а — для группы У/Д — 11; б — для группы У/Д — 5

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 5

Аналогично от основной группы 6 путем круговой перемаркировки получают производные группы 10 и 2, от основной группы 11 — производные группы 3 и 7, от- основной группы 5 — производные группы 9 и 1.

Основные группы соединения имеют некоторое преимущество перед производными, так как предусматривают одноименную маркировку выводов обмоток, расположенных на одном стержне. Это уменьшает вероятность ошибочных присоединений. Однако не все группы соединения имеют практическое применение в трехфазных трансформаторах. ГОСТ определяет схемы и группы соединения, применяемые для силовых двухобмоточных трансформаторов общепромышленного назначения (рис. 10.5).

Соединяя обмотки НН в зигзаг в сочетании с соединением обмотки ВН в звезду или треугольник, можно получить практически любой угол сдвига фаз между ЭДС обмоток ВН и НН. Этого достигают разделением обмотки НН на две части с различным соотношением витков в этих частях, а следовательно, и с различным значением угла. При изготовлении или в процессе эксплуатации трансформаторов иногда возникает необходимость в опытной проверке группы соединения. Существует несколько методов такой проверки, но наиболее распространены методы фазометра и вольтметра.

Рис. 10.5. Схемы и группы соединения обмоток трехфазных двухобмоточных трансформаторов

Параллельная работа трансформатора

Параллельной работой двух или нескольких трансформаторов называется работа при параллельном соединении их обмоток как на первичной, так и на вторичной сторонах. При параллельном соединении одноименные зажимы трансформаторов присоединяют к одному и тому же проводу сети (рис. 11.1, а).

Применение нескольких параллельно включенных трансформаторов вместо одного трансформатора суммарной мощности необходимо для обеспечения бесперебойного энергоснабжения в случае аварии в каком-либо трансформаторе или отключения его для ремонта. Это также целесообразно при работе трансформаторной подстанции с переменным графиком нагрузки, например, когда мощность нагрузки значительно меняется в различные часы суток. В этом случае при уменьшении мощности нагрузки можно отключить один или несколько трансформаторов для того, чтобы нагрузка трансформаторов, оставшихся включенными, была близка к номинальной. В итоге эксплуатационные показатели работы трансформаторов (КПД и соsφ ₂) будут достаточно высокими.

Рис. 11.1. Включение трансформаторов на параллельную работу

Для того чтобы нагрузка между параллельно работающими трансформаторами распределялась пропорционально их номинальным мощностям, допускается параллельная работа двухобмоточных трансформаторов при следующих условиях:

1. При одинаковом первичном напряжении вторичные напряжения должны быть равны. Другими словами, трансформаторы должны иметь одинаковые коэффициенты трансформации: k₁=k₁₁=k₁₁₁=…. При несоблюдении этого условия, даже в режиме х. х., между параллельно включенными трансформаторами возникает уравнительный ток, обусловленный разностью вторичных напряжений трансформаторов (рис.11.2, а):

(11.1)

где Z_k1 и Z_k2 — внутренние сопротивления трансформаторов.

При нагрузке трансформаторов уравнительный ток накладывается на нагрузочный. При этом трансформатор с более высоким вторичным напряжением х.х. (с меньшим коэффициентом трансформации) оказывается перегруженным, а трансформатор равной мощности, но с большим коэффициентом трансформации — недогруженным. Так как перегрузка трансформаторов недопустима, то приходится снижать общую нагрузку. При значительной разнице коэффициентов трансформации нормальная работа трансформаторов становится практически невозможной.

Рис.11.2.Появление напряжения ∆ U при несоблюдении условий включения тарнсформаторов на параллельную работу

Однако ГОСТ допускает включение на параллельную работу трансформаторов с различными коэффициентами трансформации, если разница коэффициентов трансформации не превышает ±0, 5 % их среднего значения:

(11.2)

где — среднее геометрическое значение коэффициентов трансформации.

2. Трансформаторы должны принадлежать к одной группе соединения. При несоблюдении этого условия вторичные линейные напряжения трансформаторов окажутся сдвинутыми по фазе относительно друг друга и в цепи трансформаторов появится разностное напряжение Δ U, под действием которого возникнет значительный уравнительный ток. Так, если включить на параллельную работу два трансформатора с одинаковыми коэффициентами трансформации, но один из них принадлежит к нулевой (Y/Y— 0), а другой — к одиннадцатой (Y/Δ — 11) группам соединения, то линейное напряжение U₂₁ первого трансформатора будет больше линейного напряжения U₂₁₁второго трансформатора в раз U₂₁/U₂₁₁= . Кроме того, векторы этих напряжений окажутся сдвинутыми по фазе относительно друг друга на угол 30° (рис. 11.2, б). В этих условиях во вторичной цепи трансформаторов появится разностное напряжение Δ U. Для определения величины Δ U воспользуемся построениями рис. 11.2, б: отрезок ОА равен U₁₁/2 или, учитывая, что U₂₁₁=U₂₁/ , получим ОА=0, 5U₂₁. Следовательно, треугольник, образованный векторами напряжений равнобедренный, а поэтому разностное напряжение Δ U=U₂₁₁. Появление такого разностного напряжения привело бы к возникновению во вторичной цепи трансформаторов уравнительного тока, в 15—20 раз превышающего номинальный ток нагрузки, т.е. возникла бы аварийная ситуация. Величина Δ U становится еще большей, если трансформаторы принадлежат нулевой и шестой группам соединения (Δ U=2U₂), так как в этом случае векторы линейных вторичных напряжений окажутся в противофазе.

3. Трансформаторы должны иметь одинаковые напряжения к. з.: u_k1=u_k11=u_k111….Соблюдение этого условия необходимо для того, чтобы общая нагрузка распределялась между трансформаторами пропорционально их номинальным мощностям.

С некоторым приближением, пренебрегая токами х.х., можно параллельно включенные трансформаторы заменить их сопротивлениями к.з. Z_k1 и Z_k11 и тогда от схемы, показанной на рис.11.3, а, можно перейти к эквивалентной схеме (рис. 11.3, б). Известно, что токи в параллельных ветвях распределяются обратно пропорционально их сопротивлениям:

(11.3)

Умножим обе части равенства (11.3) на I_11номU_ном/(I_1номU_ном), левую часть — на U_ном/U_ном а правую часть — на 100/100, получим

Затем преобразуем полученное равенство, имея в виду следующее: I_1номU_ном=S₁ и I_11номU_ном=S₁₁ — фактическая нагрузка первого и второго трансформаторов соответственно, В.А; I_1номU_ном=S_1ном и I_11номU_ном=S_11ном — номинальные мощности этих трансформаторов, В.А; (I_1номZ_k1/U_ном)100=u_1k и (I_11номZ_k11/U_ном)100=u_11k — напряжения к.з. трансформаторов, %. В результате получим

(11.4) или

(11.5)

где — соответственно относительные мощности (нагрузки) первого и второго трансформаторов.

Из соотношения (11.5) следует, что относительные мощности (нагрузки) параллельно работающих трансформаторов обратно пропорциональны их напряжениям к.з.- Другими словами, при неравенстве напряжений к.з. параллельно работающих трансформаторов больше нагружается трансформатор с меньшим напряжением к. з. В итоге это ведет к перегрузке одного трансформатора (с меньшим u_к) и недогрузке другого (с большим u_к). Чтобы не допустить перегрузки трансформатора, необходимо снизить общую нагрузку. Таким образом, неравенство напряжений к.з. не допускает полного использования параллельно работающих трансформаторов по мощности.

Рис. 11.3. К понятию о распределении нагрузки при параллельной работе трансформаторов

Учитывая, что практически не всегда можно подобрать трансформаторы с одинаковыми напряжениями к. з., ГОСТ допускает включение трансформаторов на параллельную работу при разнице напряжений к. з. не более чем 10% от их среднего арифметического значения. Разница в напряжениях к.з. трансформаторов тем больше, чем больше эти трансформаторы отличаются друг от друга по мощности. Поэтому » ГОСТ рекомендует, чтобы отношение номинальных мощностей трансформаторов, включенных параллельно, было не более чем 3: 1.

Помимо соблюдения указанных трех условий необходимо перед включением трансформаторов на параллельную работу проверить порядок чередования фаз, который должен быть одинаковым у всех трансформаторов.

Соблюдение всех перечисленных условий проверяется фазировкой трансформаторов, сущность которой состоит в том, что одну пару, противоположно расположенных зажимов на рубильнике (см. рис. 11.1, б) соединяют проводом и вольтметром V_о (нулевой вольтметр) измеряют напряжение между оставшимися несоединенными парами зажимов рубильника. Если вторичные напряжения трансформаторов равны, их группы соединения одинаковы и порядок следования фаз у них один и тот же, то показания вольтметра V_о равны нулю. В этом случае трансформаторы можно подключать на параллельную работу. Если вольтметр V_опокажет некоторое напряжение, то необходимо выяснить, какое из условий параллельной работы нарушено. Необходимо устранить это нарушение и вновь провести фазировку трансформаторов. Следует отметить, что при нарушении порядка следования фаз вольтметр Vо покажет двойное линейное напряжение. Это необходимо учитывать при подборе вольтметра, предел измерения которого должен быть не менее двойного линейного напряжения на вторичной стороне трансформаторов.

Общая нагрузка всех включенных на параллельную работу трансформаторов 5 не должна превышать суммарной номинальной мощности этих трансформаторов: S≤ ∑ S_номх

Распределение нагрузки между параллельно работающими трансформаторами определяется следующим образом:

S_х=S S_номх/[u_кx ∑ (S_номх/u_кх)] (11.6)

где S_x — нагрузка одного из параллельно работающих трансформаторов, кВ·А; S — общая нагрузка всей параллельной группы, кВ·А; u_кх— напряжение к. з. данного трансформатора, %; S_номх— номинальная мощность данного трансформатора, кВ·А.

Литература

1. Основытеории цепей: Учеб.для вузов /Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил, С.В.Страхов. –5-е изд., перераб. –М.: Энергоатомиздат, 1989. -528с.

2. Бессонов Л.А.Теоретические основы электротехники: Электрические цепи. Учеб. для студентов электротехнических, энергетических и приборостроительных специальностей вузов. –7-е изд., перераб. и доп. –М.: Высш. шк., 1978. –528с.

⇐ Предыдущая 1 2 3 45