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 𝑆ном из сети СН в сеть ВН и обратно (использование в качестве АТ связи на электростанции или ПС). В этом режиме можно передавать 𝑆ном из сети высшего напряжения в сеть среднего напряжения и наоборот: ВН→СН, СН→ВН. Обмотки рассчитаны на Sтип. Фактически они так и загружены. В общей части обмотки ток I, режим возможный и выгодный.
2) Трансформаторный режим с передачей мощности генератора 𝑆Г = 𝑆тип в сеть ВН. Режим возможный, но невыгодный, так как автотрансформатор недогружен, в общей части обмотки I/2. Передача 𝑆тип 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 𝑆Г = 𝑆тип в сеть ВН. Режим представляет наибольший интерес. Передаваемая мощность поровну распределяется между обмотками среднего и высшего напряжения: (𝑆ном - 𝑆тип ) − СН→ВН, 𝑆тип − 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: (𝑆ном - 𝑆тип ) − ВН→СН, 𝑆тип − 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 Sтип ) из сети НН в сеть ВН и дополнительно разность (Sном–Sтип) 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.
Нагрузочная способность силовых трансформаторов
Совокупность допустимых для трансформаторов нагрузок и перегрузок называется нагрузочной способностью трансформаторов.
Допустимая нагрузка – не ограниченная во времени длительная нагрузка, при которой износ изоляции обмоток от нагрева не превосходит износ при номинальном режиме работы.
Перегрузка – режим ускоренного износа изоляции.
Нагрузки и перегрузки могут быть систематические и аварийные.