7.5. Параллельная работа трансформаторов

Параллельная работа трансформаторов с нагрузками, пропорциональными их номинальным мощностям, возможна при равенстве первичных и вторичных напряжений (равенстве коэффициентов трансформации), равенстве напряжений КЗ и тождественности групп соединения обмоток.

При включении на параллельную работу трансформаторов с различными коэффициентами трансформации напряжения на зажимах их вторичных обмоток будут различными. Разность вторичных напряжений вызывает прохождение уравнительных токов. Значение уравнительного тока может быть подсчитано по формуле

где Д£/ = £Л—U₂ — разность вторичных напряжений трансформаторов; Zki и Z_K2 — полные сопротивления КЗ первого и второго трансформаторов, определяемые по формуле

где ы_к % — напряжение КЗ.

Пример. Два трансформатора с разными значениями вторичных напряжений включаются на параллельную работу. Трансформаторы имеют следующие технические данные: S_t=S₂=40 MB-А; £/,= 10,5кВ; 1/_г=10 кВ; «ki=Mk2=8,5 %; группы соединения обмоток У/Д-11. Определить уравнительный ток после включения трансформаторов на параллельную работу.

Разность вторичных напряжений Д1/=10500—10 000=500 В, Уравнительный ток

Уравнительные токи, загружая обмотки трансформаторов, увеличивают потери энергии и снижают суммарную мощность подстанции, поэтому прохождение их недопу* стимо. В связи с этим согласно ГОСТ 11677-75 у трансфор-маторов, включаемых на параллельную работу, коэффици* енты трансформации не должны отличаться более чем на ±0,5 %.

Различие в значениях напряжений КЗ трансформаторов обусловливает распределение между ними общей нагрузки пропорционально их номинальным мощностям и обратно пропорционально напряжениям КЗ;

где 5 — общая нагрузка; S[ и S% —реальные нагрузки трансформаторов; S_Homi и 5_НОм2 — номинальные мощности трансформаторов; и_к\ и и_к2 — напряжение КЗ трансформаторов; и'_к —эквивалентное напряжение КЗ параллельно включенных трансформаторов.

Из формулы следует, что большую нагрузку примет на себя трансформатор с меньшим значением напряжения КЗ,

Пример. На параллельную работу включаются два трансформатора мощностью 5bomi=S_hom₂= 40 МВ-А, имеющих напряжения КЗ «_Ki = 8,S %; Ика=7,5 %. Суммарная нагрузка потребителей S'=80 МВ-А. Определить распределение нагрузки между трансформаторами.

Решение. Эквивалентное напряжение КЗ

Наилучшее использование установленной мощности трансформаторов может быть только при равенстве напряжений КЗ. Однако в эксплуатации допускается включение

на параллельную работу трансформаторов с отклонением напряжений КЗ от их среднего значения, но не более чем на ±10 %. Это допущение связано с возможным отступлением (в пределах производственных допусков) при изготовлении трансформаторов в размерах обмоток, влияющих на и_к.

Не рекомендуется включение на параллельную работу трансформаторов с отношением номинальных мощностей более трех. Объясняется это тем, что даже при небольших эксплуатационных перегрузках трансформатор меньшей мощности может оказаться сильно перегруженным в процентном отношении и особенно в том случае, если он имеет меньшее и_к.

Параллельная работа трансформаторов, принадлежащих к разным группам соединений, невозможна по той причине, что между их вторичными обмотками возникает напряжение, обусловленное углем сдвига ф между векторами вторичных напряжений.

Уравнительный ток /_У2 определяется по формуле

, _ 200sin(q>/2)

где ф — угол сдвига векторов вторичных напряжений трансформаторов; /_Ном1 и /_Ном2 — номинальные токи первого и второго трансформаторов.

Пример. Определить уравнительный ток, предположив, что на параллельную работу были ошибочно включены два трансформатора, имеющих одинаковые технические данные (/homi=/hom2=/bom; «ki = =и_к3=«к), при наличии сдвига векторов линейных напряжений вторичных обмоток на угол 60" (например, при группах соединений У/Д-11 иУ/Д-1).

Решение. Уравнительный ток будет иметь значение

_Если предположить, что «_к=7,5, то уравнительный ток достигнет почти семикратного номинального значения. Поэтому параллельная работа трансформаторов, принадлежащих к разным группам соединений обмоток, невозможна.

О схемах и группах соединения обмоток. Обмотки трехфазных трансформаторов соединяют по различным схемам. Наиболее распространенными являются соединения в звезду и треугольник. При этих соединениях возможно получение 12 разных групп со сдвигом векторов линейных напря-

Рис. 7.24. Схема соединения обмоток силовых трехфазных трансформаторов и автотрансформаторов:

о — двухобмоточных трансформаторов; б — трехобмоточных трансформаторов; в — трехобмоточных автотрансформаторов

жений вторичных обмоток по отношению к одноименным векторам линейных напряжений обмоток ВН через каждые 30°. Основными группами в схемах У/Д является 11-я группа, а в схемах У/У — нулевая группа. Остальные группы будут производными от основных.

На рис. 7.24 приведены схемы и группы соединений обмоток трансформаторов и автотрансформаторов по ГОСТ 11675-75. Однако при изготовлении трансформаторов или нарушении технологии их ремонта могут быть получены группы соединения обмоток, отличающиеся от стандартных. Получение той или иной группы соединений зависит от направления намотки обмоток, последовательности соединения между собой зажимов фазных обмоток, маркировки начал и концов обмоток. Перемаркировка вводов трансформатора и перестановка местами фаз (изменение чередования фаз подводимого к обмоткам напряжения) не исключены при монтажных- и ремонтных работах. Поэтому при приемке в эксплуатацию новых трансформаторов, а также после их капитального ремонта, если производилась смена обмоток, проверяются группы соединений трехфазных трансформаторов и полярность вводов однофазных трансформаторов.

Проверка группы соединения обмоток производится при помощи фазометра, универсального фазоуказателя или гальванометра.

Рис. 7.25. Проверка группы соединения при помощи фазометра

Схема включения четырехквадрантного однофазного фазометра показана на рис. 7.25. К первичной обмотке трансформатора подводится пониженное напряжение, достаточное для работы фазометра. При этом показание фазометра будет соответствовать углу сдвига между подведенным напряжением и напряжением вторичной обмотки, т. е. группе соединения обмоток трансформатора. Фазоука-затель, например, типа Э-500/2 подсоединяется по схеме, приведенной на рис. 7 .26.

Проверка полярности обмоток у однофазных трансформаторов и групп соединения (выполненных на заводе) у трехфазных трансформаторов при помощи гальванометра показана на рис. 7.27. Сущность этого способа заключается в следующем. К обмотке ВН подводится постоянный ток от аккумуляторной батареи 2—4В. В момент замыкания рубильника К в обмотке НН будет индуктироваться ЭДС, направление которой определяется гальванометром Гг. Ес-

Рис. 7.26. Проверка группы соединения при помощи фазоуказателя типа Э-500/2

Рис. 7.27. Проверка полярности обмоток однофазного трансформатора (а) и группы соединения обмоток трехфазного трансформатора (б) при помощи гальванометра

ли обмотки трансформатора намотаны одинаково по отношению к началам А и а, стрелки обоих гальванометров отклонятся от нуля в одном направлении, которое условно принимается положительным и обозначается знаком плюс.

При разных направлениях намотки показание гальванометра Гг будет противоположным показанному на рис. 7.24. Это отклонение обозначается знаком минус. При проверке трехфазного трансформатора (рис. 7.27,6) производится девять измерений. Питание подводится поочередно к зажимам АВ, ВС и СА и каждый раз отмечается отклонение гальванометра, присоединяемого к зажимам аЪ, be и са. Результаты наблюдений сравниваются с табл. 7.1, в которой приведены в качестве примера данные только для стандартных групп 0 и 11.

Если проверкой будет установлено, что трансформатор имеет не предполагаемую, а другую группу соединений, то практически имеется ■ возможность изменять некоторые

Таблица 7.1. Отклонение гальванометра соединений методом постоянного тока				при определении		группы
	Отклонение гальванометра» присоединенного к зажимам
Питание подключено к зажимам	аЬ 1 be		са	аЬ	Ьс	са
	Группа 0			Группа 11
АВ ВС СА	+	+	+	+ 0	0 +	0 +

группы соединений, не делая никаких пересоединений и перепаек обмоток внутри трансформатора. Например, при круговой перем*аркировке зажимов основные группы превращаются в их производные, имеющие одноименные напряжения, сдвинутые по фазе на 120 или 240°. Поэтому на параллельную работу можно включать трансформаторы основной и производной групп после соответствующего пересоединения ошиновки на зажимах согласно табл. 7.2. Перестановки местами двух фаз одновременно на стороне ВН и НН также позволяют включать на параллельную работу трансформаторы с разными группами соединений, если при этом во всех контурах, образуемых фазами обмоток, сумма ЭДС получается равной нулю. Например, для включения трансформатора группы 11 параллельно с

Таблица 7.2. Круговая перемаркировка зажимов обмоток НН при включении на параллельную работу трансформаторов с основной (Т1) и производной (Т2) группами

Группа соединений трансформаторов Т1 и Т2	Зажимы обмоток, соединяемые между собой		Группа соединений трансформаторов Т1 и Т2	Зажимы обмоток, соединяемые между собой
	Обмотки ВН Т1—Т2	Обмотки НН Т1-Т2		Обмотки ВН Т1-Т2	Обмотки НН Т1—Т2
0 И 4	А—А В—В С—С	а—с Ь—а с—Ь	11 И 3	А—А В—В С-С	а—с Ь—а с—Ь
0 И 8	А—А В—В С—С	а—Ь Ь—с с—а	11 и 7	А-А В—В С—С	а-Ь Ь—с с—а

трансформаторами групп 5 и 1 достаточно у последних перемаркировать зажимы ВН и НН согласно табл. 7.3 и соединить между собой одноименные зажимы.

Таблица 7.3. Двойная перемаркировка зажимов обмотки ВН и НН трансформаторов групп 5 и 1 при включении на параллельную работу с трансформатором группы 11

Группа соединений трансформаторов	Зажимы обмоток, соединяемые между собой
	Обмотки ВН	Обмотки НН
11 и 5	А-А, (С), (В) В-С, (В), (А) С-В, (А), (С)	а—с, (Ь), (а) b-b, (а), (с) с—а, (с), (Ь)
11 и 1	А-А, (С), (В) В-С, (В), (А) С-В, {А), (С)	а-а, (с), (Ь) Ь-с, (Ь), (а) с-Ь, (а), (с)