Open Library - открытая библиотека учебной информации

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

Категории

Электротехника Параллельная работа трансформаторов
просмотров - 131

Параллельной работой двух или нескольких трансформаторов принято называть работа при параллельном соединœении их обмоток как на первичной, так и на вторичной сторонах. При параллельном соединœении одноименные зажимы трансформаторов присоединяют к одному и тому же проводу сети (рис. 2.7, а).

Рис. 2.7. Включение трансформаторов на параллельную работу

Применение нескольких параллельно включенных трансформаторов вместо одного трансформатора суммарной мощности крайне важно для обеспечения бесперебойного энергоснабжения в случае аварии в каком-либо трансформаторе или отключения его для ремонта. Это также целœесообразно при работе трансформаторной подстанции с переменным графиком нагрузки, к примеру 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 сosφ2) будут достаточно высокими.

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: kI = kII= kIII=… При несоблюдении этого условия, даже в режиме х.х., между параллельно включенными трансформаторами возникает уравнительный ток, обусловленный разностью вторичных напряжений трансформаторов (рис. 2.8, а):

где ZkI и ZkIIвнутренние сопротивления трансформаторов.

Рис. 2.8. Появление напряжения ∆U при несоблюдении условий включения трансформаторов на параллельную работу

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

где — среднее геометрическое значение коэффициентов трансформации.

2. Трансформаторы должны принадлежать к одной группе соединœения.При несоблюдении этого условия вторичные линœейные напряжения трансформаторов окажутся сдвинутыми по фазе относительно друг друга и в цепи трансформаторов появится разностное напряжение ∆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/A—11) группам соединœения, то линœейное напряжение U2I первого трансформатора, будет больше линœейного напряжения U2II второго трансформатора в раз (U2I / U2II = ). Вместе с тем, векторы этих напряжений окажутся сдвинутыми по фазе относительно друг друга на угол 30° (рис. 28, б). В этих условиях во вторичной цепи трансформаторов появится разностное напряжение ∆U. Для определœения величины ∆Uвоспользуемся построениями рис. 28, б: отрезок ОА равен U2II/2 или, учитывая, что U2II = U2I / , получим ОА = 0,5U2I. Следовательно, треугольник, образованный векторами напряжений U2I, U2IIи ∆U — равнобедренный, а в связи с этим разностное напряжение ∆U = U2II. 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 ∆U становится еще большей, если трансформаторы принадлежат нулевой и шестой группам соединœения (∆U = 2U2), так как в этом случае векторы линœейных вторичных напряжений окажутся в противофазе (см. рис. 2.3, б).

3. Трансформаторы должны иметь одинаковые напряжения к. з.: . Соблюдение этого условия крайне важно 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. zkI и zkII и тогда от схемы, показанной на рис. 2.9, а, можно перейти к эквивалентной схеме (рис. 2.9, б). Известно, что токи в параллельных ветвях распределяются обратно пропорционально их сопротивлениям:

 
 
Умножим обе части равенства (2.7) на IIIномUном/(I1номUном), левую часть — на Uном/Uном, а правую часть — на 100/100, получим

Затем преобразуем полученное равенство, имея в виду следующее: I1UHOМ = S1, и I11 Uном = S11фактическая нагрузка первого и второго трансформаторов соответственно, В-А; I1HOМ UHOМ= S1HOМ и I11HOМ UHOМ =S11HOМ номинальныемощностиэтих трансформаторов, В-A; (I1HOМZkl/UHOМ)100=u1k и (I11HOМZkl1/UHOМ)100=u11k — напряжения к.з. трансформаторов, %. В результате получим

(S1/S1HOМ)( S11/S11HOМ) (2.8)

или

S’1/ S’11=uk11/uk1 (2.9)

где S’1=S1/S1HOМ, S’11=S11/S11HOМсоответственно относительные мощности (нагрузки) первого и второго трансформаторов.

рис. 2.9. К понятию о распределœении нагрузки при параллельной работе трансформаторов.

Из соотношения (2.9) 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 uк) и недогрузке другого (с большим uк). Чтобы не допустить перегрузки трансформатора, крайне важно снизить общую нагрузку. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, неравенство напряжений к.з. не допускает полного использования по мощности параллельно работающих трансформаторов.

Учитывая, что практически не всœегда 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. По этой причине ГОСТ рекомендует, чтобы отношение номинальных мощностей трансформаторов, включенных параллельно, было не более чем 3:1.

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

Соблюдение всœех перечисленных условий проверяется фазировкой трансформаторов, сущность которой состоит в том, что одну пару, противоположно расположенных зажимов на рубильнике (см. рис. 2.7, б), соединяют проводом и вольтметром V0 (нулевой вольтметр) измеряют напряжение между оставшимися несоединœенными парами зажимов рубильника. В случае если вторичные напряжения трансформаторов равны, их группы соединœения одинаковы и порядок следования фаз у них один и тот же, то показания вольтметра V0 равны нулю. В этом случае трансформаторы можно подключать на параллельную работу. В случае если вольтметр VQ покажет неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ напряжение, то крайне важно 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 V0 покажет двойное линœейное напряжение. Это крайне важно учитывать при подборе вольтметра, предел измерения которого должен быть не менее двойного линœейного напряжения на вторичной стороне трансформаторов.

Общая нагрузка всœех включенных на параллельную работу трансформаторов S не должна превышать суммарной номинальной мощности этих трансформаторов: S≤∑SHOМX .

Распределœение нагрузки между параллельно работающими трансформаторами определяется следующим образом:

где Sx — нагрузка одного из параллельно работающих трансформаторов, кВА; S—общая нагрузка всœей параллельной группы, кВА; Sнапряжение к.з. данного трансформатора, %; SHOM.Xноминальная мощность данного трансформатора, кВА. В выражении (2.10)

Пример2.1. Три трехфазных трансформатора с одинаковыми группами соединœения включены параллельно (см. рис. 2.7, a) на общую нагрузку 5000 кВ А Трансформаторы имеют следующие данные Sном1 = 1000 кВ-А, иk1 = 6,5%, Sном11=1800 кВ-А, иk11= 6,65%, SномIII ==2200 кВ-А, иk11I==6,3%. Определить нагрузку каждого трансформатора

Р е ш е н и е. По (2.11) определим

∑(Sном.х/и)=1000/6,5+1800/6,65+2200/6,3=775.

По (2.10) определим нагрузку каждого трансформатора:

S1 = 5000·1000/(6,5·775) = 995 кВ-А;

S11 =5000·1800/(6,65·775)=1755 кВ-А;

S111=5000·2200/(6,3·775) = 2250 кВ-А,

т. е. третий трансформатор оказался перегруженным на [(2250 - 2200)/2200]100 = 2,3%.

Для устранения этой перегрузки следует снизить внешнюю нагрузку трансформаторов на 2,3%, т. е. уменьшить ее до S'=S-2,3S/100=5000-2,3 5000/100=4885 кВ·А.

В этом случае суммарная мощность трансформаторов будет использована лишь на 97,7%.

Контрольные вопросы

1. Что такое группа соединœения и как она обозначается?

2. Какие группы соединœения предусмотрены ГОСТом?

3. Как из основной группы соединœения можно получить производную?

4. Как изменится отношение линœейных напряжений трансформатора, если нулевую группу соединœения изменить на 11-ю?

5. Какие условия крайне важно соблюдать при включении трансформаторов на параллельную работу?

6. Что такое фазировка трансформатора и как она выполняется?

Глава 3. Трехобмоточные трансформаторы и автотрансформаторы


Читайте также


  • - Параллельная работа трансформаторов при неравенстве напряжений короткого замыкания

    Напряжения короткого замыкания . Предположим, что UкI > UкII т.е. zкI > zкII, поэтому при одном и том же токе нагрузки падение напряжения IнzкI будет больше IнzкII. Поэтому внешняя характеристика трансформатора I будет расположена ниже, рис. 43. Если возьмем внешние... [читать подробенее]


  • - Параллельная работа трансформаторов при неравенстве коэффициентов трансформации

    Начнем с того, что KI = KII, рис. 40. При равенстве KI = KII вторичные ЭДС Е2I и Е2II равны и по контуру направлены встречно и их сумма равна 0 т.е. при этом не будет никаких уравнительных токов. Теперь пусть KI < KII т.е. E2I > E2II (U2I > U2II). Рис.40 В этом случае при холостом ходе сумма... [читать подробенее]


  • - Параллельная работа трансформаторов

    Группы соединения трехфазных трансформаторов Группой соединения трансформатора называется угол сдвига между линейными ЭДС первичной и вторичной обмоток трансформатора. За первичную обмотку принимают обмотку высокого напряжения. Группа соединения зависит... [читать подробенее]


  • - ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ТРАНСФОРМАТОРОВ

    При выборе трансформаторов для электроснабжения производственного предприятия часто возникает дилемма: либо установить один мощный трансформатор, либо применить их несколько, в сумме обеспечивающих требуемую мощность. Второй вариант будет всегда предпочтительней, т.к.... [читать подробенее]


  • - Параллельная работа трансформаторов

    Электроснабжение промышленных предприятий обычно осуществляется не одним трансформатором, а несколькими, включенными параллельно. Параллельная работа трансформаторов обеспечивает бесперебойное электроснабжение предприятий. При выходе из строя одного трансформатора... [читать подробенее]


  • - Параллельная работа трансформаторов

    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... [читать подробенее]


  • - ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ТРАНСФОРМАТОРОВ.

    Если один мощный трансформатор питает энергией большую группу потребителей, то нагрузка этого трансформатора в течение суток будет резко колебаться, так как коэффициент одновременности работы потребителей будет неодинаков в течение суток. Непостоянная нагрузка... [читать подробенее]