10. Выбор мощности силовых трансформаторов при несимметричной нагрузке. Схемы соединения обмоток.

В системе электроснабжения промышленных предприятий часто встречается несимметричная нагрузка трансформаторов. При работе трансформатора в та­ком режиме, если его мощность выбрана по максимально нагруженной фазе, будет иметь место соответствующее недоиспользование его. Совершенно оче­видно, что трансформатор следует выбирать с учетом возможной перегрузки, чтобы более полноценно использовать его нагрузочную способность и сократить потребную трансформаторную мощность. Исследования этого вопроса, показали, что в таком режиме можно выби­рать мощность трансформатора с учетом перегрузки, вследствие чего ток в наи­более загруженной фазе может быть допущен выше номинального. Коэффициент перегрузки, допустимой в несимметричном режиме, Кп.н.р. определяется из вы­ражения:

где IА — ток наиболее нагруженной фазы; /ном — номинальный ток трансформатора; 1В и Iс — ток в двух других фазах, нагруженных меньше фазы А.

Существуют три основных способа соединения фазовых обмоток каждой стороны трёхфазного трансформатора:

• Y-соединение, так называемой соединение звездой, где все три обмотки соединены вместе одним концом каждой из обмоток в одной точке, называемой нейтральной точкой или звездой

• Δ-соединение треугольником, где три фазных обмотки соединены последовательно и образуют кольцо (или треугольник)

• Z-соединение, так называемое соединение зигзагом

Первичная и вторичная стороны трансформатора могут быть соединены любым из трёх способов, показанным выше. Данные способы предлагают несколько различных комбинаций соединений в трансформаторах с различными характеристиками.

Y-соединение обычно является естественным выбором для самых высоких напряжений, когда нейтральная точка предназначена для заземления. Соединённая звездой обмотка также имеет то преимущество, что переключение регулирования коэффициента трансформации может быть предусмотрено на нейтральном конце, где также может быть размещён переключатель числа витков.Соединение звездой используется на одной стороне трансформатора, другая сторона должна быть соединена треугольником, особенно в случаях, если нейтраль соединения звездой планируется для зарядки.

В соединенной треугольником обмотке ток, протекающий по каждой фазовой обмотке равен фазному току, разделённому на , в то время как в соединении звездой, линейный ток каждой фазной обмотки идентичен линейному току сети. Соединение обмотки треугольником выгодно использовать в высоковольтных трансформаторах..

Соединение обмотки треугольником позволяет циркулировать третьей (и кратным ей) гармонике тока внутри треугольника, образованного тремя последовательно соединёнными фазными обмотками.

11. Проверка силовых трансформаторов на перегрузочную способность. Аварийная и систематическая перегрузки.

В системах электроснабжения мощность силовых трансформаторов должна обеспечивать в нормальных условиях питание всех приемников эл/э. При выборе мощности силового тр-ра следует добиваться экономически целесообразного режима работы и соотв-го обеспечения резервированного питания приемников при отключении одного из тр-ов, причем нагрузка тр-ов в нормальных условиях не должна вызывать сокращения естественного срока его службы.

Мощность силовых тр-ов определяется с учетом их перегрузочной способности. Перегрузочная способность определяется в зависимости от графика нагрузок для устанавливаемого тр-ра. Допускаются аварийная и возможная систематическая в условиях эксплуатации перегрузки тр-ов.

Аварийная перегрузка трансформатора – перегрузка, возникшая в результате аварии в системе электроснабжения (приведшей, например, к отключению одного из трансформаторов двухтрансформаторной подстанции).

Аварийная перегрузка трансформаторов может быть выбрана независимо от длительности предшествующей загрузки по графикам для сухих трансформаторов и М, Д, ДЦ, Ц.

Трансформатор М, Д, ДЦ, Ц можно перегружать до 40% в течение 5 суток, если его нагрузка до аварийной перегрузки не превышала 0,93 паспортной мощности. При этом продолжительность перегрузки не должна превышать 6 ч в сутки. Необходимо применять средства для форсирования охлаждения.

Системати­ческая перегрузочная способность транс­форматора с масляным охлаждением типа ТМ, ТМД, ТДГ и других старых выпусков зависит от особенностей графика нагрузок, который характеризуется коэффициентом заполнения графика:

Имея величину продолжительности максимальной нагрузки tпм, по кривым, определяют величину допу­стимой перегрузки, которой можно под­вергать трансформатор ежедневно в часы максимума его нагрузки. Допустимая перегрузка тран-ра:

,

где Sдоп — допустимая дополнительная нагрузка трансформатора в часы максимальной на­грузки сверх номинальной паспортной мощности за счет неполного использова­ния трансформатора в течение остального времени суток.

Кроме того, трансформатор может быть перегружен зимой за счет снижения его нагрузки в летнее время, т. е. когда нагрузка снижается вообще и естествен­ный срок службы трансформатора увели­чивается за счет снижения температуры металла обмоток при летних нагрузках. В соответствии с этим допускается пере­грузка в зимнее время на 1% на каждый процент недогрузки в летнее время, но всего за этот счет не более чем на 15%. Обе перегрузки допускается суммировать, но общая перегрузка не должна превы­шать 30%, или SдопΣ ≤ Sнт.

Перегрузка систематическая. Системати­ческая перегрузочная способность транс­форматора с масляным охлаждением типа ТМ, ТМД, ТДГ и других старых выпусков зависит от особенностей графика нагрузок, который характеризуется коэффициентом заполнения графика:К_зг=Sср/S_М

При выборе мощности тр сначала определяется суммарная макс мощность нагрузки ТП Sтп. Ориентировочная мощность тр определяется как Sтп/2. К рассмотрению принимается ближайшая стандартная мощность, после чего осуществляется проверка выбранного тр по перегрузочной способности. Для этого график зимнего максимума преобразуют в двухступенчатый эквивалентный прямоугольный. Преобразования необходимо выполнять в следующей последовательности:

на исходном графике провести линию номинальной нагрузки (номинальная мощность выбранного тр); пересечение линии номинальной нагрузки с исходным графиком позволяет выделить участок наибольшей перегрузки; его продолжительность обозначить через h'; рассчитать начальную нагрузку К₁ эквивал графика; рассчитать K₂^’ эквивал графика, определить К_max исходного графика нагрузки; сравнить полученное значение K₂^’ с К_max;

если K₂^’  0.9*К_max, то принимать К₂ = K₂^’; если K₂^’ < 0.9*К_max, то приним К₂ = 0.9*К_max.

По найденным значениям К₁ и h по таблицам систематических суточных перегрузок, составленным при различных значениях температуры окружающей среды с учетом допустимой температуры наиболее нагретой точки обмотки, равной 140 С, и равенства относительного термического износа изоляции единице при превышении средней температуры масла над температурой окружающей среды на 6С, определяют коэффициент К_доп . Если окажется, что К_доп>K_n, то трансформатор может систематически перегружаться по данному графику нагрузки. В противном случае должны быть приняты меры по снижению нагрузки трансформатора.

Сухие тр-ры можно перегружать в соответствии с кривыми, приведенными в документации. Допустимую перегрузку тр-ров можно определять по формуле: Sдоп = Sн.т.(1-Кз.г.)0,3 кВА,где

Sдоп – допустимая дополнительная нагрузка тр-ра в часы max нагрузки сверх номин. знач-я паспортной мощности за счет исп-я тр-ра в течении остального времени суток.