變壓器并列運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，該問題在變電站擴容時，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)不同電源點而分列但低壓側(cè)需并列運行的需要。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，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。本文針對變壓器并列的循環(huán)電流控制問題，設(shè)計出循環(huán)電流檢測分析模型，定量分離出負載電流及循環(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控制及并列裝置中，通過對有載調(diào)壓分接頭的控制將循環(huán)電流降低到比較小，并可實現(xiàn)多臺變壓器的并列控制。

　　由比較小循環(huán)電流法擴展而來的無功平衡法，是解決1變壓器并列運行的循環(huán)電流分析1.1雙變壓器并列分析模型首先確定2臺變壓器并列的基本條件和并列分析的研究目的如下：2臺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)揮其控制負荷母線電壓的基本功能；設(shè)計出循環(huán)電流檢測分析模型，定量分離負載電流及循環(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行，使變壓器之間的循環(huán)電流比較小。

　　國內(nèi)有載調(diào)壓變壓器通常具有17個擋位，對負荷側(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為負荷側(cè)的額定電壓）。該等式說明，在變壓器獨立運行時，每對其分接開關(guān)調(diào)整一個擋位，將會對其負荷側(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臺或者更多臺變壓器并列運行時，其中某一臺主變的分接頭開關(guān)的調(diào)整與負荷側(cè)電壓的變化不是線性對應(yīng)的關(guān)系。

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

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

　　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，獨立運行的分接頭變壓器控制器會轉(zhuǎn)換至不同的分接頭位置。

　　1.循環(huán)電流計算及經(jīng)濟效益分析以2臺變壓器運行在分接頭彼此相差1個擋位時的情況示例，這里，2臺變壓器二次側(cè)的電壓差異會形成循環(huán)電流，此循環(huán)電流大小受2臺變壓器的阻抗影響。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)動電壓V=1.25%X此，一個分接頭位置差異形成的循環(huán)電流/c=V/Zc=?201A.無論負荷多大，該循環(huán)電流都存在于系統(tǒng)中。它附加在負荷電流上，循環(huán)電流導(dǎo)致線就上述問題進行更深入的探討，可考慮每臺主變壓器承載負荷為20MVA，負荷功率因數(shù)cos=0.8，分接頭位置相差一個擋位。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臺變壓器線圈為純電抗，因此，可簡化地將流經(jīng)這2臺變壓器線圈的循環(huán)電流看做一201A及201A.這時，用于研究的該系統(tǒng)簡化為所示模型。

　　1號主變一。

　　Zt=0.18Q一個分接頭差異對應(yīng)的電壓、2號主變根據(jù)負荷及單步分接頭差異分配電流1號變壓器、2號變壓器的實際負載分別為總負荷僅為40000kVA.由此可見，2臺變壓器的帶載效率有所降低。另外，考慮到變壓器負載損耗與通過其自身電流的平方成正比，通過相同的計算過程后，2臺變壓器的負載總損耗也會因循環(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)以實際案例說明。某220kV變電站有3臺有載調(diào)壓變壓器并列運行，1號主變90MVA、2號主變120MVA、3號主變90MVA，由于在顯示阻抗及變比上的差異，在實施本項目前實測循環(huán)電流為69.A，實施本項目后，當2號主變分接頭相差一個擋位時，產(chǎn)生的反向抵消循環(huán)電流大小為24.81A，在相差3個擋位時，循環(huán)電流降低到4.9A，減小循環(huán)電流64.A，實施比較小循環(huán)電流法并列的效果顯著。如果電費以0.35元/（kWh）計算，一年僅此一項可產(chǎn)生的經(jīng)濟效益為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)的核心是檢測不平衡電流的一個稱為平衡網(wǎng)絡(luò)裝置的電路。平衡網(wǎng)絡(luò)裝置從負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臺變比相同的TA，該電路的特點就是2臺TA的次級線圈是串聯(lián)的（TA1次級線圈的同名端連接TA2次級線圈的非同名端）。由于次級線圈串聯(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）。

　　將并列運行的平衡網(wǎng)絡(luò)裝置用于2臺變壓器的比較簡便的方法如所示（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TA主回路中的電流與K1和K2的初級繞組中的電流也應(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的二級繞組中的電流也應(yīng)不相等，以反映變壓器負荷的不平衡狀態(tài)。但是，K1和K2的初級繞組中的電流仍須保持相等，則負荷電流通過跟蹤不平衡電流的路徑，可確定2個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臺變壓器并列運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個及以上并列運行變壓器的循環(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)電流法適用于對具有2個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：當并列變壓器的初級繞組連接自不同的傳輸線，即高壓側(cè)分列運行；分接頭位置改變時，并列變壓器的相對阻抗有較大的變化。

　　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）只會引起無功改變而不會引起有功改變。

　　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)以分擔負載母線上的無功負載（也正如有功負載）。既然各變壓器分擔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影響對分接頭位置的選擇。進一步，變壓器的并列取決于其分擔無功的情況，而無需顧及有功。

　　無功平衡法將使變電站負載的無功流在并列變壓器中以合適的等級分擔。需要注意的是，當比較小循環(huán)電流法中不同阻抗的等容量變壓器并聯(lián)運行時，需要輔助TA的變比相對應(yīng)，而在無功平衡法中就不需要這種對應(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)電流從變壓器的負載電流中區(qū)分出來。

　　3.3電源側(cè)分列（低壓合環(huán)）運行電源側(cè)分列（低壓合環(huán)）運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的負載大于其他線路。斷路器打開時，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，功率流會試圖通過變壓器，盡管會被回路中變壓器阻抗所限制。

　　關(guān)于，有以下幾點說明：如果A和C均斷開，即2臺變壓器獨立運行；如果A和C均閉合，即2臺變壓器并列運行，此時可采用比較小循環(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臺變壓器構(gòu)成不同電源點的低壓合環(huán)并列運行，此時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，因為變壓器阻抗主要為電抗，/c可以從分接頭步進電壓和變壓器阻抗計算求得；有功功率不能通過分接頭的位置來控制，但可以通過對變壓器相對阻抗或者電壓相位的改變進行有效控制。

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

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

　　長期以來，不同電源點的變電站低壓合環(huán)運行一直沒有一個可靠的解決方案。因為如果簡單地合上低壓側(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，或者說一臺變壓器所承擔的負載大于另一臺變壓器。而變壓器并列的無功平衡法使低壓合環(huán)運行成為現(xiàn)實，使負載的無功流按照并列變壓器容量的比例進行分配。相對于在二次側(cè)加裝備用電源自投（簡稱備自投）裝置而言，低壓合環(huán)運行在一次側(cè)從根本上提高了電網(wǎng)運行的安全性。

　　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作引起的。據(jù)該公司測算，如果在相應(yīng)110kV變電站米取10kV低壓合環(huán)運行方式后，可將供電可靠性指標提高約0.1個百分點至0.2個百分點，這對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軟件將電壓計劃值以中心值及帶寬曲線的形式，經(jīng)變電站自動化系統(tǒng)下行至變壓器電壓控制裝置的綜合處理單元，綜合處理單元同時采集主變開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)及其他開關(guān)位置信號，以及主變高低壓側(cè)三相電流電壓主變開關(guān)位置信號母聯(lián)開關(guān)位置信號其他輔助開關(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號主變控制-卜“壓1號主變分接開關(guān)電機及部分重要饋線電流等模擬信號，經(jīng)快速高精度計算，將動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)控制器或直接進行電容器組的投切，控制計算策略包括9區(qū)圖及改良的17區(qū)圖控制等方式。綜合處理單元也對來自主站或集控站命令的正確性進行校驗，結(jié)合對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號電容器組2號電容器組并列環(huán)流檢測模塊1號主變2號主變低壓側(cè)電流低壓側(cè)電流2號主變分接開關(guān)電機基于比較小循環(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)完成對分接開關(guān)的控制。為保證對電壓反時限等控制的快速響應(yīng)以及對滑擋等緊急事件的處理，分接開關(guān)控制器自行獨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。當主變分接開關(guān)控制器采用比較小循環(huán)電流法進行分接開關(guān)控制時，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；當主變分接開關(guān)控制器采用無功平衡法進行分接開關(guān)控制時，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展到高壓側(cè)不同電源點即低壓合環(huán)運行等更廣泛的應(yīng)用范圍，將傳統(tǒng)變壓器并列對設(shè)備和運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，延長變壓器的使用壽命，降低損耗以及提高變壓器實際供電容量等。

　　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)計理念，符合區(qū)域AVC集中決策、分層分布控制的設(shè)計規(guī)范。

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