DOI:10.16545/j.cnki.cmet.2013.05.017
2013年第5期煤矿机电
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110kV 及以下变电站主变压器运行方式的选择*
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陈燕来，张红记，张建卓
（1．重庆合川供电公司，重庆401520；2．霍州煤电综合项目部，山西吕梁033200；
3．辽宁工程技术大学机械工程实验中心，辽宁阜新123000）
摘要：变压器运行方式的合理选择，对确保设备和电网的安全稳定运行至关重要。通过对110kV 及以下降压变电站主变压器并列运行和负荷侧分列运行两种方式优缺点的分析，提出了根据电网和设备的情况，充分对比各种方式的优劣，尽可能选择最符合当地实际的运行方式，以达到最优的运行效果。关键词：
主变压器；运行方式；供电安全
中图分类号：TM732文献标识码：B
文章编号：1001－0874（2013）05－0077－05
Selection of 110kV and Under Substation
Main Transformer Operation Mode
Chen Yanlai 1，Zhang Hongji 2，Zhang Jianzhuo 3
（1．Chongqing Hechuan Power Supply Company ，Chongqing 401520，China ；
2．Comprehensive Project Department of Huozhou Coal Electricity Group Co．，Ltd．，Lüliang033200，China ；3．Mechanical Engineering Lab Teaching Center ，Liaoning Technical University ，Fuxin 123000，China ）
Abstract ：It is important to reasonable select transformer operation mode ，which ensures the safe and stable
operation of power and the related devices．Analyzes the advantages and disadvantages of two modes ，one is parallel operation of 110kV and the under substation main transformer ，the other is loading separate operation model．Proposes that according to the situation of power and the devices ，compares the various methods ，as far as possible to choose the operation mode of the most compatible mode that along with the local condition ，in order to achieve the optimization effect．Keywords ：
main transformer ；operation mode ；safe power supply
0引言1变压器的运行方式形式
110kV 电压等级变压器大部分为终端变压器一旦发生故障后突然切除，对供电可靠性及质量有较大影响，而且变压器造价昂贵，发生故障遭到损坏后，其检修难度大、时间长，会造成很大的经济损失。110kV 及以下降压变电站一般均具有两台以因此，
上的主变压器，负荷侧母线一般采用单母线分段形式。主变的运行方式，对提高供电可靠性至关重要。
*霍州煤电高层专业人才实践工程资助项目（HMGS201221）
以图1为例，对目前110kV 及以下降压变电站
主变压器采用的4。1．1
主变压器电源侧和负荷侧均分列运行
161、162、101、102、901、902开关如图1所示，
112、912开关备用，运行，进线1通过1B 供10kVI 段母线负荷，进线2通过2B 供10kVII 段母线负10kV 母线通过分段备自投装置来提高供电可荷，
靠性。这种运行方式相当于线路变压器组运行方式，其两条电源进线必须同时运行，受电源进线运行方式限制较大，主要缺点是倒换不灵活。例如，为防止电磁环网10kV 母线倒电源时，不能直接通过
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煤矿机电2013年第5期
912开关关上并列10kV 的I 、II 段母线，而必须先合上112开关后才能通过912开关执行10kV 的I 、II 段母线并列操作。因此，这种运行方式供电企业一般很少采用
。
通常，变压器并列运行对于提高供电可靠性有
实际上是一种认识上的误区。着不可比拟的优越性，
在某些情况下其缺点可能大于优点，故如何选择运
需要根据实际情况来确定。行方式，33．1
变压器并列运行分析主要优点
1）并列运行的变压器中有一台损坏时，只要迅
速地将其从电网中切除，其它变压器仍可正常对负负荷的供电除受到短路影响造成电压短时荷供电，降低外，不会有停电情况的发生。例如图1中1B 、2B 并列运行，当1B 故障后，继电保护装置自动将1B 从系统中切除，2B 继续对10kV 的I 、II 段母线
变压器运行方式示意图
图1
1．2部分主变压器运行
在负荷较轻时采用主要是根据负荷实际情况，
部分主变压器备用，部分主变压器运行的经济运行2B 备用（102、902开关均方式。如图1中1B 运行，
1B 同时供10kV 的I 、II 段母线负荷。这种断开），
但存在供电安全可靠运行方式可减少变压器损耗，
性低的缺点。一个变电站一般至少保持两台主变压器运行，只有对具有三台及以上主变压器的变电站，才会酌情考虑这种运行方式。1．3
主变压器电源侧和负荷侧均并列运行
101、102、901、902、112、912开关如图1所示，
1B 、2B 共同对10kV 的I 、II 段母线负荷供电。运行，
主变压器电源侧并列运行，负荷侧分列运行
101、102、901、902、112开关运行，如图1所示，
10kV 的I 、II 段母线不会出现停电的情况。供电，
2）检修某台变压器时，可直接将该台变压器退出运行，不影响其它变压器和负荷正常运行，减少检修时的操作步骤和操作时间。
3）当某台变压器单独对一段母线供电容量不足时，采用变压器并列运行方式可以满足负荷的要
2B 的容量均为31500kVA ，求。例如图1中1B 、而10kV 的I 段负荷为33000kW ，10kV 的2段负荷此时采取变压器并列运行的方式可满为12000kW ，足负荷的要求。
3．2存在缺点
1）变压器并列运行后负荷侧母线短路电流增可能出现短路电流超标的情况。以110kV 花果大，
山变电站为例，其主接线图与图1相同，两台主变压器容量均为63000kVA ，短路阻抗U s =10．55%，110kV 母线最大方式等值正序阻抗标幺值（100MVA 基准）为0．0452。主变压器并列运行和分列10kV 母线最大短路电流计算结果见表1。运行时，
表1
10kV 母线最大短路电流
10kV 母线最大短路
电流/kA42．6725．86
1．4
912开关备用，1B 、2B 分别供10kV 的I 、II 段母线
10kV 母线主要是通过分段备自投装置来提负荷，
高供电可靠性。
上述的4种不同运行方式中，目前供电企业变4两种运行方式，以下将重点对电站主要采取第3、
这两种运行方式的优缺点进行分析。2
变压器并列运行的基本条件
主变运行方式
10kV 均并列运行主变压器110kV 、
主变压器110kV 并列、
将两台或多台变压器各侧的同极性端子之间通
称为变压器的并列过母线连接在一起的运行方式，
运行。按变压器运行规程，变压器如要采取并列运
［1-2］：行的方式，应满足以下几个基本条件
1）联接组（组别）标号相同；
2）电压比相等；3）短路阻抗基本相等。
10kV 分列并列运行
10kV 母从表1看出，当主变压器并列运行时，
线最大短路电流高达42．67kA ，而站内设备按短路电流31．5kA 选择，短路电流出现严重超标情况。
2）变压器并列运行后，由于变压器的分流作用将引起按整定计算规程计算的主变压器后备保护灵
敏度降低，保护范围缩短。以110kV 花果山变电站主变压器10kV 侧后备保护为例，变压器各侧后备母线、母线上的出线保护的主要作用是作为变压器、及其它元件的后备保护，由于110kV 及以下电网继电保护采用远后备原则，一般要求变压器后备保护
［3-4］
。花果山在出线末端短路时具有一定的灵敏度
1B 、2B 的10kV 侧后备保护均采用复合电压过流保
护，其电流元件按躲过变压器最大允许负荷电流整定，低电压元件按躲过正常运行时可能出现的低电压整定，负序电压元件按躲过正常运行时的不平衡电压整定。定值计算结果：
CT =4000/5）：6A ；电流元件（二次值，PT =10/0．1）：低电压70V ，电压元件（二次值，
负序电压6V 。
花果山变电站110kV 母线最小方式等值正序
10kV 出线阻抗标幺值（100MVA 基准）为0．1178，
供电半径按架空线1km ，电缆2km 计算。当主变
10kV 出线末端故障，并列运行和分列运行时，主变压器10kV 侧后备保护灵敏度校验结果见表2。由
10kV 分列运行方式下，表2看出，主变压器10kV 后备保护灵敏度远高于并列运行方式，基本能满足
远后备保护灵敏度要求，而在主变压器并列运行方10kV 线路末端故障时主变压器10kV 后备式下，
保护灵敏度仅为0．7，已不能满足出线远后备保护的要求。
表2
花果山主变压器10kV 侧后备保护灵敏度校验结果
10kV 出线末端故障时
主变运行方式
主变压器10kV 后备保护灵敏度电流元件
并列运行10kV 分列运行
0．71．25
低电压元件
11．14
负序电压元件
1．692．46
第I 段不能保护线路的全长，要想于0．5s 内快速切
除故障，就必须确保电流II 段有一定的灵敏度
。
图2龙市变电站一次接线图
高龙站35kV 母线最大方式等值正序阻抗标幺
以下同）为0．52，最小方式等值值（100MVA 基准，
35kV 高市线阻抗标幺值正序阻抗标幺值为0．74，
2B 阻抗标幺值均为1．24。龙龙市站1B 、为0．42，
市站主变压器并列运行和10kV 分列运行两种运行
按可靠躲过龙市站10kV 母线故障原则计方式下，
算的高龙站高市362电流II 段的整定值（一次值）
和灵敏度校验，其结果见表3。
表3
高龙站35kV 高市362电流II 段计算结果
电流II 段定值/A1300930
电流II 段时限/s0．50．5
灵敏度0．891．25
龙市站主变运行方式并列运行
10kV 分列运行
从表3看出，主变压器并列运行方式下电流II 段计算值达1300A ，保护灵敏度仅为0．89，远不能满足灵敏度的要求，相当多的故障情况下只能依靠
其时限长达1．4s ，延长了故障电流III 段保护动作，
切除时间。当10kV 分列运行方式下，电流II 段计
算值下降到930A ，灵敏度提升到1．25，虽仍未达到1．5的规程要求值，但绝大多数故障情况下能保证
保护性能得到显著提升。保护于0．5s 内动作，
4）当不满足n －1原则前提下，在并列运行的变压器中有一台损坏从电网中切除时可能引起剩余
变压器过负荷，同时由于主变压器保护一般未配置过负荷联切功能，大多数情况下这种过负荷状况不能通过自动切除部分负荷消除，只能采取人工拉闸方式来解决，这可能造成变压器较长时间严重过负
对变压器的健康状况造成影响。以图1为荷运行，
2B 的容量均为31500kVA ，10kV 的I 例，假定1B 、
10kV 的II 段母线负荷为段母线负荷为25000kW ，
20000kW ，功率因数为0．95。当1B 故障被切除
2B 负载系数将达到45000/0．95/31500=1．5，处时，
于严重过载运行状态。
3）变压器并列运行后将引起按整定计算规程
特别是电流II 段保护计算的上级线路第II 段保护，
保护范围缩短。以35kV 高市线电流灵敏度降低，
II 段保护为例说明，图2是35kV 龙市变电站一次接线示意图，其由110kV 高龙站35kV 高市线供电。高龙站35kV 高市线362配置有三段式电流保护，其第Ⅰ段按可靠躲过线路末端最大短路电流整定，时限0s ；第II 段按可靠躲过龙市站10kV 母线故障整定，时限与龙市站主变差动保护配合取0．5s ；第III 段按可靠躲过最大允许负荷电流整定，
［3-4］
。显然时限与龙市站主变后备保护配合取1．4s
5）任一段负荷侧母线近区短路故障时，将造成并列运行的其它母线电压大幅度降低，对非故障母线负荷的电压质量有短时的较大影响。以龙市站为
2B 主变压器并列运行时，10kV 的I 母线例，当1B 、发生金属性短路，电压降为0，同时将导致无故障的
10kV 的II 母线电压也降为0。由于35kV 及以下母线一般未配置专用母线保护，母线故障时靠变压器后备保护动作来切除，故需要1s 甚至更长的时II 段间才能将10kV 分段开关跳开，使10kV 的I 、母线隔离。在此期间10kV 的II 母线负荷的电压质量受到很大影响。如果龙市站主变压器采用10kV 分列运行方式，当10kV 的II 母线发生金属性短路时，此时10kV 的II 母线电压最低可能降到63%U 75%U 。很显然，分列运行方式非故障母线负荷的电压质量受到的影响较小。
6）此外，由于各段负荷母线可能有不同的电压要求，并列运行时还可能给电压调整带来一定的困难。44．1
变压器负荷侧分列运行分析
主要优点
1）可以降低负荷侧母线短路电流，有利于设备
10kV 的I 段母线失去电压后先追跳901开关，确认
901开关断开后再合上分段912开关，由2B 恢复对10kV 的I 段母线供电。
2）负荷侧分列运行时的供电可靠性主要依靠备用自投装置来进行保证。在变压器故障情况下，如备用自投装置不能正确动作，将会造成该变压器所供母线负荷停电。
3）检修某台变压器时，涉及变压器的负荷转移
操作步骤较多，操作时间也较和备自投装置的投退，长。5
结语
通过对变电站主变压器两种运行方式的分析比
较看出，并列运行的主要优点在于确保负荷连续不间断供电，而其缺点主要是引起短路电流增大和影响继电保护装置性能的发挥。负荷侧分列运行的主要优点在于限制短路电流，改善继电保护装置性能，缺点是通过备自投切换电源期间会造成部分负荷短时停电。在实际工作中如何确定变压器的运行方式，应遵循以下原则：
1）首先确认变压器并列运行是否会引起短路则应选择负荷侧分列运行方式，电流超标。如超标，
以降低短路电流。此时如某台变压器单独对I 段母线供电容量不够，只能采取负荷调整或主变压器增容的方式加以解决。
2）如短路电流未超标，则看负荷侧是否装有备用自投装置。如未装设，则应采取并列运行方式。
3）如负荷侧装有备用自投装置，再看负荷侧分列运行时各台主变压器能否满足负荷的供电容量要
应采取并列运行方式。求。如不满足，
4）如荷侧分列运行时各台主变压器能否满足
负荷的供电容量要求，这时应结合用户供电可靠性要求，保护装置性能发挥，变压器调压等各方面因素综合判断，对比两种方式的优劣，合理进行选择。对于一般变电站来说，如分列运行对于改善保护装置性能有显著作用，则推荐采用负荷侧分列运行方式。
参考文献：
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M ］．北京：中国电力出版社，2000．计算［
的安全稳定运行。
2）分列运行不存在变压器的分流，可有效提高增加保护范围。分列运主变压器后备保护灵敏度，
特别是电流II 段保护定行可改善上级线路第II 段，
值，提升其灵敏度，保护性能得到显著提升。
3）在不满足n －1原则前提下，当运行中主变压器中有一台损坏从电网中切除时，可能引起剩余变压器过负荷。负荷侧分列运行方式可以依靠过负荷联切功能，将部分不重要的负荷切除，防止变压器过负荷和确保重要负荷的正常供电。
4）任一段负荷侧母线近区短路故障时，由于变
一般情况下主变压器高压侧残压压器的阻抗较大，
较高，对于分列运行的其它负荷母线电压质量影响
较小，同时对于有不同电压要求的各段负荷母线来说，分列运行时还有利于进行电压调整4．2存在缺点
［5-7］
。
1）负荷侧分列运行的变压器中有一台损坏时，
将造成该变压器所供母线负荷停电。例如图1中1B 、2B 的10kV 侧分列运行，当1B 故障后，继电保
10kV 的I 段母线护装置自动将1B 从系统中切除，
停电。如10kV 配置有分段备自投装置，装置判断
VB 软件在井下低压电网短路计算中的应用
张天宇
（河南工程技术学校，河南焦作454000）
摘
短路电流计算是电气设备选择、继电保护装置整定、供电系统结线及运行方式的重要依
采用了VB 计算软件。该软件界面清晰，易于操作，便于据。针对具体计算过程耗时费力等问题，
要：
技术人员掌握。通过实例计算，验证了该计算软件的有效性和实用性。
关键词：低压电网；短路电流计算；VB 计算软件中图分类号：TP317
文献标识码：B
文章编号：1001－0874（2013）05－0081－02
Application of VB Software in Short-Circuit Calculation of
Underground Mine Low Voltage Grid
Zhang Tianyu
（Henan Engineering Technology College ，Jiaozuo 454000，China ）
Abstract ：The short circuit calculation is the important basis of electrical equipment choice ，protection device
tuning ，line mixed in power system and the operation ways．According to the problems that long time and hard in specific calculation process ，the VB software is adopted．The display of the software is clear ，operate easily ，which conveniently for technic persons to master．Through the calculation ，the effectiveness and practicability of this VB software is being testified．Keywords ：
low voltage power net ；short-circuit current calculation ；VB software
0引言1短路计算的分类
目前，中小型煤矿企业中，机电科技术人员主要靠计算公式完成短路电流计算，而公式计算中要求技术人员清晰计算公式及各字母含义，同时短路计算中要进行大量的数值运算，具体计算过程耗时耗力，相对专业素质较低的煤矿技术人员而言，快速准确得完成这项工作有较大的难度。而采用计算功能强大的Visual Basic 计算软件，便可解决上述难题，并能实现短路计算可视化，这将为井下低压电网安全可靠运行提供有力的保障。
井下低压电网在运行过程中发生的最严重故障
为短路故障（简称为短路）。其基本类型有对称短路和不对称短路，本文主要介绍为不对称短路中的两相短路电流计算，对称短路计算只需将本软件计算结果乘以1．15即可。
短路计算中的短路点有近点与远点之分，一般将变电所内的短路点视为近点，变电所外的短路点视为远点，如此划分后，可简化软件编程及技术人员的操作。
檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿
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作者简介：陈燕来（1970－），男，工程师。1992年毕业于四川大学（原成都科技大学）电力工程系，现在重庆市合川区供电公司电力调度控制中心从事技术工作。
（收稿日期：2013－05－22；责任编辑：姚克）