變壓器短路阻抗大小對變壓器運行影響

發布時間:
2019-03-27 01:05:58

摘要:變壓器短路阻抗也稱阻抗電壓,在變壓器行業是這樣定義的:當變壓器二次繞組短路(穩態),一次繞組流通額定電流而施加的電壓稱阻抗電壓Uz。

變壓器短路阻抗也稱阻抗電壓,在變壓器行業是這樣定義的:當變壓器二次繞組短路(穩態),一次繞組流通額定電流而施加的電壓稱阻抗電壓Uz。通常Uz以額定電壓的百分數表示,即uz=(Uz/U1n)*100%

當變壓器滿載運行時,短路阻抗的高低對二次側輸出電壓的高低有一定的影響,短路阻抗小,電壓降小,短路阻抗大,電壓降大。當變壓器負載出現短路時,短路阻抗小,短路電流大,變壓器承受的電動力大。短路阻抗大,短路電流小,變壓器承受的電動力小。

(一)電壓比(變比)不相同的變壓器并列運行:

由于三相變壓器和單相變壓器的原理是相同的,為了便于分析,以兩臺單相變壓器并列運行為例來分析。由于兩臺變壓器原邊電壓相等,電壓比不相等,副邊繞組中的感應電勢也就不相等,便出現了電勢差△E。在△E的作用下,副邊繞組內便出現了循環電流IC。當兩臺變壓器的額定容量相等時,即SNI=SNII。循環電流為:

IC=△E/(ZdI+ZdII)

式中ZdI--表示第一臺變壓器的內部阻抗

ZdII--表示第二臺變壓器的內部阻抗

如果Zd用阻抗電壓UZK表示時,則

Zd=UZK*UN/100IN

式中UN表示額定電壓(V),IN表示額定電流(A)

當兩臺變壓器額定容量不相等時,即SNI≠SNII,循環電流IC為:

IC=á*II/[UZKI+(UZKII/?)]

式中:UZKI--表示第一臺變壓器的阻抗電壓

UZKII--表示第二臺變壓器的阻抗電壓

INI<INII

á--用百分數表示的二次電壓差

II--變壓器I的副邊負荷電流

根據以上分析可知:在有負荷的情況下,由于循環電流Ic的存在,使變比小的變壓器繞組的電流增加,而使變比大的變壓器繞組的電流減少。這樣就造成并列運行的變壓器不能按容量成正比分擔負荷。如母線總的負荷電流為I時(I=INI+INII),若變壓器I滿負荷運行,則變壓器II欠負荷運行;若變壓器II滿負荷運行,則變壓器I過負荷運行。由此可見,當變比不相等的變壓器并列運行時,由于循環電流Ic的存在,變壓器不能帶滿負荷,使總容量不能充分利用。

又由于變壓器的循環電流不是負荷電流,但它卻占據了變壓器的容量,因此降低了輸出功率,增加了損耗。當變比相差很大時,可能破壞變壓器的正常工作,甚至使變壓器損壞。為了避免因變比相差過大產生循環電流Ic過大而影響并列變壓器的正常工作,規定變比相差不宜大于0.5%

(二)阻抗電壓不等時變壓器并列運行:

因為變壓器間負荷分配與其額定容量成正比,而與阻抗電壓成反比。也就是說當變壓器并列運行時,如果阻抗電壓不同,其負荷并不按額定容量成比例分配,并列變壓器所帶的電流與阻抗電壓成反比,即II/III=UZKII/UZKI或UZKIIII=UZKIIIII,設兩臺變壓器并列運行,其容量為SNI,SNII,阻抗電壓為UZI、UZII,則各臺變壓器的負荷按下式計算:

SI=[(SNI+SNII)/(SNI/UZKI+SNII/UZKII)]*(SNI/UZKI)

SII=[(SNI+SNII)/(SNI/UZKI+SNII/UZKII)]*(SNII/UZKII)

即S△I/SII=(SNI*UZKII)/(SNII*UZKI)

根據以上分析可知:當兩臺阻抗電壓不等的變壓器并列運行時,阻抗電壓大的分配負荷小,當這臺變壓器滿負荷時,另一臺阻抗電壓小的變壓器就會過負荷運行。變壓器長期過負荷運行是不允許的,因此,只能讓阻抗電壓大的變壓器欠負荷運行,這樣就限制了總輸出功率,能量損耗也增加了,也就不能保證變壓器的經濟運行。所以,為了避免因阻抗電壓相差過大,使并列變壓器負荷電流嚴重分配不均,影響變壓器容量不能充分發揮,規定阻抗電壓不能相差10%。

(三)接線組別不同的變壓器并列運行:

變壓器的接線組別反映了高低側電壓的相應關系,一般以鐘表法來表示。當并列變壓器電壓比相等,阻抗電壓相等,而接線組別不同時,就意味著兩臺變壓器的二次電壓存在著相角差á和電壓差△U,在電壓差的作用下產生循環電流Ic:

Ic=△E/(ZdI+ZdII)

如果以á角表示繞組組別不同的變壓器線電壓之間的夾角,而Zd用UZK表示時,循環電流可用下式表示:

Ic=2U1sin(á/2)/(ZdI+ZdII)=200sin(á/2)/[UZK1/In1+UZK2/In2]

如果In1=In2=In,UZK1=UZK2=UZK,則上式變為

Ic=100sin(á/2)/UZK

式中In、UZK可用任一臺變壓器額定電流和阻抗電壓。

假設兩臺變壓器變比相等,阻抗電壓相等,而其接線組別分別為Y/Y0-12和Y/△-11,則由接線組別可知,當á=360°-330°=30°,UZK%=(5~6)%Ic=100sin(á/2)/UZK得IC=(4~5)In,即循環電流時額定電流的4~5倍,分析可知接線組別不同的兩臺變壓器并列運行,引起的循環電流有時與額定電流相當,但其差動保護、電流速斷保護均不能動作跳閘,而過電流保護不能及時動作跳閘時,將造成變壓器繞組過熱,甚至燒壞。

由以上分析可知,如果電壓比(變比)不相同,兩臺變壓器并列運行將產生環流,影響變壓器的出力。如果百分阻抗不相等,則變壓器所帶的負荷不能按變壓器的容量成比例分配,阻抗小的變壓器帶的負荷大,阻抗大的變壓帶的負荷反而小,也影響變壓器的出力。變壓器并列運行常常遇到電壓比(變比)、百分阻抗不完全相同的情況,可以采用改變變壓器分接頭的方法來調整變壓器阻抗值。若第三個條件不滿足將引起相當于短路的環流,甚至燒毀變壓器;因此,接線組別不同的變壓器不能并列運行。一般情況下,如果需將接線組別不同的變壓器并列運行,就應根據接線組別差異不同,采取將各相異名、始端與末端對換等方法,將變壓器的接線化為相同接線組別才能并列運行。

根據運行經驗,兩臺變壓器并列,其容量比不應超過3:1。因為不同容量的變壓器阻抗值較大,負荷分配極不平衡;同時從運行角度慮,當運行方式改變、檢修、事故停電時,小容量的變壓器將起不到備用的作用。?

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