1.18. Искажение симметрии вторичных напряжений при несимметричной нагрузке

Как указывалось ранее, при отстутсвии в сети токов нулевой последовательности (если нет нулевого провода или он не нагружен) не трубется представлять токи и напряженя в виде суммы симметричных составляющих. В этом случае токи прямой и обратной последвоательности одинаково трансформируются из одной обмотки в другую. При несимметричной нагрузке, не превышающей номинальной, и отсутствии токов нулевой последовательности падения напряжеия в отдельных фазах трансформатора невелики из-за малости сопротивления короткого замыкания. Следовательно, такая несимметричная нагрузка не вызывает заметного искажения симметрии фазных и линейных напряжений.

Токи нулевой последовательности возникают, если между нулевым и линейным проводниками включаются несбалансированные однофазные потребители или при однофазном коротком замыкании на сторичной стороне трансформатора. Если система первичных напряжений трансформатора симметрична, при наличии токов нулевой последовательности, возможны два случая.

1. Токи нулевой последовательности возникают в обеих обмотках трансформатора – схемы соединения Y₀/Y₀ и Δ/Y₀. В этом случае токи всех последвоательностей находятся в одинковых условиях, к ним применимы одинаковые схемы замещения и они трансформируются из одной обмотки в другую одинаковым образом. Намагничивающие токи нулевой последовательности малы, так как почти взаимно уравновешиваются в первичной и вторичной обмотке. Следовательно, необходимости раскладывать полные токи на симметричные составляющие не возникает. Нулевые составляющие вторичного напряжения возникают только за счет небольших падений напряжения, поэтому система напржений искажается незначительно.

2. Токи нулевой последовательности возникают только в одной (вторичной) обмотке – схема соединения Y/Y₀. В схеме замещения для токов нулевой последвоательности имеется разрыв на стороне первичной обмотки. Токи нулевой последовательности являются чисто намагничивающими, так как не уравновешиваются соответствющими токами в первичной обмотке. В следствие этого ЭДС нулевой последовательности могут достичь больших значений, иногда больших номинального напряжения. Система фазных ЭДС и напряжений сильно искажается, см.рисунок 1.16.

Рис. 1.16. Искажение системы фазных напряжений трансформатора с соединением обмоток Y/Y₀ при наличии (справа) и отсутствии (слева) токов нулевой последвоательности.

Искажения величин фазных напряжений неприемлимо и опасно для однофазных потребителей.

Особенно сильное искажение симметрии трехфазных напряжений при несимметричной нагрузке с нулевой последовательностью токов возникает в групповых, броневы и бронестержневых трансформаторах с соединением обмоток Y/Y₀. Это видно по относительно небольшому сопротивления ветви намагничивания схемы замещения нулевой последовательносит. Поэтому схема соединенияY/Y₀ в таких трансформаторах не применяется или используется отдельная третичная обмотка, соединенная в треугольник Δ, специально предназначенная для уравновешивания токов нулевой последовательности.