1.9.1. Условия включения трансформаторов на параллельную работу

При параллельной работе необходимо, чтобы общая нагрузка подстанции распределялась между трансформаторами пропорционально их номинальным мощностям. Такое распределение нагрузки происходит, когда включаемые параллельно трансформаторы должны иметь:

1. одинаковое число фаз и одинаковые группы соединений;

2. равные первичные и вторичные напряжения, то есть

а следовательно трансформаторы должны иметь равные коэффициенты трансформации;

3. равные напряжения короткого замыкания, то есть

4. отношение номинальных мощностей не должно превышать 1:3.

При выполнении всех перечисленных условий трансформаторы нагружаются пропорционально их номинальным мощностям.

На практике должно быть безусловно выполнено первое условие, а второе и третье условия выполняются с определенными отступлениями, для которых устанавливаются допустимые границы.

Рассмотрим перечисленные условия включения трансформаторов на параллельную работу.

1.9.1.1. Условие одинаковости групп соединения обмоток

Допустим, что на параллельную работу включены два трансформатора – с соединением обмоток  и , имеющие одинаковые первичные и вторичные номинальные напряжения и одинаковые напряжения короткого замыкания. В этом случае вторичные ЭДС Е₂ соответствующих фаз этих трансформаторов будут равны по величине, но сдвинуты по фазе друг относительно друга на 30 0 (рис.1.31). В замкнутом контуре вторичных обмоток будет действовать разность этих ЭДС

За счет разностной ЭДС во вторичной обмотке трансформатора возникает уравнительный ток. Как было рассмотрено при изучении работы трансформатора под нагрузкой, любое изменение тока во вторичной цепи вызывает аналогичные изменения тока в первичной цепи.

Рис.1.31. Векторная диаграмма ЭДС и уравнительных токов при параллельной работе трансформаторов разных групп

Следовательно уравнительные токи возникают, как во вторичной цепи, так и в первичной цепи. Эти токи протекают только по обмоткам трансформаторов и ограничиваются по величине только сопротивлениями обмоток, то есть сопротивлениями короткого замыкания трансформаторов

, (1.71)

где Z_кI и Z_кII сопротивления короткого замыкания первого и второго трансформаторов.

Если, например, мощности трансформаторов равны и равны приведенные значения z_к1*= z_к11*= u_к1*= u_к11*=0,05, то относительная величина уравнительного тока будет равна

,

то есть уравнительный ток будет в 5,18 раза больше номинального. Наличие такого тока почти равносильно короткому замыканию и поэтому параллельное включение трансформаторов различных групп недопустимо.

Следовательно необходимым условием параллельной работы трансформаторов является совпадение по фазе ЭДС вторичных обмоток E_2(I) и E_2(II), так, чтобы их векторная разность равнялась нулю, а это возможно только у трансформаторов одинаковых групп соединений.

1.9.1.2. Условие равенства коэффициентов трансформации

Предположим, что два параллельно включенных однофазных трансформатора (рис.1.32) имеют одинаковые группы соединения, одинаковые напряжения короткого замыкания, но коэффициенты трансформации их не равны, причем k_I 2 и U₁/k=U_2н. Здесь k – средний коэффициент трансформации обоих трансформаторов и U_2н – среднее значение вторичного номинального напряжения.

Рис.1.33. Векторные диаграммы трансформаторов с разными коэффициентами трансформации, включенными на параллельную работу

. (1.74)

Здесь — процентная разность коэффициентов трансформации, I_2H(I) и I_2H(II) – номинальные значения вторичных токов трансформаторов.

Обычно ток I_y выражают в процентном отношении номинального тока одного из трансформаторов, например от I_2H(I). Тогда

, (1.75)

где Р_н1 и Р_н2 – номинальные активные мощности первого и второго трансформаторов.

Следовательно при различных коэффициентах трансформации трансформаторов даже в режиме холостого хода возникает уравнительный ток, который составляет довольно значительную величину и вызывает дополнительные потери в трансформаторах.

При включении нагрузки в трансформаторах возникают токи нагрузки I_наг(I) и I_наг(II). Складываясь с ними, уравнительные токи вызывают неравенство токов вторичных обмоток трансформаторов и, следовательно, их неравномерную нагрузку. В результате этого трансформатор, у которого коэффициент трансформации меньше, будет перегружен, а трансформатор с большим коэффициентом трансформации — недогружен. Если, например, первый трансформатор будет перегружен на 15%, то настолько же нужно уменьшить внешний нагрузочный ток, чтобы ток этого трансформатора не превосходил его номинального значения. Следовательно подстанция будет работать с недогрузкой 15%, потому что общая мощность трансформаторов будет меньше, чем их суммарная номинальная мощность.

По ГОСТ в общем случае допускается различие коэффициентов трансформации k0,5%, а для трансформаторов с k3 и трансформаторов, используемых для собственных нужд подстанции допускается k1%.

Источник

Параллельная работа трансформаторов

Параллельная работа трансформаторов – подключение трансформаторов на совместную работу, при таком подключении соединяются между собой одноименные выводы обмоток со стороны высокого напряжения и выводы обмотки сторон низкого напряжения.

Соединение только первичных, или только вторичных обмоток между собой не следует смешивать с параллельной работой трансформаторов. Такое соединение определяется, как совместная работа двух трансформаторов.

При необходимости включения трансформаторов на параллельную работу во избежание негативных последствий для оборудования необходимо учитывать несколько факторов. Рассмотрим подробно условия включения силовых трансформаторов на параллельную работу.

Равенство групп соединения обмоток

Существует несколько групп соединений обмоток трансформатора. Каждая группа отличается своим углом сдвига фаз первичного и вторичного напряжений. Поэтому если включить два трансформатора с разными группами соединения обмоток на параллельную работу, то это приведет к возникновению больших уравнительных токов в обмотках, которые приведут к выходу из строя трансформаторы.

Поэтому первым условием включения трансформаторов на параллельную работу является равенство их групп соединений обмоток.

Номинальная мощность трансформаторов

Второе условие, необходимое для возможности включения трансформаторов на параллельную работу – соотношение их номинальной мощности не более 1 к 3. Например, если номинальная мощность одного силового трансформатора 1000 кВА, то он может быть включен на параллельную работу с другим трансформатором, мощностью от 400 кВА до 2500 кВА – все величины из данного диапазона мощности в соотношении с мощностью 1000 кВА не более 1 к 3.

Параллельная работа трансформаторов с различной номинальной мощностью:

Номинальное напряжение обмоток, коэффициент трансформации

Третье условие – равенство номинальных напряжений обмоток подключаемых на совместную работу трансформаторов. Если напряжение на вторичных обмотках трансформаторов будет отличаться, то это приведет к возникновению уравнительных токов, которые в свою очередь приводят к падениям напряжения и нежелательным потерям.

Допускается незначительное отклонение напряжений — разница коэффициентов трансформации в пределах до 0,5%.

На трансформаторах, где предусмотрена возможность регулировки коэффициента трансформации путем увеличения или уменьшения количества витков обмотки, нужно учитывать положение переключающих устройств – ПБВ или РПН. При необходимости посредством применения данных устройств можно откорректировать напряжение на трансформаторе до требуемых значений, после чего можно соединять вторичные обмотки – включать трансформаторы на параллельную работу.

Напряжение короткого замыкания

На каждом трансформаторе в паспорте указывается такой параметр, как напряжение короткого замыкания. Эта величина показывает процентное соотношение к номинальному напряжению первичной обмотки силового трансформатора, которое необходимо подать на первичную обмотку, чтобы по обмотке протекал номинальный электрический ток, при замкнутых накоротко выводах вторичной обмотки.

Напряжение короткого замыкания характеризует внутреннее сопротивление обмоток силового трансформатора. Поэтому если включить параллельно трансформаторы с разными показателями напряжения короткого замыкания, то внутренние сопротивления трансформаторов будут непропорциональны и при подключении нагрузки трансформаторы будут нагружены неравномерно: один из трансформаторов может быть перегружен, а другой недогружен.

В данном случае нагрузка будет распределяться обратно пропорционально напряжению короткого замыкания – то есть трансформатор с меньшим значением напряжения КЗ будет перегружен.

Поэтому четвертым условием включения трансформаторов на параллельную работу является равенство напряжений короткого замыкания. Допускается разница напряжений короткого замыкания на 10%.

Распределение нагрузки между трансформаторами разной мощности

При необходимости включения трансформаторов на параллельную работу возникает вопрос: а как будет распределена нагрузка между трансформаторами разной номинальной мощности? При соблюдении вышеперечисленных условий нагрузка на трансформаторах будет распределена пропорционально, в соответствии с их номинальными мощностями.

Но, не смотря на соответствие паспортных данных вышеприведенным условиям, фактические параметры включаемых на параллельную работу трансформаторов могут немного отличаться.

В первую очередь это связано с техническим состоянием трансформатора, возможными несоответствиями, допущенными на производстве либо внесенными изменениями в конструкцию при выполнении ремонтно-восстановительных работ. В таком случае при включении трансформаторов на параллельную работу может наблюдаться непропорциональное распределение нагрузки.

Возможный вариант решения данной проблемы — изменение коэффициента трансформации переключением устройства ПБВ или РПН. В данном случае необходимо экспериментально откорректировать напряжение на вторичной обмотке трансформаторов таким образом, чтобы на обмотке недогруженного трансформатора напряжение было выше, чем на другом трансформаторе.

После выбора трансформаторов с учетом вышеприведенным условий необходимо выполнить еще одно важное условие – соблюсти фазировку при подключении выводов вторичных обмоток во избежание создания аварийной ситуации в электросети – междуфазного короткого замыкания.

То есть перед тем как соединить выводы вторичных обмоток необходимо убедиться в том, что будут подключены одноименные выводы – для этого выполняется пофазная проверка специальными указателями для фазировки.

При включении трансформаторов на параллельную работу не менее важно правильно выбрать оборудование для их подключения к электрической сети.

Выбор коммутационных аппаратов и соединительных токопроводов по стороне ВН и НН трансформаторов осуществляется по номинальному току обмоток трансформатора с учетом допустимых кратковременных перегрузок.

Защитные аппараты – высоковольтные выключатели, автоматически выключатели или предохранители должны быть выбраны таким образом, чтобы обмотки не подвергались перегрузкам выше допустимых значений, были защищены от возможных коротких замыканий в электрической сети.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

49-96 / 59 ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ТРАНСФОРМАТОРОВ

86. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ТРАНСФОРМАТОРОВ

§ 1. Условия включения трансформаторов на параллельную работу

Парал гелъной работой называют работу двух или нескольких трансформаторов на общие шины, причем их первичные обмотки подключены к общей первичной сети, а вторичные к общей вторичной сети.

Трехфазные трансформаторы можно включать на па­раллельную работу, если соблюдены следующие условия:

а) первичные и вторичные напряжения трансформаторов соответственно равны

практически это сводится к требованию равенства коэффициентов трансформации:

б) напряжения короткого замыкания трансформаторов равны

в) трансформаторы принадлежат к одной группе соединения обмоток.

Отношение номинальных мощностей трансформаторов должно не превышать 3:1.

Это требование обусловливается тем, что параллельно работающие трансформаторы должны нести одинаковую в процентном отношении нагрузку. Трансформаторы раз­ных мощностей даже при одинаковых значениях напря­жений короткого замыкания имеют неодинаковые актив­ные (£7_а%) и реактивные (U_v%) составляющие, а это приводит к тому, что токи нагрузок трансформаторов бу­дут сдвинуты на некоторый угол, вследствие чего в обмот­ках трансформаторов будут протекать уравнительные токи.

При отношении мощностей параллельно работающих трансформаторов более трех при их незначительной общей перегрузке перегружается трансформатор меньшей мощ­ности.

Перед включением трансформаторов на параллельную работу необходимо их сфазировать, т. е. проверить совпа­дение по фазе вторичных напряжений у двух трансформа­торов, присоединенных с первичной стороны к одной и той же сети. Фазировку, как правило, проводят на низком напряжении трансформаторов, пользуясь вольтметром, а при высоком напряжении вольтметр включают через трансформаторы напряжения.

При фазировке трансформаторов с изолированной ней­тралью соединяют перемычкой два одноименных вывода, например а_1; а₂ (рис. J45, а), для создания замкнутой электрической цепи, по которой будет проходить ток вольт­метра. У трансформаторов с заземленной нейтралью та­кого соединения делать нельзя, так как при соединении двух разноименных фаз получится короткое замыкание.

При фазировке измеряют напряжение между фазами обмоток трансформаторов. Если напряжение между одно­именными фазамиравны нулю, а между разноименными равны линейным напряжениям ито трансформатор можно включать на па­раллельную работу, он сфазирован.

При фазировке трансформаторов с заземленной нейтралью напряжения между фазамии должны быть равны нулю, а напряжения между разно­именными фазами— линейному напряжению (риб. 145, б)

Рис. 145. Фазировка трансформаторов:

а — с изолированной нейтралью; б — с заземленной нейтралью.

§ 2. Явления в трансформаторах при неравенстве коэффициентов трансформации

Если коэффициенты трансформации трансформаторов различны, то по обмоткам трансформаторов течет уравни­тельный ток, который перегружает трансформатор с мень­шим коэффициентом трансформации.

Величину уравнительного тока можно определить по формуле

где — разность напряжений между вторичными об­ мотками трансформаторов (в); — общие сопротивления обмоток трансформаторов

(ом).

Представим себе, что на параллельную работу вклю­чены два однофазных трансформатора одинаковой мощ­ности, причем у первого трансформатора напряжение U_2l больше, чем у второго U_2n (рис. 146, а). Так как то между обмотками трансформаторов при включении их на параллельную работу появится разность э. д. с. АЕ, что обусловит появление в обмотках уравни­тельного тока Тур. Уравнительный ток является током реактивным, так как обмотки трансформаторов имеют в основном индуктивные сопротивления. Активным со­противлением этих обмоток можно пренебречь, так как оно относительно мало. В первом трансформаторе уравни­тельный ток отстает от э. д. с. E_2j на 90°, он создает магнитный поток Ф_УР1, который создает во вторичной обмотке первого трансформатора э. д. с.отстающую от потока Ф_УР1 на 90°. Как видно из векторной диаграммы (рис. 146, б), э. д. с.направлена встречно э. д. с.

E_2v она уменьшит еевеличину до напряжения U₂. Во втором трансформаторе уравнительный ток и э. д. с. имеют направления, противоположные направлениям со­ответствующих величин в первом трансформаторе. В этом случае уравнительный ток создает магнитный поток ,

который индуктирует в обмотке э. д. с. Е_ГРп, складываю­щуюся с э. д. с. обмотки Е_2п, вследствие чего напряжение этой обмотки повысится до величины U₂. Таким образом, благодаря протеканию по обмоткам уравнительного тока

напряжения обмоток выравняются и токи нагрузки обоих трансформаторов будут одинаковы, так как мощности трансформаторов равны.

Если мы под углом ф₂ отложим на векторных диаграм­мах (рис. 146, б) токи нагрузки первого и второго транс­форматоров и сложим эти токи с уравнительными, то первый трансформатор будет перегружен по току, а вто­рой недогружен, так как . Таким образом, урав­нительный ток не дает возможности использовать транс-

Рис. 146. Параллельная работа трансформаторов при неодинаковых коэффициентах трансформации:

а — схема, б — векторные диаграммы

форматоры на их полную мощность, так как перегружать первый трансформатор нельзя. Согласно ГОСТ 401—41, допускается включать на параллельную работу транс­форматоры с разными коэффициентами трансформации, если разница коэффициентов трансформации не превышает ±0,5% их среднего геометрического значения

(118)

где

§ 3. Явления в трансформаторах при неодинаковых напряжениях короткого замыкания

Если параллельно работают трансформаторы с неоди­наковыми напряжениями короткого замыкания, то трансформатор с меньшим значением напряжения короткого замыкания перегружается.

Сопротивление трансформатора пропорционально

напряжению короткого замыкания. При включении на параллельную работу двух трансформаторов с различными напряжениями короткого замыкания на шинах устано­вится одинаковое напряжение U₂, так как падения на­пряжения у обоих трансформаторов должны быть одина­ковы, т. е. откуда

т. е. токи нагрузки параллельно включенных трансфор­маторов обратно пропорциональны их сопротивлениям короткого замыкания.

У трансформаторов с меньшим значением напряжения короткого замыкания должен проходить по обмоткам больший ток, чем у трансформаторов с большим значе­нием напряжения короткого замы­кания, чтобы при одинаковой мощ­ности трансформаторов падения напряжения в их обмотках были одинаковы. На рисунке 147 изо­бражены внешние характеристики двух трансформаторов одинако­вой мощности.

Распределение нагрузки между параллельно работаю­щими трансформаторами определяется по формуле

Кривая 1 для трансформатора с большим значением напряжения корот­кого замыкания, а кривая 2—с меньшим. Как видно из кривых, второй трансформатор перегружается.

ГОСТ 401—41 допускает разницу напряжений корот­кого замыкания не

более чем на ±10% их среднего ариф­метического значения

где S_x — нагрузка данного трансформатора (ква);

S — общая нагрузка всей параллельной группы (ква); е_к — напряжение короткого замыкания данного транс­форматора (%); S₃ — номинальная мощность данного трансформатора (ква);

§ 4. Явления в трансформаторах, принадлежащих к разным группам соединения обмоток

Если трансформаторы принадлежат к разным группам соединения обмоток, то параллельная работа их невоз­можна, так как между обмотками трансформатора появ­ляется разность потенциалов, вызывающая очень большие уравнительные токи. На­пример, при включении на параллельную работу трансформаторов И и 12 групп, вторичные линейные напряжения сдвину­ты на 30°, а между обмотками трансфор-

Рис. 148. Диаграмма напряжений между обмот­ками трансформаторов с разными группами сое­динения обмоток при включении их на парал­лельную работу.

маторов создается разность потенциалов АЕ (рис. 148), под действием которой возникает уравнительный ток, в несколько раз превышающий номинальный, так как со­противления z_Kj и z_Ku невелики.

Пример. Определить, можно ли включить на парал­лельную работу два трансформатора со следующими дан­ными:

Как распределится общая нагрузка 480 ква между трансформаторами?

Источник