7. Режимы работы автотрансформаторов.

Для автотрансформаторов характерны три основных режима работы: автотрансформаторный, трансформаторный, комбинированный трансформаторно-автотрансформаторный. Рассмотрим режимы работы трехобмоточных автотрансформаторов.

Для простоты анализа примем:

Выразим все токи через ток I и покажем величину и направление токов в обмотках автотрансформатора:

1) Автотрансформаторный режим с передачей 𝑆_ном из сети СН в сеть ВН и обратно (использование в качестве АТ связи на электростанции или ПС). В этом режиме можно передавать 𝑆_ном из сети высшего напряжения в сеть среднего напряжения и наоборот: ВН→СН, СН→ВН. Обмотки рассчитаны на S_тип. Фактически они так и загружены. В общей части обмотки ток I, режим возможный и выгодный.

2) Трансформаторный режим с передачей мощности генератора 𝑆_Г = 𝑆_тип в сеть ВН. Режим возможный, но невыгодный, так как автотрансформатор недогружен, в общей части обмотки I/2. Передача 𝑆_тип из сети низшего напряжения в сеть высшего напряжения: НН→ВН, то же получится при передаче мощности генератора в сеть среднего напряжения: НН→СН.

3) Комбинированный режим с передачей мощности из сетей НН и СН в сеть ВН. Трансформаторный режим с передачей мощности генератора 𝑆_Г = 𝑆_тип в сеть ВН. Режим представляет наибольший интерес. Передаваемая мощность поровну распределяется между обмотками среднего и высшего напряжения: (𝑆_ном - 𝑆_тип ) − СН→ВН, 𝑆_тип − НН→ВН. Режим допустимый, очень выгодный, так как потери в общей части обмотки отсутствуют.

4 ) Комбинированный режим с передачей мощности из сетей НН и ВН в сеть СН. Передаваемая мощность распределяется между обмотками: (𝑆_ном - 𝑆_тип ) − ВН→СН, 𝑆_тип − НН→СН. Общая часть обмотки перегружена (1,5·I), режим недопустим.

5) Комбинированный режим на подстанции с передачей мощности из сети ВН в сеть СН и НН. Режим аналогичен режиму 3 по распределению токов. Очень выгодный.

Таким образом, автотрансформатор используют в автотрансформаторном режиме для связи сетей ВН и СН при небольших коэффициентах трансформации, третья обмотка при этом служит для компенсации высших гармоник. В комбинированном режиме выгодно использовать автотрансформатор с передачей мощности (не более S_тип ) из сети НН в сеть ВН и дополнительно разность (S_ном–S_тип) из сети СН в сеть ВН. На подстанциях - в направлении из сети ВН в сеть НН (не более типовой) и остальную мощность в сеть СН. Комбинированный режим с передачей мощности из сети НН в сеть СН и дополнительно из сети ВН в сеть СН недопустим из-за перегрузки общей обмотки автотрансформатора. Трансформаторные режимы с передачей мощности генератора (не более Sтип) в сеть СН или ВН допустимы, но не выгодны.

8. Трансформатор с расщепленной обмоткой низшего напряжения. Область применения. Трансформаторы с расщеплённой обмоткой низшего напряжения

У трансформатора с расщеплённой обмоткой низшего напряжения (НН) одна из обмоток имеет 2 (или более) части, нормально электрически не соединённые между собой и имеющие раздельные выводы. Каждую часть можно использовать независимо от другой.

При необходимости части обмотки одного напряжения могут быть соединены электрически и включены на параллельную работу. Возможна работа каждой части расщеплённой обмотки при отключении другой. Суммарная мощность всех частей расщеплённой обмотки равна номинальной мощности трансформатора.

Трансформатор с расщеплённой обмоткой НН позволяет уменьшить ток при КЗ на стороне расщепления. Рассмотрим схемы замещения двухобмоточного трансформатора и трансформатора с расщепленной обмоткой НН.

Здесь имеется в виду, что Х_сквоз = Х_в + 0,5·Х_н и Х_расщ = 2·Х_н.

Найдём, чему будут равны сопротивления обмоток трансформатора 𝑥_в и 𝑥_н через 𝑥_тр. . Пусть 𝑥_расщ. / 𝑥_сквоз. = 4 (обычно это отношение 3÷4), тогда имеем систему уравнений, решая которую, получим:

Сравнивая схемы укрупнённых блоков (к 1му трансформатору подсоединено 2 или более генераторов) с двухобмоточным трансформатором и трансформатором с расщепленной обмоткой (рис. 3.11), имея в виду схему замещения, видим, что в блоке с трансформатором с расщеплением токи при коротком замыкании на стороне расщепления будут меньше по сравнению с блоком с обычным двухобмоточным трансформатором.

Трансформаторы с расщепленными обмотками применяются в укрупнённых блоках мощных ТЭС или ГЭС, на понижающих подстанциях, в схемах собственных нужд электростанций.

Обычно в каталогах даны следующие параметры: 𝑢_{к В−Н//Н} (%) и 𝑢_{к Н−Н} (%), отнесённые к номинальной мощности трансформатора 𝑆ном, тогда:

(эти формулы получаются, если представить x_сквоз = 𝑥_∗тр = 𝑢_{к В−Н//Н}, % / 100 и x_расщ = 2x_н= 𝑢_{к Н−Н} (%) / 100)