10. Трехфазные трансформаторы. Конструктивные исполнения. Схемы и группы соединения обмоток. Параллельная работа трансформаторов.

Т рансформация напряжения в трехфазных сетях может произ­водиться либо при помощи трех однофазных трансформаторов, со­единенных между собой в трансформаторную группу (рис. 8.16), либо посредством одного трехфазного Т.Трехфазный Т состоит из трехстержневого сердеч­ника с обмотками высшего и низшего напряжений (рис. 8.17).Трехфазные обмотки Т как первичная, так и вто­ричная могут быть соединены в треу­гольник или в звезду. Обмотки ВН всегда выгодно соединять в звез­ду, так как в этом случае фазные обмотки рассчитываются на фаз­ное U, в раза меньше линейного, что облегчает изо­ляцию обмоток. Наоборот, обмотки НН выгодно соединять в треугольник, так как при этом соединении фазный ток в раза меньше линейного, что при больших нагрузках весьма существенно.

Н аиболее распространенные способы соединения первичной и вторичной обмоток даны в табл. 8.2 в соответствии с ГОСТ 401-41. различные схемы соединения обмоток ВН и НН характеризуются смещением относительно друг друга векторов первичных и вто­ричных линейных э. д. с. У гол смещения векторов обозначается циф­рами от 1 до 12, которые входят в условное обозначение группы соединений обмоток. Каждая порядковая цифра соответствует уг­ловому смещению в 30° и при ее умножении на 30 дает угол смеще­ния в градусах.

В основу цифровых обозначений углов смещения положен часо­вой циферблат. Вектор э. д. с. обмотки низшего напряжения со­ответствует часовой стрелке, а вектор э. д. с. обмотки высшего на­пряжения — минутной. Совпадение по фазе векторов э. д. с. мо­жет быть лишь при условии, что обе обмотки трансформатора (ВН и НН) имеют одинаковые схемы соединения, намотаны в одну сторону и имеют одинаковое обозначение зажимов. В этом случае угол сдвига фаз между векторами э. д. с. равен нулю (а=0) и трансформатор принадлежит к группе 12 .

Если вторичную обмотку намотать в обратном направлении от­носительно первичной или поменять местами у одной из обмоток ее начало и конец, то между векторами э. д. с. создастся сдвиг фаз 180° , и трансформатор будет иметь группу соединений 6 (Y/Y — 6).

У трехфазных трансформаторов группа соединений определяет­ся углом сдвига фаз между линейными значениями э. д. с. E₁ и Е₂. Всего может быть получено 12 групп соединений. Так, при соединении обмоток ВН и НН по схеме Y/ , одинаковом направ­лении их намотки и обозначении зажимов векторы линейных э. д. с. E₂ сдвинуты относительно векторов линейных э. д. с. E₁ на угол 330° (по направлению часовой стрелки) и группа соединений будет 11. При встречной намотке обмоток ВН и НН или перемене местами начал и концов одной из обмоток получается группа 5.Основными группами соединений являются 12 для схемы соединений обмоток Y/Y и 11 для схемы соединений Y/ . Способы соединения обмоток трансформаторов зависят в основ­ном от характера нагрузки. Y/Y₀-12 - при смешанной осветительно-силовой нагрузке. Трехфазные силовые потребители (электродвигатели, электронагревательные установки) включаются на линейное напряжение 380 (или 220) в, а осветительные потребители — на фазное напряжение 220 (или 127) В. Когда вторичное линейное U выше 400 В, применяется соединение Y/ -11. Для передачи электрической энер­гии на дальние расстояния - Yo/ -11( позволяет делать заземление системы на стороне ВН).

Для лучшего маневрирования установленной мощностью транс­форматорных подстанций и более полной загрузки трансформаторов при суточных и сезонных изменениях нагрузки трансформаторы могут вклю­чаться в параллельную ра­боту. При этом первичные обмотки всех Т подключаются к первич­ной питающей сети, а их вто­ричные обмотки — к вторич­ной цепи, т. е. к шинам трансформаторной подстан­ции (рис. 8.18).

В этом случае при мак­симальной нагрузке работа­ют все установленные Т, кроме резервных, предназначенных для замены работающих в случае их аварии или ремонта.

На электрической схеме включения трансформаторов в парал­лельную работу стрелками показаны направления токов I_1I , , I_1II I_2I и I_2II первичной и вторичной обмотках Т и в первичной и вторичной цепях I_н1 и I_н2. Первичные и вторичные э. д. с. каждого Т направлены навстречу друг другу. В то же время э. д. с. во вторичных обмотках всех параллельно ра­ботающих Т по отношению к внешней цепи дей­ствуют согласно.

Для параллельной работы трансформаторов необходимо со­блюдение следующих условий:

1) первичные и вторичные напряжения включаемых на парал­лельную работу трансформаторов должны быть соответственно равны:

Это равенство означает, что коэффициенты трансформации трансформато­ров будут равны, т. е. k₁ = k_II = k_III =....==k_n;

2. на параллельную работу должны включаться Т с одинаковыми группами соединений;

3. активные и индуктивные составляющие напряжения корот­кого замыкания трансформаторов должны быть одинаковы:

u_К.З.1 = и_К.ЗII ⁼ u_К.З.III =…. = u_К.З.n

u_К.З.I = u_К.З.аII = u_К.З.аIII =…. u_к.з.а.n

u_К.З.Х1= u_{К.З.Х II} = u_{К.З.Х III} =….= u_К.З.Хn

Допускается различие в k при параллельной работе трансформаторов не более 0,5% от их среднего значения. Отклонение напряжений кз допустимо в пределах ± 10%.

При одинаковых k параллельно работающих Т в режиме хх обеспечи­вается равенство их вторичных э. д. с. по амплитуде, а тождественность групп соединений Т обеспечивает совпадение их э. д. с. по фазе. При этих условиях во всех замкнутых контурах, образуемых вторичными обмотками Т при парал­лельном их включении, сумма э. д. с. Будет=0 и уравни­тельного I не будет.

При нарушении условия равенства коэффициентов трансформа­ции, под действием разности э. д. с. во вто­ричных цепях трансформаторов возникает уравнительный I. Так как первичные и вторичные обмотки трансформаторов связаны между собой магнитными полями, то уравнительный ток I_уII во вторичном контуре вызовет появление уравнительного тока и в первичном контуре, образованном первичными обмотками транс­форматоров.

При включении в параллельную работу трансформаторов с раз­ными напряжениями кз, Т с большим напряжением кз окажется недогруженным, а с меньшим— перегруженным. Нагрузка между трансформаторами распределится обратно пропорционально номи­нальным напряжениям короткого замыкания

Совершенно недопустима параллельная работа трансформаторов с разными группами соединений, так как при этом возникает в контуре вторичных обмоток результирующая э. д. с, которая соз­дает значительный по величине ток, вызывающий чрезмерный на­грев обмоток.