11. Параллельная работа трансформаторов

Трансформаторы в сетях и подстанциях чаще всего работают параллельно. Это обеспечивает надежность в электроснабжении, дает возможность отключить трансформатор на профилактику и в аварийной ситуации. Для трёхфазных фазных трансформаторов ставятся три условия, выполнение которых обеспечивает нормальную работу трансформаторов.

1. Напряжения первичных и вторичных обмоток трансформаторов должны быть одинаковыми, т.е. K_I = K_II = K_III = …

2. Напряжения короткого замыкания параллельно работающих трансформаторов должны быть одинаковыми, т.е. U_KI = U_KII = U_KIII

3. Группы соединения параллельно работающих трансформаторов должны быть одинаковыми. Кроме того, мощность параллельно работающих трансформаторов не должна отличаться более чем в три раза.

Параллельная работа трансформаторов при неравенстве коэффициентов трансформации

Начнем с того, что K_I = K_II

При равенстве K_I = K_II вторичные ЭДС Е_2I и Е_2II равны и по контуру направлены встречно и их сумма равна 0 т.е. при этом не будет никаких уравнительных токов. Теперь пусть K_I < K_II т.е. E_2I > E_2II (U_2I > U_2II). В этом случае при холостом ходе сумма напряжений по контуру не равна нулю, а значит будет уравнительный ток.

Появится ,.

Учтем для простоты только индуктивные сопротивления, т.к. активные сопротивления малы, тогда , создает в обмотках потоки, которые создают ЭДС икоторые выравнивают напряжение доU₂ на шинах.

а)

б)

Диаграмма при холостом ходе имеет вид (а):

Уравнительный ток будет существовать и при нагрузке. Он будет для каждого трансформатора складываться с нагрузочным током геометрически. Из диаграммы (б) видно, что в том трансформаторе, где к_I меньше (напряжение больше) трансформатор перегружен наоборот. Т.е. получается, что первый трансформатор перегружен, а второй недогружен. Для того чтобы разница в нагрузке была в допустимых пределах, часто предусматривают, чтобы разница в коэффициентах трансформации была не более 0,5% от их среднего значения.

, где  среднее геометрическое.

12. Параллельная работа трансформаторов при неравенстве напряжений короткого замыкания

Напряжения короткого замыкания .

Предположим, что U_кI > U_кII т.е. z_кI > z_кII, поэтому при одном и том же токе нагрузки падение напряжения I_нz_кI будет больше I_нz_кII. Поэтому внешняя характеристика трансформатора I будет расположена ниже.

Если возьмем внешние характеристики совместной работы трансформаторов, то увидим, что трансформаторII будет перегружен, т.е. у трансформатора, где U_к больше, там ток меньше, а трансформатор, у которого U_к меньше, возьмет на себя большую нагрузку.

Так как при параллельной работе напряжение изменится у обоих трансформаторов на одинаковую величину U, то U = I_Iz_кI = I_IIz_кII, откуда, т.е. распределение токов обратно пропорционально сопротивлениям короткого замыкания. Т.к. S=UI,

при U = const, то SI, тогда

;

если параллельно работает несколько трансформаторов, то нагрузка каждого из них определяется.

, где S = S_номI + S_номII + S_номIII +…

S_x – нагрузка иксового трансформатора, S_номX, U_кх – номинальная мощность и напряжение короткого замыкания этого трансформатора. Для того чтобы разброс в нагрузке трансформаторов, был в допустимых пределах, необходимо чтобы разница напряжений короткого замыкания была не более 10 от их среднего значения.

Параллельная работа трансформаторов с различными группами соединения

У трансформаторов имеющих одинаковые группы соединения вторичные ЭДС совпадают по фазе. А у трансформаторов с различными группами соединения вторичные ЭДС могут быть равными по величине, однако они всегда сдвинуты по фазе. Поэтому даже при совершенно одинаковых коэффициентах трансформации во вторичных обмотках появится уравнительный ток. Возьмем для примера 12 и 11 группу

E = 2E_2Isin15 = 0,52E_2I, тогда

, что составляет 26 от установившегося тока короткого замыкания, что примерно в 3-5 раз превысит номинальный ток. Поэтому параллельная работа трансформаторов с различными группами соединения недопустима.