Группы соединения обмоток трансформатора

При эксплуатации трансформаторов в электрических системах необходимо знать угол сдвига по фазе напряжений обмоток ВН и НН. Этот угол понимается как угол между напряжениями обмоток ВН и НН, измеренными на одноименных выводах, например, между напряжением обмотки ВН на выводах А и В и напряжением обмотки НН на выводах а и В
При эксплуатации трансформаторов в электрических системах необходимо знать угол сдвига по фазе ЭДС обмоток высшего и низшего напряжений. Этот угол понимается как угол между ЭДС обмоток ВН и НН, измеренными на одноименных выводах, например, между ЭДС обмотки ВН на выводах А и В и ЭДС обмотки НН на выводах а и b.

Рис. 1. Определение группы соединения обмоток

Одно из возможных взаимных расположений комплексов линейных напряжений АВ и аb трехфазных трансформаторах показано на рис. 1 (направление от А к В и соответственно от а к b говорит о выбранном положительном направлении).
В однофазных трансформаторах угол между напряжениями ВН и НН может быть равен 0 или 180°, линейные напряжения ВН и НН трехфазных трансформаторов могут быть сдвинуты на угол, кратный 30°. Поскольку этот угол во всех случаях кратен 30°, его удобно выражать не в градусах или радианах, а в числе делений часового циферблата (угол между его соседними делениями равен 30°).
Трансформаторы, имеющие одинаковые углы между напряжениями, относятся к одной и той же группе соединения, характеризующейся своим номером.
При этом под номером группы соединения понимается время на часах, минутная стрелка которых совмещена с напряжением ВН и установлена на цифре 0 (12), а часовая совмещена с одноименным напряжением НН (в трехфазных трансформаторах о номере группы судят по углу между линейными напряжениями).
Применение этого правила иллюстрируется рис. 1, на котором показано взаимное расположение напряжения для трансформатора группы соединения П.
В обозначении трансформатора номер группы соединения указывается после обозначения схемы соединения его обмоток (например, Y/Y-0 или Y/A-11). Если обмотки фаз ВН и НН намотаны в одну сторону, то при определенном обозначении выводов ВН в однофазном трансформаторе имеется два возможных варианта маркировки выводов НН, показанных на рис. 2. Поскольку обмотки сцеплены с одним и тем же потоком Ф, напряжения, обозначенные одинаковыми буквами (рис. 2, а), будут находиться в фазе или в противофазе (рис. 2, б). При увеличении потока Ф во времени (рис. 2, а) напряжения ВН и НН направлены от ХкА и от х к а или напряжение ВН направлено в ту же сторону, а напряжение НН — от а кх (рис. 2, б).
Соединение однофазных трансформаторов по рис 2, а относится к группе 0 и обозначается 1/1-0, соединение по рис. 2, б относится к группе 6 и обозначается 1/1-6. Переход от группы 0 к группе 6 не требует пересоединений в самом трансформаторе, он может быть осуществлен путем перемаркировки выводов (а исправлено на х, х на а). В нашей стране однофазные трансформаторы выпускаются только с группой соединения 1/1-0.

Рис, 2. Группы соединения обмоток и обозначения выводов однофазных трансформаторов
Распространяя на фазные обмотки ВН и НН трехфазного трансформатора все сказанное выше о фазах напряжений, можно выявить, что трехфазный трансформатор со схемой соединения Y/Y с маркировкой выводов по рис. 4.7, а относится, как видно из диаграммы напряжений, к группе 0 и обозначается Y/Y-0 (фазное напряжение ах совпадает по направлению с фазным напряжением АХ; by совпадает с BY, cz совпадает с CZ; линейное напряжение ab совпадает с АВ). Круговой перемаркировкой обозначений выводов (без внутренних пересоединений) из группы 0 можно получить группы (4) и [8]. При обозначениях выводов, указанных в круглых скобках (а), (b), (с), линейное напряжение (а) (b) совпадает по направлению с напряжением ЯС(так как эти напряжения измеряются на обмотках, расположенных на одних и тех же стержнях) и трансформатор переходит в группу соединения (4). При обозначениях выводов, указанных в квадратных скобках, напряжение [а] [b] совпадает по направлению с напряжением СА и трансформатор переходит в группу соединения [8]. Переход к соединению Y/Y-6 (рис. 4.7, б) требует переноса нулевой перемычки внутри трансформатора, изменяющей фазу всех напряжений обмотки НН на 180° (напряжение ab находится в противофазе с напряжением АВ). Круговой перемаркировкой выводов из группы 6 получаются группы (10) и [2] (см. на рис. 4.7, б обозначения, указанные в круглых и квадратных скобках). Этим исчерпываются все возможные четные номера групп, которые могут быть получены при соединении Y/Y.
Нечетные номера групп получаются при соединении Y/Д. При обозначениях выводов, указанных без скобок (а, b, с, х, у, z на рис. 4.7, в), линейное напряжение ab, являющееся одновременно фазным напряжением yb, совпадает по направлению с напряжением YB и трансформатор имеет группу соединения II.

Рис. 4.7. Группы соединения трехфазных трансформаторов
Путем круговой перемаркировки обозначений выводов, показанной на рис. 4.7, в, в круглых и квадратных скобках получаются группы (3) и [7] (каждая перемаркировка поворачивает одинаково обозначенное напряжение на угол 120° = 4x30°, изменяя номер группы на 4).
Меняя местами обозначения начала и концов фазных обмоток, можно осуществить переход от группы 11 к группе 5 (рис. 4.7, г — обозначение без скобок) и, наконец, от 5-й группы круговой перестановкой обозначений выводов, показанной на рис. 4.7, г; перейти к группам (9) и [1].
Из всех возможных групп соединения трехфазных двухобмоточных трансформаторов используются только группы 0 и 11 с выводом в случае необходимости нулевой точки звезды (Y/YH-0, Y/Л-11, YH/A-11). Кроме того, ГОСТ 11677-85 предусмотрена группа соединения, в которой треугольником соединены обмотки ВН A/YH-11.

Рис. 4.8. Группа соединения A/Y-11
Рис. 4.9. Изменение группы трансформатора при использовании для обмотки ВН (НИ) схемы и маркировки обмотки НН (ВН)
Как видно из рис. 4.8, в этом случае применяется иной способ образования треугольника, чем при соединении Y/A-11 (А соединяется с Z, в то время как в треугольнике на низкой стороне а соединялось с у). Если бы треугольник на стороне ВН был соединен так же, как треугольник на стороне НН в соединении Y/Д-И по рис. 4.8, то соединение ДА" имело бы группу 1, а не 11.
Представляет интерес выяснить в общем случае, как изменится номер группы, если превратить обмотку НН в обмотку ВН, а обмотку ВН в обмотку НН с сохранением их соединений и маркировки.
Очевидно, угол между линейными напряжениями ВН (АВ) и НН (ab) сохранится и будет равен 30° х/У(рис. 4.9). Но теперь напряжение ab на диаграмме, показанной штриховой линией, будет на такой же угол 30° х ТУ опережать АВ, на который оно отставало на диаграмме, показанной сплошными линиями. Поэтому если отсчитывать угол всякий раз от напряжения АВ до напряжения ab по часовой стрелке, то угол во втором случае 30°х/У' будет углом, дополняющим до 360° угол 30°х/Ув исходном состоянии:
30°хЛГ' + 30°хЛГ= 360°.
Таким образом, номер N' группы трансформатора можно определить
N'r 12-N,
где N — номер группы в исходном состоянии (если N - 11, N' = = 12 — 11 = 1).
Исходной группой для получения группы A/YH-11 (N' = 11) служит группа YH/A-1 (N= 12 -N' - 1), которая, в свою очередь, получается из группы YH/A-11 путем изменения способа образования треугольника (см. ниже).

Рис. 4.10. Влияние способа образования треугольника на группу соединения
Следует заметить, что группа соединения трансформатора зависит не только от порядка маркировки начал и концов обмотки НН, но и от того, каким образом фазные обмотки объединены в треугольник. Треугольник на стороне НН должен образовываться путем соединения вывода а с выводом у; b с z и с с х, как сделано на рис. 4.7 или 4.10 сплошными линиями. Если вместо этого образовать треугольник путем соединения
зажима а с зажимом z, b с х п с с у (рис. 4.10, штриховая линия), то напряжение обмотки НН, например ab, повернется на угол 180 -- 120 = 2 х 30° по часовой стрелке и номер группы соединения увеличится на 2 (при маркировке на рис. 4.10 вместо группы 3 получится группа 3 + 2 = 5). При соединении, показанном сплошными линиями, линейное напряжение ab, являющееся одновременно фазным напряжением, совпадает по направлению с напряжением ZC При соединении, показанном штриховой линией, линейное напряжение ab, являющееся теперь фазным напряжением ах, совпадает по направлению с напряжением BY, т.е. поворачивается по сравнению с прежним соединением на указанный угол 2x30°.
Это правило распространяется на любые другие нечетные группы соединения, и при использовании нерекомендуемого способа образования треугольника вместо группы N получается группа N' = N + 2. Вместо 11 получается 1, а также 5 вместо 3, 9 вместо 7, 3 вместо 1, 7 вместо 5 и 11 вместо 9.
Соединение по схеме зигзаг используется только для обмотки НН, причем стандартизуется только группа Y/ZH-11 с выведенной нулевой точкой у зигзага.

Дата добавления: 2015-07-15