什麼是變壓器的短路阻抗？其大小對變壓器運行有何要求？

本篇文章主要講一下變壓器的短路阻抗以及短路阻抗的大小對變壓器運行有那些要求！

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)不相同的變壓器並列運行：

由於三相變壓器和單相變壓器的原理是相同的，為了便於分析，以兩臺單相變壓器並列運行為例來分析。由於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/a)]

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，由於循環電流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。這樣就造成並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並列運行時，由於循環電流Ic的存在，變壓器不能帶滿負荷，使總容量不能充分利用。

又由於變壓器的循環電流不是負荷電流，但它卻佔據了變壓器的容量，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過大而影響並列變壓器的正常工作，規定變比相差不宜大於0.5%

(二)阻抗電壓不等時變壓器並列運行：

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。也就是說當變壓器並列運行時，如果阻抗電壓不同，其負荷並不按額定容量成比例分配，並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，設兩臺變壓器並列運行，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並列運行時，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，使並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並列運行：

變壓器的接線組別反映了高低側電壓的相應關係，一般以鐘錶法來表示。當並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並列運行，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，兩臺變壓器並列運行將產生環流，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。變壓器並列運行常常遇到電壓比(變比)、百分阻抗不完全相同的情況，可以採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於短路的環流，甚至燒燬變壓器；因此，接線組別不同的變壓器不能並列運行。一般情況下，如果需將接線組別不同的變壓器並列運行，就應根據接線組別差異不同，採取將各相異名、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並列運行。

根據運行經驗，兩臺變壓器並列，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。