變壓器并列運(yùn)行是提高變電站供電可靠性、增大供電容量以及降低損耗的有效途徑。目前，變壓器并列需遵循幾個(gè)前提條件：①接線組別相同；②電壓變比相同，其比較大差值不得超過士5%③短路電壓差相等，其比較大差值不得超過士5%.變壓器并列的控制方法也以主-從跟蹤法為主，即認(rèn)定了主變壓器的分接位置改變后，其他變壓器的分接位置也被調(diào)整到相同位置。

　　主-從跟蹤法的缺點(diǎn)有：①不能解決因并列變壓器參數(shù)的不一致帶來的循環(huán)電流問題，該問題在變電站擴(kuò)容時(shí)，因增設(shè)大容量新變壓器而尤為突出，甚至迫使電力公司建造新變電站以回避此問題。②無法滿足變壓器因高壓側(cè)不同電源點(diǎn)而分列但低壓側(cè)需并列運(yùn)行的需要。③在出現(xiàn)主變壓器擋位采集不正常或分接開關(guān)“卡擋”或“滑擋”等緊急情況時(shí)，從變壓器無法跟蹤主變壓器的擋位。

　　變壓器并列的目的是抑制變壓器之間的循環(huán)電流，即將循環(huán)電流控制為比較小。本文針對(duì)變壓器并列的循環(huán)電流控制問題，設(shè)計(jì)出循環(huán)電流檢測(cè)分析模型，定量分離出負(fù)載電流及循環(huán)電流的大小及方向，以此提出變壓器并列的比較小循環(huán)電流法及無功平衡法。該控制方法集成在變壓器有載自動(dòng)控制及并列裝置中，通過對(duì)有載調(diào)壓分接頭的控制將循環(huán)電流降低到比較小，并可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)變壓器的并列控制。

　　由比較小循環(huán)電流法擴(kuò)展而來的無功平衡法，是解決1變壓器并列運(yùn)行的循環(huán)電流分析1.1雙變壓器并列分析模型首先確定2臺(tái)變壓器并列的基本條件和并列分析的研究目的如下：2臺(tái)變壓器均為有載分接開關(guān)變壓器，分接開關(guān)由分接開關(guān)自動(dòng)控制器控制；變壓器能夠根據(jù)控制器的整定值，發(fā)揮其控制負(fù)荷母線電壓的基本功能；設(shè)計(jì)出循環(huán)電流檢測(cè)分析模型，定量分離負(fù)載電流及循環(huán)電流的大小及方向；將循環(huán)電流轉(zhuǎn)換為電壓，然后將該電壓輸入控制器，提供控制器向分接開關(guān)發(fā)出升降命令的依據(jù)，減少電流中的不平衡因素；變壓器可在不同分接頭位置運(yùn)行，使變壓器之間的循環(huán)電流比較小。

　　國(guó)內(nèi)有載調(diào)壓變壓器通常具有17個(gè)擋位，對(duì)負(fù)荷側(cè)電壓的調(diào)整范圍比較大為10%每擋所調(diào)節(jié)的電壓相同，因此每擋調(diào)節(jié)的電壓為：0. =0.0125Ul（Ul為負(fù)荷側(cè)的額定電壓）。該等式說明，在變壓器獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，每對(duì)其分接開關(guān)調(diào)整一個(gè)擋位，將會(huì)對(duì)其負(fù)荷側(cè)電壓產(chǎn)生0.0125Ul的變化，擋位調(diào)整和電壓變化是線性、離散的。但是在2臺(tái)或者更多臺(tái)變壓器并列運(yùn)行時(shí)，其中某一臺(tái)主變的分接頭開關(guān)的調(diào)整與負(fù)荷側(cè)電壓的變化不是線性對(duì)應(yīng)的關(guān)系。

　　器并列運(yùn)行的情況：顯示阻抗為9%，電流互感器損和變壓器發(fā)熱，而對(duì)負(fù)荷不起任何作用。

　　總負(fù)荷電流電源如果在該系統(tǒng)中未配備用于并列運(yùn)行特殊要求的設(shè)備，則各分接開關(guān)會(huì)根據(jù)獨(dú)立控制器發(fā)出的命令單獨(dú)運(yùn)行，通過一種簡(jiǎn)單的方式即可證明這一情況不適用于并列運(yùn)行。根據(jù)負(fù)荷變化考慮10kV母線上的壓降，則可能發(fā)生的情況是：2臺(tái)有載分接開關(guān)變壓器控制器都探測(cè)到低電壓并開始計(jì)時(shí)；?臺(tái)變壓器控制器先于另一臺(tái)超越時(shí)限兩者不一致；超越時(shí)限的那一臺(tái)控制器的有載分接開關(guān)首先動(dòng)作；0kV母線電壓因此恢復(fù)正常，第2臺(tái)變壓器控制器因其電壓已在正常范圍內(nèi)而無需運(yùn)行（注：2臺(tái)電壓控制器監(jiān)測(cè)同一電壓），此時(shí)，變壓器分接頭彼此相隔一個(gè)擋位；負(fù)荷再次發(fā)生變化，分別按照以上4種情況，同一變壓器再次對(duì)電壓進(jìn)行矯正，這時(shí)，變壓器分接頭彼此相差2個(gè)擋位。

　　因此，在變壓器控制器之間沒有某種反饋或相互作用的情況下，獨(dú)立運(yùn)行的分接頭變壓器控制器會(huì)轉(zhuǎn)換至不同的分接頭位置。

　　1.循環(huán)電流計(jì)算及經(jīng)濟(jì)效益分析以2臺(tái)變壓器運(yùn)行在分接頭彼此相差1個(gè)擋位時(shí)的情況示例，這里，2臺(tái)變壓器二次側(cè)的電壓差異會(huì)形成循環(huán)電流，此循環(huán)電流大小受2臺(tái)變壓器的阻抗影響。每擋分接頭的變壓器電壓變化為1.5%故循環(huán)電流的驅(qū)動(dòng)電壓V=1.25%X此，一個(gè)分接頭位置差異形成的循環(huán)電流/c=V/Zc=?201A.無論負(fù)荷多大，該循環(huán)電流都存在于系統(tǒng)中。它附加在負(fù)荷電流上，循環(huán)電流導(dǎo)致線就上述問題進(jìn)行更深入的探討，可考慮每臺(tái)主變壓器承載負(fù)荷為20MVA，負(fù)荷功率因數(shù)cos=0.8，分接頭位置相差一個(gè)擋位。這種情況可通過相量圖表現(xiàn)出來：在變壓器之間的環(huán)路中循環(huán)的電流Ic=循環(huán)電流流經(jīng)的電路中的2臺(tái)變壓器線圈為純電抗，因此，可簡(jiǎn)化地將流經(jīng)這2臺(tái)變壓器線圈的循環(huán)電流看做一201A及201A.這時(shí)，用于研究的該系統(tǒng)簡(jiǎn)化為所示模型。

　　1號(hào)主變一。

　　Zt=0.18Q一個(gè)分接頭差異對(duì)應(yīng)的電壓、2號(hào)主變根據(jù)負(fù)荷及單步分接頭差異分配電流1號(hào)變壓器、2號(hào)變壓器的實(shí)際負(fù)載分別為總負(fù)荷僅為40000kVA.由此可見，2臺(tái)變壓器的帶載效率有所降低。另外，考慮到變壓器負(fù)載損耗與通過其自身電流的平方成正比，通過相同的計(jì)算過程后，2臺(tái)變壓器的負(fù)載總損耗也會(huì)因循環(huán)電流的出現(xiàn)而增加約2.9%，此循環(huán)電流消耗在變壓器內(nèi)阻的發(fā)熱上。

　　現(xiàn)以實(shí)際案例說明。某220kV變電站有3臺(tái)有載調(diào)壓變壓器并列運(yùn)行，1號(hào)主變90MVA、2號(hào)主變120MVA、3號(hào)主變90MVA，由于在顯示阻抗及變比上的差異，在實(shí)施本項(xiàng)目前實(shí)測(cè)循環(huán)電流為69.A，實(shí)施本項(xiàng)目后，當(dāng)2號(hào)主變分接頭相差一個(gè)擋位時(shí)，產(chǎn)生的反向抵消循環(huán)電流大小為24.81A，在相差3個(gè)擋位時(shí)，循環(huán)電流降低到4.9A，減小循環(huán)電流64.A，實(shí)施比較小循環(huán)電流法并列的效果顯著。如果電費(fèi)以0.35元/（kWh）計(jì)算，一年僅此一項(xiàng)可產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為40.9萬元。

　　2比較小循環(huán)電流法并列技術(shù)原理比較小循環(huán)電流法并列技術(shù)的核心是檢測(cè)不平衡電流的一個(gè)稱為平衡網(wǎng)絡(luò)裝置的電路。平衡網(wǎng)絡(luò)裝置從負(fù)載電流中分離出不平衡電流分量，將該不平衡電流分量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)送至有載分接開關(guān)控制器，作為有載分接開關(guān)控制器發(fā)送升/降信號(hào)的判據(jù)之一，使分接頭位置發(fā)生變化，以減少不平衡電流。

　　所示為2臺(tái)變比相同的TA，該電路的特點(diǎn)就是2臺(tái)TA的次級(jí)線圈是串聯(lián)的（TA1次級(jí)線圈的同名端連接TA2次級(jí)線圈的非同名端）。由于次級(jí)線圈串聯(lián)，TA1和TA2的次電流完全相同，再將二次電流乘以相同的變比后可知：流經(jīng)TA1和TA2的初級(jí)線圈中電流也完全相同，即/1=/2（相位相同，幅值相等）。

　　將并列運(yùn)行的平衡網(wǎng)絡(luò)裝置用于2臺(tái)變壓器的比較簡(jiǎn)便的方法如所示（下列敘述也將循環(huán)電流Ic稱為不平衡電流/u）。

　　因此，初級(jí)電流應(yīng)相等。

　　如果流經(jīng)變壓器T1和T2的電流相等，則2個(gè)TA主回路中的電流與K1和K2的初級(jí)繞組中的電流也應(yīng)相等。在這種情況下，電流中沒有不平衡的部分，/u=0.如果流經(jīng)T1和T2的電流不相等，且電路中存在/u，則在TA的二級(jí)繞組中的電流也應(yīng)不相等，以反映變壓器負(fù)荷的不平衡狀態(tài)。但是，K1和K2的初級(jí)繞組中的電流仍須保持相等，則負(fù)荷電流通過跟蹤不平衡電流的路徑，可確定2個(gè)控制器中電流的極性相反。這一極性的差別是控制器控制分接頭升/降的基礎(chǔ)。特別值得注意的是，為了使電流符合基爾霍夫定律，/b或電路的平衡部分僅流經(jīng)K1，而不平衡部分/u僅流經(jīng)控制器的電路。

　　3無功平衡法并列技術(shù)原理以上采用比較小循環(huán)電流法的2臺(tái)變壓器并列運(yùn)行所需的電路并不復(fù)雜，為了便于理解沒有顯示出完整電路，根據(jù)其原理很容易延伸出3個(gè)及以上并列運(yùn)行變壓器的循環(huán)電流控制模塊。在上述推論中關(guān)心的是循環(huán)電流，而與變壓器的變比、阻抗、容量、分接頭位置等無關(guān)，因此比較小循環(huán)電流法適用于對(duì)具有2個(gè)或以上任意特性的變壓器的并列。但是，還有以下一些情況是比較小循環(huán)電流法及主/從跟蹤法所不能解決的：當(dāng)并列變壓器的初級(jí)繞組連接自不同的傳輸線，即高壓側(cè)分列運(yùn)行；分接頭位置改變時(shí)，并列變壓器的相對(duì)阻抗有較大的變化。

　　3.無功平衡法條件的定義變壓器具有很高的X/R比率（一般為25 50），即可認(rèn)為是純電抗且電阻性可以忽略。

　　應(yīng)用于電抗電路的同相電壓變化（如分接頭操作）只會(huì)引起無功改變而不會(huì)引起有功改變。

　　既然分接頭位置的改變并不導(dǎo)致回路有功的變化，那么有功肯定不是控制并列變壓器分接頭的因素之一。如果系統(tǒng)或者設(shè)備的特性能夠充分通過變壓器影響有功，則無功必定是決定控制效果的唯一因素。

　　二次側(cè)直接連接負(fù)載的變壓器是并行連接的，而與高壓側(cè)的連接情況無關(guān)。

　　3.2無功平衡法的應(yīng)用無功平衡法的理論基礎(chǔ)是將變壓器并聯(lián)以分擔(dān)負(fù)載母線上的無功負(fù)載（也正如有功負(fù)載）。既然各變壓器分擔(dān)的有功大小取決于各自的阻抗而不是分接頭位置，那么有功的大小也不會(huì)影響對(duì)分接頭位置的選擇。進(jìn)一步，變壓器的并列取決于其分擔(dān)無功的情況，而無需顧及有功。

　　無功平衡法將使變電站負(fù)載的無功流在并列變壓器中以合適的等級(jí)分擔(dān)。需要注意的是，當(dāng)比較小循環(huán)電流法中不同阻抗的等容量變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，需要輔助TA的變比相對(duì)應(yīng)，而在無功平衡法中就不需要這種對(duì)應(yīng)關(guān)系。

　　無功平衡法使用與比較小循環(huán)電流法一樣的平衡模塊，把循環(huán)電流從變壓器的負(fù)載電流中區(qū)分出來。

　　3.3電源側(cè)分列（低壓合環(huán)）運(yùn)行電源側(cè)分列（低壓合環(huán)）運(yùn)行即并列變壓器的高壓側(cè)分列，如中斷路器A斷開。在斷路器A斷開之前，無功和有功都可以通過這些線路從傳輸系統(tǒng)的一部分流向另一部分，或者說某條線路所承擔(dān)的負(fù)載大于其他線路。斷路器打開時(shí)，上述情況將由兩側(cè)線路上電壓的不同大小（無功流）或不同相位（有功流）來體現(xiàn)，也就是說，功率流會(huì)試圖通過變壓器，盡管會(huì)被回路中變壓器阻抗所限制。

　　關(guān)于，有以下幾點(diǎn)說明：如果A和C均斷開，即2臺(tái)變壓器獨(dú)立運(yùn)行；如果A和C均閉合，即2臺(tái)變壓器并列運(yùn)行，此時(shí)可采用比較小循環(huán)電流法并列或無功平衡法并列控制；如果A斷開而C閉合，則2臺(tái)變壓器構(gòu)成不同電源點(diǎn)的低壓合環(huán)并列運(yùn)行，此時(shí)必須采用無功平衡法并列控制；循環(huán)電流/c主要是無功電流，因?yàn)樽儔浩髯杩怪饕獮殡娍梗?c可以從分接頭步進(jìn)電壓和變壓器阻抗計(jì)算求得；有功功率不能通過分接頭的位置來控制，但可以通過對(duì)變壓器相對(duì)阻抗或者電壓相位的改變進(jìn)行有效控制。

　　需要強(qiáng)調(diào)的是，考慮到分接頭的改變引起的電壓改變，在一個(gè)近純感性電路中幾乎不會(huì)影響有功流；比較佳的控制方法是對(duì)并列變壓器的負(fù)載進(jìn)行比較佳的分配。

　　無功平衡法因忽略所有有功的流動(dòng)，在所有系統(tǒng)條件下都只有一個(gè)調(diào)節(jié)目標(biāo)，該目標(biāo)實(shí)現(xiàn)了不同變電站負(fù)載的無功流根據(jù)并聯(lián)變壓器的比例進(jìn)行分配。這里的比例即是并列變壓器容量的比例。

　　長(zhǎng)期以來，不同電源點(diǎn)的變電站低壓合環(huán)運(yùn)行一直沒有一個(gè)可靠的解決方案。因?yàn)槿绻?jiǎn)單地合上低壓側(cè)母聯(lián)開關(guān)，將造成無功和有功都可以通過線路從傳輸系統(tǒng)的一部分流向另一部分，或者說一臺(tái)變壓器所承擔(dān)的負(fù)載大于另一臺(tái)變壓器。而變壓器并列的無功平衡法使低壓合環(huán)運(yùn)行成為現(xiàn)實(shí)，使負(fù)載的無功流按照并列變壓器容量的比例進(jìn)行分配。相對(duì)于在二次側(cè)加裝備用電源自投（簡(jiǎn)稱備自投）裝置而言，低壓合環(huán)運(yùn)行在一次側(cè)從根本上提高了電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。

　　以某供電公司為例，近2年發(fā)生的4次110kV變電站停電事故中有3次都是由于備自投裝置的不正確動(dòng)作引起的。據(jù)該公司測(cè)算，如果在相應(yīng)110kV變電站米取10kV低壓合環(huán)運(yùn)行方式后，可將供電可靠性指標(biāo)提高約0.1個(gè)百分點(diǎn)至0.2個(gè)百分點(diǎn)，這對(duì)于提高供電可靠性意義重大。

　　4基于比較小循環(huán)電流原理的變壓器電壓控制裝置設(shè)計(jì)方案變壓器并列的循環(huán)電流控制是變壓器電壓控制裝置的主要功能，在不同容量變壓器或多臺(tái)變壓器并列的應(yīng)用中尤為重要。此外，與地區(qū)電壓/無功控制系統(tǒng)自動(dòng)電壓控制（AVC）的通信及協(xié)調(diào)控制、電壓無功控制（VQC）電容器控制，以及各類閉鎖控制等也是變壓器電壓控制裝置必不可少的基本功能。

　　如所示，主站或集控站AVC軟件將電壓計(jì)劃值以中心值及帶寬曲線的形式，經(jīng)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)下行至變壓器電壓控制裝置的綜合處理單元，綜合處理單元同時(shí)采集主變開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)及其他開關(guān)位置信號(hào)，以及主變高低壓側(cè)三相電流電壓主變開關(guān)位置信號(hào)母聯(lián)開關(guān)位置信號(hào)其他輔助開關(guān)量主變高低壓側(cè)電壓主變高低壓側(cè)電流其他模擬量低丨2號(hào)主變控制-卜“壓1號(hào)主變分接開關(guān)電機(jī)及部分重要饋線電流等模擬信號(hào)，經(jīng)快速高精度計(jì)算，將動(dòng)作命令分解成分接開關(guān)控制及電容器組投切控制2類，發(fā)送至相應(yīng)分接開關(guān)控制器或直接進(jìn)行電容器組的投切，控制計(jì)算策略包括9區(qū)圖及改良的17區(qū)圖控制等方式。綜合處理單元也對(duì)來自主站或集控站命令的正確性進(jìn)行校驗(yàn)，結(jié)合對(duì)變電站各類信息的處理，完成閉鎖控制。

　　集控站/調(diào)度中心I閉鎖控制I -1號(hào)電容器組2號(hào)電容器組并列環(huán)流檢測(cè)模塊1號(hào)主變2號(hào)主變低壓側(cè)電流低壓側(cè)電流2號(hào)主變分接開關(guān)電機(jī)基于比較小循環(huán)電流原理的變壓器電壓控制裝置的基本設(shè)計(jì)方案綜合處理單元發(fā)送至分接開關(guān)控制器的命令，包括電壓中心值、帶寬及延遲等參數(shù)，分接開關(guān)控制器根據(jù)這些參數(shù)完成對(duì)分接開關(guān)的控制。為保證對(duì)電壓反時(shí)限等控制的快速響應(yīng)以及對(duì)滑擋等緊急事件的處理，分接開關(guān)控制器自行獨(dú)立采集變壓器二次側(cè)電壓，在分接開關(guān)控制器與分接開關(guān)之間構(gòu)成閉環(huán)控制。

　　循環(huán)電流控制模塊中的平衡網(wǎng)絡(luò)裝置采集各主變二次側(cè)電流，從中分離出流經(jīng)各主變的循環(huán)電流分量，該循環(huán)電流分量輸入主變分接開關(guān)控制器，作為控制分接開關(guān)的條件之一。當(dāng)主變分接開關(guān)控制器采用比較小循環(huán)電流法進(jìn)行分接開關(guān)控制時(shí)，將通過調(diào)整分接頭開關(guān)的擋位，將循環(huán)電流控制到比較小；當(dāng)主變分接開關(guān)控制器采用無功平衡法進(jìn)行分接開關(guān)控制時(shí)，將通過調(diào)整分接頭開關(guān)的擋位，平衡流經(jīng)變壓器的無功流。比較小循環(huán)電流法和無功平衡法均使用相同的循環(huán)電流控制硬件模塊。

　　5結(jié)語比較小循環(huán)電流法解決了不同變比、阻抗及容量的變壓器并列，無功平衡法將并列的條件擴(kuò)展到高壓側(cè)不同電源點(diǎn)即低壓合環(huán)運(yùn)行等更廣泛的應(yīng)用范圍，將傳統(tǒng)變壓器并列對(duì)設(shè)備和運(yùn)行人員的工作量要求降到比較低，變壓器間的循環(huán)電流被控制到比較小，有利于提高變壓器控制的可靠性，延長(zhǎng)變壓器的使用壽命，降低損耗以及提高變壓器實(shí)際供電容量等。

　　采用比較小循環(huán)電流法或無功平衡法的變壓器電壓控制裝置，具備智能的分接頭控制功能，融入本地多重校核及智能閉鎖能力等高可靠性設(shè)計(jì)理念，符合區(qū)域AVC集中決策、分層分布控制的設(shè)計(jì)規(guī)范。

　　除應(yīng)用了并列等技術(shù)外，自動(dòng)電壓損失補(bǔ)償、反時(shí)限快速電壓控制以及多重保護(hù)及后備控制等，也率先在國(guó)內(nèi)變壓器控制中得到應(yīng)用。該裝置已在多個(gè)220kV及110kV變電站中成功投運(yùn)。