Глава XV параллельная работа трансформаторов

§ 1. Условия включения трансформаторов на параллельную работу

Параллельной работой называют работу двух или нескольких трансформаторов на общие шины, причем их первичные обмотки подключены к общей первичной сети, а вторичные к общей вторичной сети.

Трехфазные трансформаторы можно включать на па­раллельную работу, если соблюдены следующие условия:

а) первичные и вторичные напряжения трансформато­ров соответственно равны

практически это сводится к требованию равенства коэффициентов трансформации:

б) напряжения короткого замыкания трансформато­ров равны

в) трансформаторы принадлежат к одной группе соединения обмоток.

Отношение номинальных мощностей трансформаторов должно не превышать 3:1.

Это требование обусловливается тем, что параллельно работающие трансформаторы должны нести одинаковую в процентном отношении нагрузку. Трансформаторы раз­ных мощностей даже при одинаковых значениях напря­жений короткого замыкания имеют неодинаковые актив­ные (U_а%) и реактивные (U_р%) составляющие, а это приводит к тому, что токи нагрузок трансформаторов бу­дут сдвинуты на некоторый угол, вследствие чего в обмот­ках трансформаторов будут протекать уравнительные токи.

При отношении мощностей параллельно работающих трансформаторов более трех при их незначительной общей перегрузке перегружается трансформатор меньшей мощ­ности.

Перед включением трансформаторов на параллельную работу необходимо их сфазировать, т. е. проверить совпа­дение по фазе вторичных напряжений у двух трансформа­торов, присоединенных с первичной стороны к одной и той же сети. Фазировку, как правило, проводят на низком напряжении трансформаторов, пользуясь вольтметром, а при высоком напряжении вольтметр включают через трансформаторы напряжения.

При фазировке трансформаторов с изолированной ней­тралью соединяют перемычкой два одноименных вывода, например а_1; a₂ (рис. 145, а), для создания замкнутой

электрической цепи, по которой будет проходить ток вольт­метра. У трансформаторов с заземленной нейтралью та­кого соединения делать нельзя, так как при соединении двух разноименных фаз получится короткое замыкание.

При фазировке измеряют напряжение между фазами обмоток трансформаторов. Если напряжение между одно­именными фазами в₁ и в₂, c₁ и c₂ равны нулю, а между разноименными равны линейным напряжениям U_в1c2 = U_л и U_в2c1 = U_л, то трансформатор можно включать на па­раллельную работу, он сфазирован.

При фазировке трансформаторов с заземленной ней­тралью напряжения между фазами а₁ и а₂, в₁ и в₂, с₁ и с₂ должны быть равны нулю, а напряжения между разно­именными фазами— линейному напряжению (рис. 145, б).

§ 2. Явления в трансформаторах при неравенстве коэффициентов трансформации

Если коэффициенты трансформации трансформаторов различны, то по обмоткам трансформаторов течет уравни­тельный ток, который перегружает трансформатор с мень­шим коэффициентом трансформации.

Величину уравнительного тока можно определить по формуле:

где ΔU — разность напряжений между вторичными об­мотками трансформаторов (в);

Z_K1 Z_K11— общие сопротивления обмоток трансформаторов (ом).

Представим себе, что на параллельную работу вклю­чены два однофазных трансформатора одинаковой мощ­ности, причем у первого трансформатора напряжение U₂₁ больше, чем у второго U₂₁₁ (рис. 146, а). Так как U₂₁>U₂₁₁, то между обмотками трансформаторов при включении их на параллельную работу появится разность э. д. с. АЕ, что обусловит появление в обмотках уравни­тельного тока I_ур. Уравнительный ток является током реактивным, так как обмотки трансформаторов имеют в основном индуктивные сопротивления. Активным со­противлением этих обмоток можно пренебречь, так как оно относительно мало.

В первом трансформаторе уравни­тельный ток отстает от э. д. с. E₂₁ на 90°, он создает магнитный поток Ф_ур1 который создает во вторичной обмотке первого трансформатора э. д. с. E_ур1, отстающую от потока Ф_УР1 на 90°. Как видно из векторной диаграммы (рис. 146, б), э. д. с. Е_ур1 направлена встречно э. д. с. E₂₁ она уменьшит ее величину до напряжения U₂. Во втором трансформаторе уравнительный ток и э. д. с. АЕ имеют направления, противоположные направлениям со­ответствующих величин в первом трансформаторе. В этом случае уравнительный ток создает магнитный поток Ф_ур, который индуктирует в обмотке э. д. с. Е_ур11, складываю­щуюся с э. д. с. обмотки Е₂₁₁, вследствие чего напряжение этой обмотки повысится до величины U₂. Таким образом, благодаря протеканию по обмоткам уравнительного тока напряжения обмоток выровняются и токи нагрузки обоих трансформаторов будут одинаковы, так как мощности трансформаторов равны.

Если мы под углом ф₂ отложим на векторных диаграм­мах (рис. 146, б) токи нагрузки первого и второго транс­форматоров и сложим эти токи с уравнительными, то первый трансформатор будет перегружен по току, а вто­рой недогружен, так как I₂₁>I₂₁₁ Таким образом, урав­нительный ток не дает возможности использовать трансформаторы на их полную мощность, так как перегружать первый трансформатор нельзя. Согласно ГОСТ 401—41, допускается включать на параллельную работу транс­форматоры с разными коэффициентами трансформации, если разница коэффициентов трансформации не превышает ±0,5% их среднего геометрического значения: