2.4. Параллельная работа трансформаторов

Включение трансформаторов на параллельную работу возможно при соблюдении следующих условий:

 равенство номинальных первичных и вторичных напряжений;

 равенство напряжений короткого замыкания;

 тождественность групп соединения обмоток;

 допустимое отклонение по коэффициенту трансформации не более

10 % от среднего значения;

 допустимое соотношение номинальных мощностей не более 3 : 1;

 суммарная нагрузка параллельно включённых трансформаторов не

должна превышать величины, при которой ни один бы из трансфор-

маторов не был бы загружен больше его нагрузочной способности.

В случае невыполнения указанных требований 19 появляющаяся между векторами напряжений вторичных обмоток разность напряжений (u) обусловливает протекание между ними уравнительного тока I_ур :

(2.17)

где u – разность вторичных напряжений параллельно включённых транс-форматоров; Z_к1, Z_к2 – сопротивления короткого замыкания параллельно включённых трансформаторов.

Так как в относительных единицах _к равно u_к, то для трансформаторов равных мощностей можно записать

(2.18)

где I_1ном – номинальный первичный ток трансформатора.

Если I_{1 ном} подставлять в именованных единицах, то и уравнительный ток получим в именованных единицах.

При включении на параллельную работу трансформаторов с разной номинальной мощностью при соотношении мощностей S_1ном/S_2ном=а, уравнительный ток следует определять по выражению

(2.19)

где I_1ном – номинальный первичный ток трансформатора мощностью S_1ном.

В каждом из двух параллельно включённых трансформаторов рабочие токи (I₁, I₂) распределяются пропорционально их номинальным мощностям:

(2.20)

где I_н – ток нагрузки.

В одном из трансформаторов уравнительный ток будет складываться с током нагрузки, а в другом – вычитаться. Если трансформаторы имеют неодинаковые коэффициенты трансформации, то наибольшая загрузка придётся на трансформатор с более высоким вторичным напряжением.

На рис. 2.7 представлена схема протекания токов нагрузки и уравнительного в двух параллельно включённых трансформаторах.

Рис. 2.7. Схема протекания токов нагрузки и уравнительного

в двух параллельно включённых трансформаторах

Если на параллельную работу включаются трансформаторы с разными напряжениями короткого замыкания, то в режиме холостого хода это никак не скажется на величинах их вторичных напряжений. В нагрузочном же режиме, ввиду разных потерь в трансформаторах, величины вторичных напряжений окажутся разными и, следовательно, в обмотках тран-

сформаторов появится уравнительный ток.

В общем случае при разных номинальных мощностях трансформаторов распределение нагрузки между ними происходит пропорционально их мощностям и обратно пропорционально их напряжениям короткого замыкания:

(2.21)

где S₁, S₂ – мощности нагрузочного режима первого и второго трансфор-маторов; S_1ном, S_2ном – номинальные мощности первого и второго трансформаторов; u_к1, u_к2 – напряжения короткого замыкания первого и второго трансформаторов; u_к – некоторое эквивалентное напряжение короткого замыкания группы параллельно включённых трансформаторов.

Из (2.21) видно, что чем меньше u_к, тем большая доля общей нагрузки приходится на этот трансформатор. Поэтому полную установленную мощность каждый из трансформаторов группы может нести только при равенстве их напряжений короткого замыкания. Выравнивать распределение нагрузки между трансформаторами можно с помощью устройства регулирования напряжения, поднимая вторичное напряжение у недогруженного трансформатора.

В случае нетождественности групп соединения параллельно включённых трансформаторов векторы их вторичных напряжений будут сдвинуты друг относительно друга на некоторый угол , что обусловит появление между ними разности напряжений u и циркуляцию уравнительного тока I_ур в обмотках трансформаторов. Величина этого тока 19 зависит от угла  сдвига векторов вторичных напряжений, напряжений короткого замыкания параллельно включённых трансформаторов и протекающих в них токов:

(2.22)

Таким образом, на подстанциях, где трансформаторы по первичной стороне подключаются к одной точке, должны устанавливаться только трансформаторы с тождественной группой соединений, например так, как показано на рис. 2.8.

Иначе обстоит дело с включением рабочих и резервных трансформаторов собственных нужд электрических станций. Исходя из условия надёжности обеспечения питания системы собственных нужд электрической станции, эти трансформаторы должны быть подключены к разным источ- никам. Фактически они подключаются к разным системам напряжений, со-

единённым через несколько ступеней трансформации. Поэтому для соблюдения условий включения на параллельную работу их группы соедине- ний необходимо подбирать по результатам анализа угловых смещений векторов напряжений всех трансформаторов, включённых в замкнутый

Рис. 2.8. Пример параллельного включения трансформаторов

на подстанции и векторы их вторичных напряжений

контур цепи питания собственных нужд, таким образом, чтобы обеспечить совпадение векторов напряжений на шинах собственных нужд. Примеры построения схем рабочего и резервного питания собственных нужд электрической станции представлены на рис. 2.9.

а) б)

Рис. 2.9. Примеры сочетания групп соединения резервных и рабочих трансформаторов питания собственных нужд электрической станции

В варианте включения резервного трансформатора на третичную обмотку автотрансформатора (рис. 2.9,б) следует учитывать необходимость и возможность обеспечения допустимых пределов колебания напряжения на шинах собственных нужд (с.н.) при регулировании напряжения автотрансформатора по режимным условиям сторон ВН и СН, а также допустимое по условию самозапуска электродвигателей с.н. суммарное реактивное сопротивление автотрансформатора и резервного трансформатора с.н.