2.6.2. Специфика режимов работы силовых

АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ

Наряду с общими для всех трансформаторов режимами работы, рассмотренными выше, для трёхфазных трёхобмоточных автотрансформаторов существуют характерные нагрузочные режимы.

Трансформаторный режим. В этом режиме имеет место передача мощности из обмотки НН в обмотку СН, или ВН и обратно – НН СН, или НН ВН. Распределение токов в обмотках автотрансформатора в этом режиме показано на рис. 2.14.

Рис. 2.14. Распределение токов в обмотках автотрансформатора

в трансформаторном режиме

Нагрузка обмотки НН не может быть больше типовой по условию исполнения, т.е.

(2.36)

Направление вектора мощности в общей и последовательной обмот-

ках будет противоположно направлению вектора мощности в обмотке НН.

В режиме трансформации типовой мощности со стороны НН в сторону СН (режим НН  СН) общая обмотка, как и обмотка НН, будет загружена типовой мощностью, а последовательная обмотка будет не загружена. Без учёта потерь в автотрансформаторе можно записать:

S_В = S_посл = 0 ; S_О = S_С= S_Н  S_тип . (2.37)

В режиме трансформации типовой мощности со стороны НН в сторону ВН (режим НН  ВН) и общая, и последовательная обмотки будут недогружены: S_В = S_Н  S_тип ; I_В = I_П = I_О = I_Н  k_В-Н ;

(2.38)

Нагрузка последовательной обмотки

Нагрузка общей обмотки

Автотрансформаторный режим. В этом режиме осуществляется обмен мощностями между сторонами ВН и СН, без передачи мощности в обмотку НН – режим ВН СН. Распределение токов в обмотках автотрансформатора в этом режиме показано на рис. 2.15.

Рис. 2.15. Распределение токов в обмотках автотрансформатора

в автотрансформаторном режиме

В обоих режимах при передаче номинальной мощности ток в общей обмотке равен разности токов I_С и I_В. Согласно (2.29) эта разность равна (I_С – I_В) = I_С(1  ) = k I_С . (2.41)

Следовательно, и общая, и последовательная обмотки загружены типовой мощностью, а поэтому передаваемая в этих режимах мощность не должна превышать номинальную.

Комбинированные режимы. В этих режимах в передаче мощности участвуют все три обмотки и токи в последовательной и общей обмотках могут быть представлены состоящими из двух геометрически суммируемых составляющих: одной, определяемой наличием электрической связи между сторонами высокого и среднего напряжений, и другой, определяемой наличием электромагнитной связи между обмотками.

Наиболее характерными комбинированными режимами (подробно

см. 6) являются режим ВН СН и одновременно ВН НН и режим ВН СН и одновременно НН СН. Распределение токов в обмотках автотрансформатора в этих режимах показано на рис. 2.16 и на рис. 2.17.

1. Режим ВН СН и одновременно ВН НН.

а) б)

Рис. 2.16. Распределение токов в обмотках автотрансформатора

в комбинированном режиме 1

Составляющие токов, обусловленные наличием электрической связи (автотрансформаторные), обозначены индексом "а". В последовательной и общей обмотках они находятся в противофазе. Составляющая, обусловленная наличием электромагнитной связи (трансформаторная), обозначена индексом "тр".

В последовательной обмотке автотрансформаторная и трансформаторная составляющие токов направлены согласно, а в общей обмотке – встречно.

(2.42)

Нагрузка последовательной обмотки

(2.43)

Нагрузка общей обмотки

(2.44)

В зависимости от величин автотрансформаторной и трансформаторной составляющих токов активная и реактивная составляющие нагрузки общей обмотки могут быть положительными или отрицательными.

Так как составляющие токов в последовательной обмотке складываются, то это может вызвать её перегрузку. Этот режим ограничивается нагрузкой последовательной обмотки, и он допустим при выполнении условия

(2.45)

Поскольку в общей обмотке составляющие токов направлены встречно (2.39), то нагрузка её значительно меньше допустимой и в пределе может быть равна нулю при полной загрузке других обмоток.

2. Режим ВН СН и одновременно НН СН.

а) б)

Рис. 2.17. Распределение токов в обмотках автотрансформатора

в комбинированном режиме 2

В этом режиме трансформаторная составляющая тока в последовательной обмотке отсутствует:

(2.46)

где S_В – полная мощность, передаваемая из системы высшего напряжения в систему среднего напряжения (или обратно).

Нагрузка последовательной обмотки

(2.47)

Из этого выражения следует, что даже при передаче номинальной мощности (S_В = S_НОМ) последовательная обмотка не будет перегружена и её нагрузка будет равна типовой (расчётной) мощности.

В общей обмотке трансформаторная и автотрансформаторная составляющие токов направлены согласно, т.е.

Нагрузку общей обмотки записывают следующим образом:

(2.48)

При равенстве коэффициентов мощности на сторонах высокого, среднего и низшего напряжений уравнение (2.48) значительно упрощается:

S_О = k_тип S_В + S_Н . (2.49)

Из этих выражений видно, что автотрансформаторная и трансформаторная составляющие мощности в общей обмотке суммируются и её нагрузка является ограничивающей для данного режима работы автотрансформатора. Условие его допустимости аналогично (2.45):

(2.50)

То есть нагрузка общей обмотки в любом случае не должна превышать типовую мощность. Если со стороны НН передаётся мощность, равная типовой (S_Н = S_тип), то дополнительная передача мощности между сторонами ВН и СН вообще невозможна.

Пример расчёта режимов работы автотрансформатора приведен в П11.