1.5 Группы соединения обмоток. Параллельная работа трансформаторов.
Сдвиг по фазе между напряжениями первичной и вторичной обмоток принято выражать группой соединения трансформатора. Полный угол рассогласования 3600 делится на 12 групп, разность фаз между которыми составляет 300. Например, если трансформатор относится к группе 6, разность фаз напряжений составляет 300• 6 = 1800.
Для наглядности принятого обозначения пользуются аналогией со стрелочными часами. Стрелки часов похожи на графическое обозначение векторов. Минутная стрелка , установленная в положение 12 часов, всегда соответствует обмотке ВН. Этот вектор не вращается, так как является положением, относительно которого измеряют сдвиг фаз обмотки НН. Положение часовой стрелки соответствует группе соединения трансформатора. Часовая стрелка, установленная на 12 часов, соответствует группе 0.
В однофазных трансформаторах напряжение на вторичной обмотке может либо совпадать по фазе с напряжением первичной обмотки, либо быть противоположным. Поэтому однофазные трансформаторы могут относиться к группе 0 или группе 6. Переход от одной группы к другой осуществляется тем, что начало и конец а и х вторичной обмотки меняются местами.
В трехфазных трансформаторах различными
способами соединения обмоток можно
создать 12 групп соединения. Для примера
на рис 1.8 показано определение группы
соединений Y /
при прямом и обратном соединении
вторичных обмоток.
Рисунок 1.8 Группы соединений: а) Y/ --11; б) Y/ --5;
На рис.1.8 а) вектор линейного напряжения
первичной цепи
расположен в положении 12 часов
(соответственно векторы фазных напряжений
в фазах А, В и С повернуты). Во
вторичных цепях вследствие соединения
треугольником фазные напряжения
совпадают с напряжениями в фазах а,
в, с. От того, какие точки выведены на
нагрузку (показано стрелками), зависит
сдвиг по фазе между фазными напряжениями
первичной и вторичной цепей. На рис.
1.8 а) фазная ЭДС
между точками а и b
(см. соответствующие стрелки на
трансформаторе) совпадает по фазе с
напряжением в первичной обмотке В.
Перенос этого вектора в начало вектора
показывает, что
отстает от вектора
на
3300. Н а рис. 1.8 б) концы х, у, z
вторичных обмоток выведены наружу. В
результате фазные напряжения вторичной
цепи меняют направление на противоположное
и трансформатор приобретает группу Y/
--5.
Порядок следования фаз во вторичной
цепи можно менять многими способами. В
результате можно получить другие группы
(как было сказано, всего 12 групп). Заводы
выпускают трансформаторы групп: 0, 6, 11,
5, называемые основными. Остальные
группы получают перекоммутацией выводов.
Бывают случаи, когда целесообразно использовать параллельное включение трансформаторов. Это достигается тем, что одноименные точки первичных цепей трансформаторов присоединяют к одним и тем же проводам сети; то же осуществляют и для вторичных цепей. Такие соединения используют, если мощности одного трансформатора недостаточно, а использование трансформатора большего габарита нецелесообразно или невозможно. Параллельное включение создает возможность профилактического или другого отключения одного из трансформаторов без отключения нагрузки от напряжения.
Вследствие даже небольших различий в обмотках трансформаторов возникают уравнительные токи, которые не поступают в нагрузку, но вызывают перегрузку отдельных трансформаторов. Ниже рассмотрены условия, которые необходимо выполнить для возможности параллельного включения трансформаторов.
1 Трансформаторы должны принадлежать к одной группе соединения. При несоблюдении этого условия даже при одинаковых коэффициентах трансформации линейные напряжения вторичных цепей будут сдвинуты по фазе не менее, чем на 300. Даже при таком сдвиге появится разностное напряжение U= UЛ - UЛ cos300 = UЛ(1- cos300)≈0,2 UЛ , которое при относительно небольшом сопротивлении обмоток может вызвать большие уравнительные токи. Следует учесть, что в одной из обмоток эти токи будут протекать согласно с токами нагрузки, в другой –встречно. Одна из обмоток будет перегружена , другая—недогружена.
2 Коэффициенты трансформации параллельно включенных трансформаторов одной группы соединения должны быть равны. Даже в режиме ХХ, т.е. при отключенной нагрузке, обмотки останутся соединенными, что вызовет уравнительный ток, который зависит от сопротивлений обмоток трансформаторов.
3 Иногда приходится параллельно включать трансформаторы разных мощностей. В этом случае мощности должны отличаться не более, чем в 3 раза и при выполнении двух предыдущих условий добавляется еще одно: номинальные напряжения короткого замыкания трансформаторов должны быть равны, т.е. UR1= UR2= UR3 … Это связано с тем, что чем ниже напряжение короткого замыкания, тем меньше потери. Если два трансформатора с разными напряжениями короткого замыкания подключить к одному первичному напряжению, вторичное напряжение должно быть больше у трансформатора с меньшим напряжением короткого замыкания. Отсюда вывод: при параллельном включении трансформаторов перегружен будет трансформатор с меньшим напряжением короткого замыкания.
Для трехфазных трансформаторов должно быть выполнено условие фазировки, которое заключается одинаковом порядке чередования фаз.
Общая нагрузка включенных параллельно трансформаторов не должна превышать суммы номинальных мощностей этих трансформаторов.
Для устранения перегрузки одного или нескольких трансформаторов приходится снижать общую нагрузку.