5.2.2. Однофазное короткое замыкание в трёхфазном трансформаторе при соединении обмоток

Схема соединения обмоток трансформатора представлена на рис. 5.14.

В случае однофазного короткого замыкания ток разлагаем на симметричные

составляющие как и в предыдущем случае (смотрите рис. 5.9). Допуская, что током холостого хода можно пренебречь приходим к выводу, что током прямой, обратной и нулевой последовательностям соответствуют аналогичные составляющие токов в первичной обмотке, но противоположного направления. Для токов нулевой последовательности , , первичная обмотка, соединённая треугольником, замкнута накоротко , так как токи во всех фазах совпадают во времени.

Таким образом, в первичной и во вторичной обмотках трансформатора имеются токи всех трех последовательностей. Создаваемые каждой из этих систем токов МДС взаимно уравновешиваются и однофазный поток не возникает, а напряжения фаз не искажаются. Поэтому, схема соединения рекомендуется для всех типов трехфазных трансформаторов, когда ожидается несимметричная нагрузка.

Если обмотки группового трансформатора необходимо соединить по схеме , дополнительно в трансформаторе необходимо выполнить третью обмотку, соединенную треугольником. Эта обмотка будет служить для компенсации однофазного магнитного потока , возникающего при несимметрии нагрузки и для компенсации магнитного потока от третьих гармонических токов холостого хода. В этом случае её называют компенсационной. Однако, она может является рабочей и такие трансформаторы называются трёхобмоточными.

5.3. Параллельная работа трансформаторов

Параллельной работой трансформаторов называется такое их соединение, когда первичные обмотки включены на общую первичную сеть, а вторичные – на общую вторичную сеть, как это показано на рис. 5.15.

Параллельная работа трансформаторов необходима по тем же причинам, что и параллельная работа генераторов: обеспечение резервирования в случае аварии или ремонта трансформаторов и повышение экономичности в работе (при спаде нагрузки часть трансформаторов отключается).

Параллельно включённые трансформаторы работают наилучшим образом, если выполняются следующие условия, называемые условиями параллельной работы:

1. Коэффициенты трансформации параллельно работающих трансформаторов должны быть равны

.

2. Трансформаторы должна принадлежать к одной группе.

3. Напряжение короткого замыкания параллельно работающих трансформаторов должны быть одинаковыми

.

Если эти условия выполнены, то при включении первичных обмоток на общие шины всегда можно найти такие зажимы вторичных обмоток, которые имеют одинаковые потенциалы и, соединив их между собой осуществить параллельную работу трансформаторов.

Рассмотрим к чему приводят отклонения от условий параллельной работы.

Предположим, что первое условие не выполняется, то есть . Тогда и ЭДС вторичных обмоток не будут равны между собой и в замкнутом через общие шины контура вторичных обмоток возникнет разность этих ЭДС и уравнительный ток.

Если параллельно работающие трансформаторы заменить их упрощенными схемами замещения, то величина уравнительного тока определяется из уравнения

, (5.20)

где , - сопротивления короткого замыкания трансформаторов.

Присутствие уравнительного тока уменьшает полезную мощность трансформаторов, поэтому, согласно ГОСТ, различие в коэффициентах трансформации не должно превышать 0.5% (а при к < 3 – 1%).

Если включить на параллельную работу трансформатора с группами соединения обмоток и , у которой остальные условия параллельной работы выполнены, то величину можно определить из рис. 5.16.

В этом случае . То есть разность будет настолько велика, что уравнительный ток будет в несколько раз превышать номинальный.

Следовательно, параллельная работа трансформаторов с разными группами недопустима.

Рассмотрим, как будет распределяться нагрузка между параллельно работающими трансформаторами, если первые два условия выполняются. Так как первичные и вторичные напряжения в трансформаторе равны, то будут равны и падения напряжений в них

или . (5.21)

Умножим левую и правую части (5.21) на , а левую часть дополнительно на . Тогда или ,

где

или ::. (5.22)

Из (5.22) следует, что нагрузка между параллельно работающими трансформаторами распределяется обратно пропорционально их напряжениям короткого замыкания. Если , то трансформаторы загружаются равномерно, пропорционально их номинальным мощностям. При трансформатор с меньшим загружается в большей степени, а другой в меньшей. Максимальная нагрузка трансформатора не должна длительно превышать номинальную. Поэтому передаваемая мощность будет меньше суммы их номинальных мощностей. В связи с этим, ГОСТ допускает включать на параллельную работу трансформаторы, у которых значения отличаются от среднеарифметического значения всех трансформаторов не более чем на , и отношение номинальных мощностей не отличается больше, чем в три раза.