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變壓器并列運行的條件

       變壓器是電力網中的重要電氣設備，由于連續運行的時間長，為了使變壓器安全經濟運行及提高供電的可靠性和靈活性，在運行中通常將兩臺或以上變壓器并列運行。變壓器并列運行，就是將兩臺或以上變壓器的一次繞組并聯在同一電壓的母線上，二次繞組并聯在另一電壓的母線上運行。其意義是：當一臺變壓器發生故障時，并列運行的其它變壓器仍可以繼續運行，以保證重要用戶的用電；或當變壓器需要檢修時可以先并聯上備用變壓器，再將要檢修的變壓器停電檢修，既能保證變壓器的計劃檢修，又能保證不中斷供電，提高供電的可靠性。又由于用電負荷季節性很強，在負荷輕的季節可以將部分變壓器退出運行，這樣既可以減少變壓器的空載損耗，提高效率，又可以減少無功勵磁電流，改善電網的功率因數，提高系統的經濟性。
    變壓器并列運行理想的運行情況是：當變壓器已經并列起來，但還沒有帶負荷時，各臺變壓器之間應沒有循環電流；同時帶上負荷后各臺變壓器能合理地分配負荷，即應該按照它們各自的容量比例來分擔負荷。因此，為了達到理想的運行情況，變壓器并列運行時必須滿足下面一個條件：
    (1)各臺變壓器的電壓比(變比)應相同
    (2)各臺變壓器的阻抗電壓應相等
    (3)各臺變壓器的接線組別應相同。
    下面分析變壓器并列運行條件中某一條件不符合時產生的不良后果：
    (一)電壓比(變比)不相同的變壓器并列運行：
    由于三相變壓器和單相變壓器的原理是相同的，為了便于分析，以兩臺單相變壓器并列運行為例來分析。由于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，由于循環電流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。這樣就造成并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并列運行時，由于循環電流Ic的存在，變壓器不能帶滿負荷，使總容量不能充分利用。
    又由于變壓器的循環電流不是負荷電流，但它卻占據了變壓器的容量，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過大而影響并列變壓器的正常工作，規定變比相差不宜大于0.5%
    (二)阻抗電壓不等時變壓器并列運行：
    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。也就是說當變壓器并列運行時，如果阻抗電壓不同，其負荷并不按額定容量成比例分配，并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，設兩臺變壓器并列運行，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并列運行時，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，使并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并列運行：
    變壓器的接線組別反映了高低側電壓的相應關系，一般以鐘表法來表示。當并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并列運行，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，兩臺變壓器并列運行將產生環流，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。變壓器并列運行常常遇到電壓比(變比)、百分阻抗不*相同的情況，可以采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于短路的環流，甚至燒毀變壓器；因此，接線組別不同的變壓器不能并列運行。一般情況下，如果需將接線組別不同的變壓器并列運行，就應根據接線組別差異不同，采取將各相異名、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并列運行。
    根據運行經驗，兩臺變壓器并列，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。
    變壓器的短路阻抗是指二次側短路時，在一次側加一個電壓，使電流達額定值，這個電壓與額定電壓之比就是短路阻抗．也可以說這個電壓就是變壓器勵磁所需要的電壓。之所以叫阻抗，是因為可以用它來代表變壓器繞組的一個等效的阻抗值．短路阻抗在變壓器發生接地時可以限制短路電流．通常如果不計系統阻抗，而且把系統能量看作無窮大的時候，變壓器的短路電流可近似取額定電流乘上1與短路阻抗之商．比如說，高壓側電流為100A，短路阻抗為5％，那么高壓側可承受的短時短路電流就是2000A．
    樓上說的也很重要，當幾臺變壓器并聯運行時，除了電壓、連接組別、變比要相同外，短路阻抗也要盡量一致，否則會引起循環電流。

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CP 支持：

• 編程器/OP 通信

• S7 通信

• 開放式通信 (SEND/RECEIVE)

• PROFINET 通訊

• IT通訊

通信處理器可用于在 SIMATIC H 系統中實現冗余 S7 通信，并且通過與 S7-400 F-CPU 連接，用于實現故障安全應用 (PROFIsafe)。

優勢

• 支持介質冗余 (MRP) 并可在 SIMATIC S7-400 H 系統中使用，因此可取得較高工廠可用性

• 以下功能提供了佳維護支持

• 基于 Web 的診斷

• 通過廣域網或電話網絡 (ISDN) 進行遠程編程

• 通過 IT 網絡管理工具 (SNMP) 進行監控

• 無需編程設備即可更換模塊

• 通過以下方法，避免未經*訪問系統：

• 例如，通過強大的網絡工作站驗證，在一個自動化單元中實現任意設備的集中訪問保護

• 隨后可使用 CP 443-1，將現有 SIMATIC S7 系統連接到工業以太網，實現投資保護

應用

 CP 443-1 是用于工業以太網總線系統的 SIMATIC S7-400 的通訊模板。 由于其自身備有處理器，從而解除了 CPU 的通訊任務并有助于另加連接。

CP 443-1 允許 S7-400 和以下設備通訊：

• 編程設備、計算機、HMI 設備

• 主機 PC

• 其它 SIMATIC S7 系統

• SIMATIC S5 PLC

• 現場設備（PROFINET IO 設備）

• 第三方設備

注:
CP 443-1已經過認證，可與帶有 FW 5.1（或更高版本）的 SIMATIC S7-400 CPU 或帶有 FW V4.5 （或更高版本）的 H-CPU 的結合使用。與 CPU V4.x 或 V5.x 或 H-CPU V 4.0 結合使用時，CP 443-1 (EX20) 可使用其先前型號 CP 443-1 (EX11) 的功能。有關兼容性問題，請參見手冊。

設計

CP 443-1 提供了 SIMATIC S7-400 系統設計的全部優點：

• 緊湊型設計; 
  堅固的塑料外殼，正面有：

• 用于連接到 100 MBit/s 工業以太網的兩個 RJ45 接口，可通過“自動檢測/自動協商"功能來自動檢測數據傳輸速率；
  RJ45 接口具有工業兼容性，帶有附加套管，用于連接到 IE FC RJ45 插頭 180 或標準插接線

• 用于指示出每個交換機端口的運行與通訊狀態診斷的 LED

• 安裝容易： 
  CP 443-1 安裝在 S7-400 子機架上，并經過背板總線連接到其它模板 S7-400。

• CP 443-1可以不用風扇運行

• 與 IM 460/461 一起，CP 443-1 也可用于擴展機架內

• 模塊的更換無需使用編程設備 (PG)

• 用于指示出運行與通訊狀態的通用 LED 和端口 LED

功能

• 兩個 RJ45 端口，10/100 Mbps 全雙工/半雙工，通過集成式 2 端口交換機進行自動檢測和自動交叉

• 接口的通信服務：

• 開放式通信（TCP/IP 和 UDP）：使用 UDP 實現多點傳送，包括兩個接口之間的路由

• 編程器/OP 通信：通過 S7 路由實現網絡間通信

• S7 通訊（客戶端、服務器、多路復用），包括兩個接口之間的路由

• S7-400 H 系統的 S7 H 通信，現在還可以跨越網絡邊界 (ISO-on-TCP)

• 經認證的 PROFINET IO 控制器，具有實時性能（RT 和 IRT）

• 通過 DHCP、簡易 PC 工具或通過程序塊（例如 HMI）進行 IP 地址分配

• 介質冗余 (MRP)：

• 在采用環形拓撲結構的以太網網內，CP 支持介質冗余程序 MRP。MRP 用作 MRP 管理器和 MRP 客戶端。

• 豐富的診斷功能，可用于機架中的所有模板（包括圖形診斷，例如，拓撲結構）

• 支持 SNMP V1/V3，可集成到網絡管理系統中

• 通過可組態的 IP 訪問列表進行訪問保護

• 安全固件更新

• 剽竊檢測

• 按照 Achilles II 級標準進行認證
   

• 診斷和網絡管理：

• 安全機制：

• 使用 STEP 7 V5.5 SP2 對所有功能進行組態；
  使用 STEP 7 Professional V11，僅可對先前型號 CP 443-1 (6GK7 443-1EX20-0XE0) 的有限功能進行組態

• 使用 AG_SSEND (FC53)、AG_SRECV (FC63)、TSEND (FB63)、TRCV (FB64)、TCON (FB65) 和 TDISCON (FB66) 塊時，必須注意以下信息：

• 無需編程器即可進行模塊更換:所有信息均可存儲在 CPU 中