关于某工业厂房低压变压器两两并联运行的几点思考

关于某工业厂房低压变压器两两并联运行的几点思考

张超杨迎辉陈超

中国联合工程有限公司杭州310052

摘要：通过三相短路电流计算，分析了三个不同点三相短路时的最不利情况，确保变电所内低压塑壳断路器的额定运行短路极限分段能力足以分断预期的三相短路电流，完成了两台变压器并列运行的设计，最后提出了设计的不足并加以反思。

关键词：变压器；并列运行；三相短路电流；短路极限；分段能力

引言

因业主引进了新的生产工艺，需要对原有四台变压器及其出线柜进行利用，要求设计院考虑将上端来自于同一路10kV的两台变压器由分列运行改为并列运行，提高变压器运行的经济性及利用效率，并提高供电可靠性，但是对变电所内低压塑壳断路器的额定运行短路极限分段能力提出了新的要求。本文通过三相短路电流计算，为此次设计提供了理论依据。

1项目背景：

某工厂原有四台参数基本相同的SCB10-2500KVA，D，yn11，变压器，设置在一个变电所内，四台变压器接自两路互相独立的10kV进线，因业主引进了新的生产工艺，新生产工艺设备用电负荷呈现明显的峰谷特征。现业主需要对原有四台变压器及其出线柜进行利用，要求设计院考虑将上端来自于同一路10kV的两台变压器两两互联，提高变压器的利用效率，设计院针需对此需求提出解决方案。

工厂供电现状如下：

两路10kV专线进线，均来自同一上级变电所的两台主变，距离6-7公里。

进线方式：采用架空与电缆组合，进线电缆采用3*400平方铜芯电缆。

容量评估：电力部门提供每条线路带载容量为10000kVA，根据进线规格计算（不考虑温度折算系数）为10480kVA，上级电力系统短路容量为300MVA。

高压配电室开关配置情况：高压进线柜采用某型号1250A高压断路器，短路开断电流25kA。馈线柜采用某型号630A高压断路器，短路开断电流25kA。

低压配电室开关配置情况：变压器主开关采用某型号万能式框架断路器，短路开断电流100kA，低压馈线柜馈线开关采用某型号塑壳断路器，额定运行短路分断电流65kA。

2解决方案：

变压器两两并联，在变压器并联之前系统内串联10.5/10.5，S=10000kVA，增加系统的短路阻抗，降低系统的三相短路电流，将三相短路电流值与低压断路器的额定运行短路分断电流进行比较，使得三相短路电流小于低压断路器额定极限短路分断电流，满足变电所内馈线柜任意低压断路器有足够的分段能力去分断三相短路电流。根据电路等效思想，两台SCB10-2500，D，yn11的变压器分裂运行时，的低压塑壳断路器已经满足使用要求，足以分断该变压器低压侧的三相短路电流；现两台变压器并联，变压器短路阻抗减小，短路电流增大，需至少串联一个电气元件使得该系统短路阻抗与变压器分列运行时相同，在本项目中选择串联10.5/10.5，S=10000kVA，增加系统的短路阻抗。

现求解所串联的隔离变压器短路阻抗值，计算过程及结果如下：

分别绘制该配电系统的系统示意图和阻抗网络示意图如下图所示：

注：ZQt：高压馈电系统高压侧的短路阻抗

ZG：代表所串联隔离变压器的短路阻抗

ZTk：代表变压器并联之后的短路阻抗。

根据工业与民用供配电设计手册（第四版）P182计算公式，计算结果如下：

（1）对于SCB10-2500，D，yn11

（1）双绕组变压器的正序短路阻抗

（2）双绕组变压器的正序短路电阻

（3）双绕组变压器的正序短路电抗

（4）额定电阻电压分量百分数

代入数值计算如下：

3、考虑两台变压器并联，计算如下：

（一）考虑变压器的阻抗校正系数，计算公式如下；（公式来自于工业与民用供配电设计手册第四版P184）

其中：代入数值，计算如下故变压器并联运行时与分列运行时的短路阻抗差值为馈电网络的计算对称短路容量S=300MVA，馈电网络归算到变压器侧的阻抗代入数值，计算得：

三相短路电流计算

（1）对F1点进行三相短路电流计算

以S=300MVA进行计算，考虑最不利情况〞=

（2）对F2点进行三相短路电流分析：以S=300MVA进行计算，〞=

（3）对F3点进行三相短路电流分析：

以S=300MVA进行计算，考虑最不利情况，忽略母排阻抗对短路电流的影响，对F3点进行三相短路电流计算：〞=

4结论

当短路容量为300MVA时，串联阻抗电压为12.4%的10000kVA的隔离变压器时，两台SCB10-2500kVA，D，yn11变压器并联时，三相短路电流在短路容量为300MVA时小于65kA，满足变电所内低压塑壳断路器的额定运行短路极限分段能力足以分断预期的三相短路电流，满足使用需求。

5不足与反思

（1）两台变压器参数不可能完全相同，并联运行时可能在系统内部存在环流；

（2）串联隔离变压器短路阻抗过大，可能会导致变压器二次侧电压降低，可能需使用有载调压变压器，增大投资。

参考文献：

[1]中国航空规划设计研究总院有限公司.工业与民用供配电设计手册[S].中国电力出版社，2016

[2]中国机械业联合会.供配电系统设计规范GB50052[S].中国计划出版社，2010

[3]中国电力企业联合会.三相交流系统短路电流计算GB/T15544[S].中国标准出版社，2018