2.5. Несимметричные режимы работы трёхфазных трансформаторов

Несимметричные режимы работы трёхфазных трансформаторов возникают в случаях, когда по отдельным фазам протекают разные по величине токи. Такие режимы возможны, например, при отключении одной фазы в группе трёх однофазных трансформаторов, отключении одного полюса выключателя в группе из трёх однополюсных выключателей, отключения одной фазы линии электропередачи.

Возникновение несимметричного режима вызывает асимметрию токов и напряжений, зависящую от параметров трансформатора, сети и наг-рузки 24. Как уже было показано в гл. 1.4, располагаемая мощность трансформатора в несимметричном режиме снижается по отношению к номинальной в зависимости от параметров сети.

Возможные варианты несимметричных режимов двухобмоточных трансформаторов приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Варианты несимметричных режимов двухобмоточных трансформаторов

Вариант	Обозначение схемы соединения трансформатора	Схемы вариантов несимметричных режимов
		Схема соединения	Условия работы
1	0 /		Обрыв фазы А на стороне звезды
2	 / 		Обрыв соединения между фазами во вторичной обмотке
3	0 /0		Отключение одной фазы на стороне первичного напряжения или отключение одной фазы в трёхфазной группе

Окончание табл. 2.1

Варианты несимметричных режимов двухобмоточных трансформаторов

Вариант	Обозначение схемы соединения трансформатора	Схемы вариантов несимметричных режимов
		Схема соединения	Условия работы
4	 /		Обрыв одной фазы на первичной или вторичной стороне
5	 / 0		Обрыв одной фазы на стороне звезды или отключение одной фазы в трёхфазной группе

ВАРИАНТ 1. Схема соединения трансформатора ₀ /. На стороне звезды отсутствует одна фаза (например, фаза А), передача мощности со стороны звезды на сторону треугольника.

В данном режиме на вторичной стороне (сторона треугольника) напряжения сохраняются во всех трёх фазах. При холостом ходе они образуют трёхфазную симметричную систему. При включении на вторичной стороне нагрузки симметрия напряжений нарушается ввиду неравенства сопротивлений по фазам. При этом токи нагрузки также оказываются несимметричными.

Ток в фазе А равен нулю и можно записать , откуда .

Полный ток в неповреждённой фазе (например, фаза В)

(2.23)

Асимметрия токов , выражаемая как абсолютное значение отношения составляющих обратной и прямой последовательностей токов, будет одинакова как на стороне звезды, так и на стороне треугольника.

Подставляя в (2.23) выражение для абсолютной величины тока в неповреждённой фазе запишется в виде

(2.24)

На рис. 2.10 представлены векторные диаграммы токов на сторонах ВН и НН трансформатора.

Ток в проводе заземления нейтрали на стороне звезды равен утроенному току нулевой последовательности: .

Располагаемая мощность трансформатора определяется так же, как показано в гл. 1.4.

ВАРИАНТ 2. Схема соединения трансформатора  /. Во вторичной обмотке имеет место обрыв соединения между двумя фазами – схема треугольника в этой обмотке разомкнута.

В той из фаз, в которой ток отсутствует, сумма токов прямой, обратной и нулевой последовательностей равна нулю. Ток нулевой последовательности может циркулировать только по обмоткам, соединённым в треугольник, в линиях же он отсутствует.

Сопротивление нулевой последовательности трансформатора с такой схемой соединения меньше 24, чем при схеме соединения ₀ /.

Располагаемая мощность трансформатора в этом режиме примерно такая же, что и при схеме соединения ₀ /.

ВАРИАНТ 3. Схема соединения трансформатора ₀ /₀. Отключение одной фазы на стороне первичного напряжения

Практически этот режим возможен только в случае глухого заземления нейтралей обеих обмоток. Для этого случая применимы те же формулы, что и в предыдущих случаях.

ВАРИАНТЫ 4 и 5 подробно рассмотрены в гл. 1.4.