2.14. Мощность потерь трансформаторов при параллельной ра­боте

Определение суммарной мощности потерь параллельно рабо­тающих трансформаторов позволяет найти пределы нагрузок подстанции, при которых целесообразно переходить от работы одного трансформатора к параллельной работе двух, трех и т. д., что дает заметный экономический эффект. Например, на подстанции установлены три одинаковых трансформатора с потерями холостого хода и короткого замыкания . Если всю нагрузку подстанции несет один трансформатор, то мощность потерь составляет . Если при той же нагрузке подстанции параллельно рабо­тают два трансформатора, то мощность потерь составляет . Приравнивая потери одного трансформатора и потери двух трансформаторов, определим значение , при которм потери в двух трансформаторах будут меньше, чем в одном:

; (2.73)

. (2.74)

Параллельное включение трех трансформаторов позволяет найти , при котором потери в них будут меньше, чем в двух:

; (2.75)

. (2.76)

Данный подход служит для определения рационального режима работы трансформаторов подстанции при ее проектировании и эксплуатации [4]. Он используется также при неодинаковых по­терях в трансформаторах. Экономический эффект достигается за счет снижения потерь холостого хода трансформаторов в случае отключения их части из сети питания в часы минимума нагрузок (ночные смены, выходные дни) [5].

2.15. Регулирование напряжения трансформаторов

Колебания нагрузок потребителей вызывает колебания вторичного напряжения трансформатора, поэтому возникает необходимость регули­рования напряжения трансформаторов путем изменения коэффициента трансформации , т. е. числа включенных в работу витков первич­ной или вторичной обмотки [1]. Для этого обмотка выполняется с рядом от­ветвлений и снабжается специальным переключающим устройством. У понижающих трансформаторов при необходимости повысить или пони­зить напряжение на вторичной стороне НН следует на первичной стороне ВН переходить соответственно на меньшее или большее число витков. Для повышающих трансформаторов переход осуществляется на большее или меньшее число витков обмотки ВН в соответствии с необходимостью повысить или пони­зить напряжение на вторичной стороне ВН. Ответвления расположены на той стороне, где в процессе эксплуата­ции напряжение подвергается изменениям. Чаще всего это сторона выс­шего напряжения ВН или среднего напряжения СН. Переключаемые участки целесообразно располагать в средней части обмотки. Это необходимо, чтобы части обмоток были рав­номерно загружены и не вызывали существенного искажения магнитного поля рассеивания, которое, в свою очередь, способствует созданию уси­лий, возникающих при кор отких за­мыканиях, стремящихся сдвинуть обмотки друг относительно друга в осевом направлении. Опасность разрушения обмоток при этом тем меньше, чем рав­номернее распределены отключаемые витки по высоте обмотки. Поэтому в многослойных цилиндрических обмотках (рис. 2.22, 2.23) отключаемые витки разме­щают в конце обмотки. В этом случае облегчается изоляция переключаю­щего устройства [17]. Наиболее характерные схемы обмоток с ответвлениями представлены на рис. 2.36.

Схемы регулирования напряжения вблизи нулевой точки при соединении обмотки в звезду на рис. 2.36, а,б,в допускают применение наиболее простого и дешевого переключателя – одного на три фазы трансформатора. В этих схемах рабочее напряжение между отдельными частями переключателя не превышает 10% линейного напряжения обмотки (при соединении треугольником рабочее напряжение достигает 100% от номинального). Схема рис. 2.36,а для регулирования напряжения при многослойной цилиндрической обмотке применяется в трансформаторах мощностью до 160 кВА. В трансформаторах мощностью от 250 кВА и выше используют схему рис. 2.38,б. Согласно этой схеме регулировочные витки, располагаемые в наружном слое обмотки, размещают симметрично относительно середины высоты обмотки во избежание повреждения при коротких замыканиях в результате действия механических сил. Намотка регулировочных витков ведется тем же проводом и с тем же направлением намотки, что и основных витков обмотки. В соответствии с рис. 2.38,в и г регулирование напряжения выполняется при многослойной цилиндрической катушечной и катушечной обмотке (рис. 2.24), причем одна половина обмотки мотается правой, а другая левой намоткой. Когда обмотки соединены треугольником схема 2.38,в и г не применяется.

Переключение ответвлений может проводиться для отключенного трансформатора от сети или же без его отключения, под нагрузкой. В первом случае переключающее устройство проще и дешевле, но его использование вызывает пе­рерыв энергоснабжения потребителей. Этот способ чаще всего применяют для коррекции вторичного напряжения сетевых понижающих трансфор­маторов в зависимости от уровня первичного напряжения на данном уча­стке сети, а также при сезонных изменениях нагрузки. Трансформаторы, работающие в таком режиме, называются трансформаторами с устройст­вами переключения без возбуждения (ПБВ). Трансформаторы с устройст­вами ПБВ изготовляются с регули­рованием напряжения относительно номинального на , , и (масляные силовые трансформаторы). Переключатель распола­гают внутри бака трансформатора, а концы осей переключателей выво­дятся на крышку бака [1].

Переключение под нагрузкой применяется в мощных трансформато­рах при необходимости частого и непрерывного регулирования напряже­ния. Трансформаторы, работающие в таком режиме, называются транс­форматорами с устройствами регулирования под нагрузкой (РПН). Они рассчитаны для регулирования напряжения в пределах 6…10 % через 1,25 …1,67 %. В трансформаторах с устройствами РПН переход с одной ступени на другую должен проходить без разрыва цепи тока. В процессе переключения часть обмотки оказывается замкнутой накоротко. Для снижения тока короткого замыкания применяют токоограничивающие реакторы или ак­тивные сопротивления.