49-96 / 59 ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ТРАНСФОРМАТОРОВ

86. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ТРАНСФОРМАТОРОВ

§ 1. Условия включения трансформаторов на параллельную работу

Парал гелъной 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 (£7_а%) и реактивные (U_v%) 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; а₂ (рис. J45, 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 фазамиравны нулю, а между разноименными равны линейным напряжениям ито трансформатор можно включать на па­раллельную работу, он сфазирован.

При фазировке трансформаторов с заземленной нейтралью напряжения между фазамии должны быть равны нулю, а напряжения между разно­именными фазами— линейному напряжению (риб. 145, б)

Рис. 145. Фазировка трансформаторов:

а — с изолированной нейтралью; б — с заземленной нейтралью.

§ 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 — разность напряжений между вторичными об­ мотками трансформаторов (в); — общие сопротивления обмоток трансформаторов

(ом).

Представим себе, что на параллельную работу вклю­чены два однофазных трансформатора одинаковой мощ­ности, причем у первого трансформатора напряжение U_2l больше, чем у второго U_2n (рис. 146, а). Так как то между обмотками трансформаторов при включении их на параллельную работу появится разность э. д. с. АЕ, что обусловит появление в обмотках уравни­тельного тока Тур. 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. E_2j на 90°, он создает магнитный поток Ф_УР1, который создает во вторичной обмотке первого трансформатора э. д. с.отстающую от потока Ф_УР1 на 90°. Как видно из векторной диаграммы (рис. 146, б), э. д. с.направлена встречно э. д. с.

E_2v она уменьшит еевеличину до напряжения U₂. Во втором трансформаторе уравнительный ток и э. д. с. имеют направления, противоположные направлениям со­ответствующих величин в первом трансформаторе. В этом случае уравнительный ток создает магнитный поток ,

который индуктирует в обмотке э. д. с. Е_ГРп, складываю­щуюся с э. д. с. обмотки Е_2п, вследствие чего напряжение этой обмотки повысится до величины U₂. Таким образом, благодаря протеканию по обмоткам уравнительного тока

напряжения обмоток выравняются 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 . Таким образом, урав­нительный ток не дает возможности использовать транс-

Рис. 146. Параллельная работа трансформаторов при неодинаковых коэффициентах трансформации:

а — схема, б — векторные диаграммы

форматоры 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

(118)

где

§ 3. Явления в трансформаторах при неодинаковых напряжениях короткого замыкания

Если параллельно работают трансформаторы с неоди­наковыми напряжениями короткого замыкания, то трансформатор с меньшим значением напряжения короткого замыкания перегружается.

Сопротивление трансформатора пропорционально

напряжению короткого замыкания. При включении на параллельную работу двух трансформаторов с различными напряжениями короткого замыкания на шинах устано­вится одинаковое напряжение U₂, так как падения на­пряжения у обоих трансформаторов должны быть одина­ковы, т. е. откуда

т. е. токи нагрузки параллельно включенных трансфор­маторов обратно пропорциональны их сопротивлениям короткого замыкания.

У трансформаторов с меньшим значением напряжения короткого замыкания должен проходить по обмоткам больший ток, чем у трансформаторов с большим значе­нием напряжения короткого замы­кания, чтобы при одинаковой мощ­ности трансформаторов падения напряжения в их обмотках были одинаковы. На рисунке 147 изо­бражены внешние характеристики двух трансформаторов одинако­вой мощности.

Распределение нагрузки между параллельно работаю­щими трансформаторами определяется по формуле

Кривая 1 для трансформатора с большим значением напряжения корот­кого замыкания, а кривая 2—с меньшим. Как видно из кривых, второй трансформатор перегружается.

ГОСТ 401—41 допускает разницу напряжений корот­кого замыкания не

более чем на ±10% их среднего ариф­метического значения

где S_x — нагрузка данного трансформатора (ква);

S — общая нагрузка всей параллельной группы (ква); е_к — напряжение короткого замыкания данного транс­форматора (%); S₃ — номинальная мощность данного трансформатора (ква);

§ 4. Явления в трансформаторах, принадлежащих к разным группам соединения обмоток

Если трансформаторы принадлежат к разным группам соединения обмоток, то параллельная работа их невоз­можна, так как между обмотками трансформатора появ­ляется разность потенциалов, вызывающая очень большие уравнительные токи. На­пример, при включении на параллельную работу трансформаторов И и 12 групп, вторичные линейные напряжения сдвину­ты на 30°, а между обмотками трансфор-

Рис. 148. Диаграмма напряжений между обмот­ками трансформаторов с разными группами сое­динения обмоток при включении их на парал­лельную работу.

маторов создается разность потенциалов АЕ (рис. 148), под действием которой возникает уравнительный ток, в несколько раз превышающий номинальный, так как со­противления z_Kj и z_Ku невелики.

Пример. Определить, можно ли включить на парал­лельную работу два трансформатора со следующими дан­ными:

Как распределится общая нагрузка 480 ква между трансформаторами?