载，当合上开关QS2时，环流使变比小的第一台变压器负荷增大了（二次绕组中的负载电流加上环流），使变比大的第二台变压器负荷减小了（二次绕组中 的负载电流减去环流）。变比小的变压器满载时，变比大的变压器仍欠载，变压器的容量得不到合理利用。为使变压器容量尽可能得到充分利用，希望变比小的变压器容量大一些。

例1. 两台单相变压器并联运行，变压器I的容量为100kVA 电压为6000/230V；变压器II的容量为320kVA，电压为6000/227V。短路阻抗的标幺值均为0.055，且短路阻抗角相等，联结组相同。求空载时的环流及其占额定电流的百分数。
解：设高压侧加额定电压，则低压侧二次空载电压差 ＝230－227＝3V

　　由以上计算可知，当两台并联运行变压器的变比差值较大时（1.3%），空载环流可达变比小的变压器额定电流的18.2%这就限制了变压器的输出功率，降低了变压器的效率。

三、联结组不同时的并联运行

　　如果两台变压器联结组不同并联运行，则二次侧线电压的相位至少差30°。假定第一台变压器的联结组为Y，y0，第二台变压器的联结组为Y，d11，则二次侧线电压的相位差30°，如图1.8.4-1所示，_I和_II 分别为两台变压器二次侧空载线电压，它们的电压差为
　　 ＝2_I sin15°＝0.518_I
　　即达到二次侧额定电压的51.8%，并且二次侧线电压的相位差越大（<=180°）， 越大。由于变压器短路阻抗值很小即使二次侧线电压相位差30°，也会产生很大的环流（额定电流的数倍），致使变压器严重发热，甚至烧毁。因此，联结组不同的变压器绝对不允许并联运行。

四、短路阻抗标幺值不等时的并联运行

1. 短路阻抗标幺值相等，而短路阻抗角不等时的并联运行

图1.8.5-1 两台短路阻抗角不等的变压器 并联运行的简化等值电路

图1.8.5-2 两台短路阻抗角不等的 变压器并联运行的简化相量图

　　假定两台变压器短路阻抗角不相等,　
　　
　　即两台变压器供给负载的总功率小于两台变压器的总容量，变压器的容量得不到充分利用。一般两台变压器的容量差 越大，也越大，供给负载的总功率就越小。因此，要求并联运行的变压器容量比不大于3∶1。

2. 短路阻抗角相等，短路阻抗标幺值不等时的并联运行

　　上式说明，短路阻抗标幺值不等的变压器并联运行时，各台变压器的负载分配（负载系数）与短路阻抗标幺值成反比。短路阻抗标幺值小的变压器满载（=1）时，短路阻抗标幺值大的变压器仍欠载（<1），变压器容量得不到充分利用。为使变压器容量尽可能得到充分利用，希望短路阻抗标幺值小的变压器容量大一些。
　　通常规定各台变压器短路阻抗标幺值的差值与所有短路阻抗标幺值的算术平均值之比不大于10%。
　　负载分配公式

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

例2. 某变电站有三台变压器并联运行，每台额定 容量均为100kVA，短路电压百分值分别为u_kNI%=3.5%， u_kNII%=4%，u_kNIII%=5.5%，其它条件相同。设总负载功率为300kVA，试求：
（1）各台变压器分担的负载功率；
（2）求任一台变压器不过载时的最大输出功率和此时变压器的设备利用率。
解：（1）由短路电压百分值与短路阻抗标幺值的关系可得