Паралельна робота трансформаторів - студопедія
На підвищувальних і понижувальних трансформаторних підстанціях зазвичай кілька трансформаторів включаються на паралельну роботу для:
1. Підвищення надійності електропостачання;
2. Створення резерву на випадок аварії або ремонту;
3. Зменшення втрат енергії в періоди малих навантажень підстанції шляхом відключення частини працюючих трансформаторів.
Для досягнення найкращих умов роботи трансформатора необхідно, щоб:
1. Загальне навантаження підстанції розподілялася між паралельно працюючими трансформаторами пропорційно їх номінальним потужностям;
2. У трансформаторах не виникало зрівняльних струмів, не було кидків струму;
3. Перш ніж почати користуватися трансформаторів на паралельну роботу необхідно перевірити їх фазировку, тобто переконатися в тому, що на одну й ту ж саму шину включені такі фази трансформатора, напруги яких збігаються по фазі
Виходячи з цього, необхідні умови включення трансформаторів на паралельну роботу:
1. Рівність коефіцієнтів трансформації:
де n - число трансформаторів, що включаються на паралельну роботу
2. Однакові групи з'єднання трансформаторів;
3. Рівні номінальну напругу к.з .:
Якщо ці умови не виконуються, то в обмотках починають протікати зрівняльні струми, які, якщо навіть невеликі і не призводять до аварії, викликають нерівномірне навантаження трансформаторів, а також зайві втрати і нагрів обмоток.
Схема включення на паралельну роботу на рис. 2.67.
Первинні обмотки трансформаторів підключаються паралельно на загальну мережу, а вторинні - до навантаження вимикачем.
Покажемо необхідність виконання всіх умов включення.
1. Рівність коефіцієнтів трансформації.
Якщо не виконується ця умова, тобто
Так як трансформатори підключаються на загальну мережу, то
Отже, в замкнутому контурі вторинних обмоток діє різниця ЕРС:
Під дією ЕРС виникає зрівняльний струм (рис. 2.68):
Цей зрівняльний струм має у вторинних обмотках трансформатора різні щодо діючих в них ЕРС напрямки: перший трансформатор віддає зрівняльний струм, другий - споживає. Падіння напруги, що викликаються зрівняльними струмами в обмотках, вирівнюють вторинна напруга обмоток. Зрівняльні струми протікають по обмотках навіть в режимі х.х. При включенні навантаження в трансформаторі протікають струми навантаження IнгI = IнгII = Iнг. Складаючись з ними, зрівняльні струми викликають нерівність результуючих струмів I2II2II і нерівномірне навантаження трансформатора (рис. 2.69):
Таким чином, трансформатор з меншим коефіцієнтом трансформації перевантажується, з великим - недогружается. Нормальної роботи на загальне навантаження не виходить. ГОСТ допускає різницю коефіцієнтів трансформації не більше 1%.
2. Однакові групи з'єднання трансформаторів.
Припустимо, на паралельну роботу включені 2 трансформатора з наступними групами:
Тоді вторинні ЕРС відповідних фаз цих трансформаторів будуть рівні за величиною і зрушені на 60 ° (рис. 2.70). Через зсув цих векторів по фазі утворюється різниця ЕРС, під дією якої протікає зрівняльний струм:
Зрівняльний струм в цьому випадку:, тобто наявність такого зрівняльного струму в обмотці рівносильно режиму короткого замикання. Таким чином, включення на паралельну роботу трансформаторів з різними групами з'єднання вкрай небезпечно і неприпустимо за вимогами ГОСТ.
3. Однакові номінальну напругу короткого замикання.
Розглянемо паралельну роботу, коли включені 2 трансформатора з рівними номінальними напругами короткого замикання, з однаковими коефіцієнтами трансформації і групами з'єднання. Схема підключення на рис. 2.71.
де - комплексні опору короткого замикання першого і другого трансформаторів.
А оскільки, то
Помножимо і розділимо праву частину останнього рівняння на Iн1:
Потім помножимо і розділимо праву і ліву частини на Uн:
З цього виразу можна зробити висновок, що відносні повні потужності - тобто відносна навантаження - паралельно працюючих трансформаторів обернено пропорційні їх напруженням короткого замикання. Якщо напруги короткого замикання паралельно працюючих трансформаторів рівні, то трансформатори навантажені рівномірно і при підвищенні навантаження досягають номінальної потужності одночасно. Якщо ж напруги короткого замикання не рівні, то при підвищенні навантаження номінальній потужності, перш за все, досягає трансформатор з найменшим напругою короткого замикання. Інші трансформатори будуть при цьому ще недовантажені, і в той же час подальше підвищення навантаження неприпустимо, тому що перший трансформатор буде перевантажуватися. Таким чином, встановлена потужність трансформаторів залишиться недовикористаної. Рекомендується включати на паралельну роботу такі трансформатори, що різниця їх напруг короткого замикання:
де n - число трансформаторів, що працюють паралельно
При цьому відношення номінальних потужностей має бути в межах: 1: 3. Допустимі перевантаження трансформаторів нормуються ГОСТом.