Параллельная работа трансформаторов

Условия параллельной работы. На повышающих и понижающих трансформаторных подстанциях обычно устанавливаются в зависимости от мощности подстанции два, три или более параллельно работающих трансформаторов (рис. 15-11). Параллельная работа трансформаторов необходима по тем же причинам, что и параллельная работа генераторов (см. § 9-7): 1) обеспечение резервирования в энергоснабжении потребителей в случае аварии и необходимости ремонта трансформаторов; 2) уменьшение потерь энергии в периоды малых нагрузок подстанции путем отключения части параллельно работающих трансформаторов.

Как и при параллельной работе генераторов, для достижения наилучших условий параллельной работы трансформаторов необходимо, чтобы общая нагрузка подстанции распределялась между параллельно работающими трансформаторами пропорционально их номинальным мощностям. Такое распределение нагрузки достигается при условиях, когда параллельно работающие трансформаторы име.ют: 1) одинаковые группы соединений обмоток; 2) равные первичные и вторичные номинальные напряжения или, что то же самое, равные коэффициенты трансформации; 3) равные напряжения короткого замыкания.

Если первые два из этих условий соблюдены, то вторичные напряжения соответствующих фаз параллельно включенных трансформаторов на холостом ходу, когда вторичные обмотки разомкнуты, будут равны по величине и по фазе. Поэтому при включении вторичных обмоток на общие шины в этих обмотках при отсутствии нагрузки не возникает никаких токов. В противном случае уже на холостом ходу возникают уравнительные токи /_уц, которые будут циркулировать по замкнутым контурам, образуемым вторичными обмотками параллельно включенных трансформаторов, и трансформироваться

также на первичные обмотки. На рис. 15-11, а такие токи показаны штриховыми стрелками. Уравнительные токи, если они даже и не очень велики и поэтому не приводят к аварии, складываясь при подключении потребителей с токами нагрузки, вызывают неравномерную нагрузку, а также излишние потери и нагрев трансформаторов. Соблюдение третьего из указанных условий обеспечивает равномерное распределение нагрузки между трансформаторами.

Отметим, что при первом включении трансформаторов на параллельную работу необходимо проверить их фазировку, т. е. убедиться в том, что на одну и ту же шину включаются такие фазы отдельных трансформаторов, напряжения которых совпадают по фазе. Такую проверку применительно, например, к схеме рис. 15-11, б в простейшем случае, когда вторичные напряжения невелики, можно произвести следующим образом. Включим все ножи рубильников (разъединителей) схемы рис. 15-11, б, за исключением, например, ножей фаз b и с трансформаторами //. Затем при 0_г Ф О измерим напряжения между этими ножами и их губками. Если

Рис. 15-11. Схемы параллельной работы однофазных (а) и трехфазных (б) двухобмоточных трансформаторов

эти напряжения равны нулю, то фазировка правильна. Способы фазировки трансформаторов изложены в ГОСТ 3484—65. Выясним влияние отклонений указанных выше условий на параллельную работу трансформаторов. При этом будем пренебрегать намагничивающим током трансформаторов и пользоваться упрощенной схемой замещения.

Условие одинаковости групп соединений обмоток. Допустим, что на параллельную работу включены два трансформатора — с соединениями обмоток Y/A-11 и Y/Y-0, имеющие одинаковые первичные и вторичные номинальные напряжения. Тогда вторичные э. д. с. £_а соответствующих фаз этих трансформаторов будут равны по величине, но сдвинуты по фазе на 30° (рис. 15-12). В замкнутом контуре вторичных обмоток действует разность этих э. д. с.

Уравнительный ток течет только по первичным и вторичным обмоткам трансформаторов и ограничивается по величине только

сопротивлениями этих обмоток, т. е. сопротивлениями короткого замыкания трансформаторов. Поэтому

Если, например, мощности трансформаторов равны и z_Ki, = = z_kii, = «к i» = Mkii_s = 0,05, то относительная величина уравнительного тока будет

Рис. 15-12. Уравнительные токи при параллельной работе трансформаторов Y/Д-П hY/Y-0

т. е. этот ток будет в 5,18 раза больше номинального. Наличие такого тока почти равносильно короткому замыканию.

Таким образом, параллельное включение трансформаторов с различными группами соединений обмоток недопустимо.

Однако возможны случаи, когда путем круговой перестановки обозначений выводов обмоток (см. § 12-4) или соответствующим соединением зажимов двух трансформаторов удается добиться совпадения по фазе э. д. с. параллельно включаемых фаз трансформаторов, имеющих разные группы соединений. Возможность этого в каждом конкретном случае можно проверить на основе рассмотрения векторных диаграмм напряжений трансформаторов.

Условие равенства коэффициентов трансформации. Пусть, например, у двух однофазных трансформаторов (см. рис. 15-11, а) первичные и вторичные номинальные напряжения не равны и поэтому ■^21 > £211 (Р^ис- 15-13, а). В замкнутом контуре вторичных обмоток, действует разность этих э. д. с. А£ = Ё₂\ — Ё_%и и возникает уравнительный ток, определяемый равенством (15-20). Этот ток имеет во вторичных обмотках трансформаторов различные относительно действующих в них э. д. с. направления (рис» 15-11, а и 15-13, а): трансформатор / отдает ток /_yi, а трансформатор // потребляет ток /_уп. Падения напряжения, вызываемые уравнительными токами в обмотках трансформаторов, выравнивают вторичные напряжения обмоток (рис. 15-13, а).

При включении нагрузки в трансформаторах возникают токи нагрузки /_НГ1 и /нгп- Складываясь с ними, уравнительные токи вызывают неравенство результирующих токов /₂i, /₂ц и неравномерную нагрузку трансформаторов (рис. 15-13, б).

В качестве примера допустим, что параллельно работают два трансформатора одинаковой мощности и г_К|„ = г_кц» = 0,055, а их коэф-

фициенты трансформации различаются на 1%. Тогда Л£ = 0,01 £/_ни, согласно формуле (15-20),

т. е. уравнительный ток составляет довольно значительную величину. По ГОСТ 11677—65 в общем случае допускается различие коэффициентов трансформации от паспортных значений на 0,5%, а для трансформаторов с k > 3 — на 1,0. Допускается параллельная

работа трансформаторов с такими различиями коэффициентов трансформации.

Условие равенства напряжений короткого замыкания. Рассмотрим параллельную работу трех трансформаторов с одинаковыми группами соединений и номинальными, напряжениями обмоток. По-' лучаемые при этом результаты можно легко распространить на любое число параллельно работающих трансформаторов. Пренебрегая намагничи-

Рис. 15-13 Уравнительные токи при неравенстве коэффициентов трансформации

вающими токами и используя упрощенную схему замещения (с,м. рис. 14-6), можно

представить схему параллельной работы трех трансформаторов

в виде, изображенном на рис. 15-14. Падения напряжения

и аналогичные выражения для г_нц и г_кш.

Подставим эти выражения для г_к в (15-23) и заменим токи на пропорциональные им полные мощности, умножив (15-23) на величину mU_a. Тогда

В относительных единицах

т. е. относительные нагрузки трансформаторов обратно пропорциональны их напряжениям короткого замыкания.

Если и_к\% = Ики% = «кш«/«, то Si_t = Sn_t = Sui,, т. е. трансформаторы нагружаются равномерно и при увеличении нагрузки достигают номинальной мощности одновременно. Очевидно, что при этом условия параллельной работы являются наилучшими. Если же и_к% не равны, то при повышении нагрузки номинальной мощности прежде всего достигнет трансформатор с наименьшим и_к%. Другие трансформаторы при этом будут еще недогружены, ив то же время дальнейшее увеличение общей нагрузки недопустимо, так как первый трансформатор будет перегружаться. Установленная мощность трансформаторов останется, таким образом, недоиспользо-* ванной. Рекомендуется включать на параллельную работу такие трансформаторы, для каждого из которых значение и_к% отличается от арифметического среднего значения и_к% всех этих трансформа* торов не более чем на ±10% и отношение номинальных мощностей которых находится в пределах 3:1.

Допустимые перегрузки трансформаторов нормируются ГОСТ 11677—65.

Пример. Три трансформатора с одинаковыми коэффициентами тратформации и группами соединений обмоток имеют S_Hl = 180 кв-а, S_Bn — 240 ка-a, S_Bln — = 320 кв-а и м_к1 = 5,4%, и_к11 — 6,0%, н_кШ = 6,6%. Определим нагрузку каждого трансформатора для случая, когда их общая нагрузка равна сумме их

Таким образом, трансформатор / перегружен на 12,5%, а трансформатор /// недогружен на 8%. Для устранения перегрузки первого трансформатора необходимо уменьшить нагрузку всей подстанции до 740: 1,125= 657 кв-а или на 83 кв-а, т. е. недоиспользованными остаются83/се -а установленной мощности трансформаторов.

Дата добавления: 2015-07-18