Паралельною роботою двох або декількох трансформаторів називається робота при паралельному з'єднанні їх обмоток як на первинному, так і на вторинній сторонах. При паралельному з'єднанні однойменні затискачі трансформаторів приєднують до одного і того ж проводу мережі (рис. 2.7, а).
Мал. 2.7. Включення трансформаторів на паралельну роботу
Застосування декількох паралельно включених трансформаторів замість одного трансформатора сумарної потужності необхідно для забезпечення безперебійного енергопостачання в разі аварії в будь-якому трансформаторі або відключення його для ремонту. Це також доцільно при роботі трансформаторної підстанції зі змінним графіком навантаження, наприклад коли потужність навантаження значно змінюється в різні години доби. В цьому випадку при зменшенні потужності навантаження можна відключити один або кілька трансформаторів для того, щоб навантаження трансформаторів, що залишилися включеними, була близька до номінальної. В результаті експлуатаційні показники роботи трансформаторів (ККД і сos # 966; 2) будуть досить високими.
Для того щоб навантаження між паралельно працюючими трансформаторами розподілялася пропорційно їх номінальним потужностям, допускається паралельна робота двообмоткових трансформаторів за таких умов:
1. При однаковій первинному напрузі вторинні напруги повинні бути рівні. Іншими словами, трансформатори повинні мати однакові коефіцієнти трансформації: kI = kII = kIII = ... При недотриманні цієї умови, навіть в режимі х.х. між паралельно включеними трансформаторами виникає зрівняльний струм, обумовлений різницею вторинних напруг трансформаторів (рис. 2.8, а):
де ZkI і ZkII - внутрішні опору трансформаторів.
Мал. 2.8. поява напруги # 8710; U при недотриманні умов включення трансформаторів на паралельну роботу
При навантаженні трансформаторів зрівняльний струм накладається на навантажувальний. При цьому трансформатор з більш високим вторинною напругою х.х. (З меншим коефіцієнтом трансформації) виявляється перевантаженим, а трансформатор рівній потужності, але з великим коефіцієнтом трансформації - недовантаженим. Так як перевантаження трансформаторів неприпустима, то доводиться знижувати загальну навантаження. При значній різниці коефіцієнтів трансформації нормальна робота трансформаторів стає практично неможливою. Однак ГОСТ допускає включення на паралельну роботу трансформаторів з різними коефіцієнтами трансформації, якщо різниця коефіцієнтів трансформації не перевищує ± 0,5% їх середнього значення:
де - середнє геометричне значення коефіцієнтів трансформації.
2. Трансформатори повинні належати до однієї групи з'єднання. При недотриманні цієї умови вторинні лінійні напруги трансформаторів виявляться зсунутими по фазі відносно один одного і в ланцюзі трансформаторів з'явиться різницеві напругу # 8710; U, під дією якого виникне значний зрівняльний струм. Так, якщо включити на паралельну роботу два трансформатора з однаковими коефіцієнтами трансформації, але один з них належить до нульової (Y / Y-0), а інший - до одинадцятої (Y / A-11) групам з'єднання, то лінійна напруга U2I першого трансформатора , буде більше лінійної напруги U2II другого трансформатора в раз (U2I / U2II =). Крім того, вектори цих напруг виявляться зсунутими по фазі відносно один одного на кут 30 ° (рис. 28, б). У цих умовах у вторинному ланцюзі трансформаторів з'явиться різницеві напругу # 8710; U. Для визначення величини # 8710; Uвоспользуемся побудовами рис. 28, б: відрізок ОА дорівнює U2II / 2 або, враховуючи, що U2II = U2I /. отримаємо ОА = 0,5U2I. Отже, трикутник, утворений векторами напруг U2I. U2II і # 8710; U - рівнобедрений, а тому різницева напруга # 8710; U = U2II. Поява такого різницевого напруги привело б до виникнення у вторинній ланцюга трансформаторів зрівняльного струму, в 15-20 разів перевищує номінальний струм навантаження, т. Е, виникла б аварійна ситуація. величина # 8710; U стає ще більшою, якщо трансформатори належать нульовий і шостий групам з'єднання (# 8710; U = 2U2), так як в цьому випадку вектори лінійних вторинних напруг виявляться в протифазі (див. Рис. 2.3, б).
3. Трансформатори повинні мати однакові напруги к. З.:. Дотримання цієї умови необхідно для того, щоб загальне навантаження розподілялася між трансформаторами пропорційно їх номінальним потужностям.
З деяким наближенням, нехтуючи струмами х.х. можна паралельно включені трансформатори замінити їх опорами к.з. zkI і zkII і тоді від схеми, показаної на рис. 2.9, а, можна перейти до еквівалентної схеми (рис. 2.9, б). Відомо, що струми в паралельних гілках розподіляються обернено пропорційно їх опорам:
Помножимо обидві частини рівності (2.7) на IIIном Uном / (I1ном Uном), ліву частину - на Uном / Uном. а праву частину - на 100/100, отримаємо
Мал. 2.9. До поняття про розподіл навантаження при паралельній роботі трансформаторів.
Зі співвідношення (2.9) випливає, що відносні потужності (навантаження) паралельно працюючих трансформаторів обернено пропорційні їх напруженням к.з. Іншими словами, при нерівності напруг к.з. паралельно працюючих трансформаторів більше навантажується трансформатор з меншою напругою к.з. У підсумку це веде до перевантаження одного трансформатора (з меншим Uк) і недовантаження іншого (з великим Uк). Щоб не допустити перевантаження трансформатора, необхідно знизити загальне навантаження. Таким чином, нерівність напруг к.з. не допускає повного використання по потужності паралельно працюючих трансформаторів.
З огляду на, що практично не завжди можна підібрати трансформатори з однаковими напругами к.з. ГОСТ допускає включення трансформаторів на паралельну роботу при різниці напруг к.з. не більше ніж 10% від їх середнього арифметичного значення. Різниця в напружених к.з. трансформаторів тим більше, чим більше ці трансформатори відрізняються один від одного по потужності. Тому ГОСТ рекомендує, щоб відношення номінальних потужностей трансформаторів, включених паралельно, було не більше ніж 3: 1.
Окрім дотримання зазначених трьох умов необхідно перед включенням трансформаторів на паралельну роботу перевірити порядок чергування фаз, який повинен бути однаковим у всіх трансформаторів.
Дотримання всіх перерахованих умов перевіряється фазіровкой трансформаторів. сутність якої полягає в тому, що одну пару, протилежно розташованих затискачів на рубильнику (див. рис. 2.7, б), з'єднують проводом і вольтметром V0 (нульовий вольтметр) вимірюють напругу між рештою несоедіненнимі парами затискачів рубильника. Якщо вторинна напруга трансформаторів рівні, їх групи з'єднання однакові і порядок проходження фаз у них один і той же, то показання вольтметра V0 дорівнюють нулю. В цьому випадку трансформатори можна підключати на паралельну роботу. Якщо вольтметр VQ покаже деяке напруження, то необхідно з'ясувати, яке з умов паралельної роботи порушено. Необхідно усунути це порушення і знову провести фазировку трансформаторів. Слід зазначити, що у разі порушення порядку проходження фаз вольтметр V0 покаже подвійне лінійна напруга. Це необхідно враховувати при підборі вольтметра, межа вимірювання якого повинен бути не менше подвійного лінійного напруги на вторинній стороні трансформаторів.
Загальне навантаження всіх включених на паралельну роботу трансформаторів S не повинна перевищувати сумарної номінальної потужності цих трансформаторів: S≤ΣSHOМX.
Розподіл навантаження між паралельно працюючими трансформаторами визначається наступним чином:
де Sx - навантаження одного з паралельно працюючих трансформаторів, кВА; S-загальне навантаження всієї паралельної групи, кВА; S - напруга к.з. даного трансформатора,%; SHOM.X - номінальна потужність даного трансформатора, кВА. У вираженні (2.10)
Приклад 2.1. Три трифазних трансформатора з однаковими групами з'єднання включені паралельно (див. Рис. 2.7, a) на загальне навантаження 5000 кв А Трансформатори мають наступні дані Sном1 = 1000 кВ-А, іk1 = 6,5%, Sном11 = 1800 кВ-А, іk11 = 6,65%, SномIII = = 2200 кВ-А, іk11I = = 6,3%. Визначити навантаження кожного трансформатора
Р і ш е н і е. По (2.11) визначимо
По (2.10) визначимо навантаження кожного трансформатора:
S111 = 5000 · 2200 / (6,3 · 775) = 2250 кВ-А,
т. е. третій трансформатор виявився перевантаженим на [(2250 - 2200) / 2200] 100 = 2,3%.
Для усунення цієї перевантаження слід знизити зовнішню навантаження трансформаторів на 2,3%, т. Е. Зменшити її до S '= S- 2,3S / 100 = 5000-2,3 5000/100 = 4885 кВ · А.
В цьому випадку сумарна потужність трансформаторів буде використана лише на 97,7%.
1. Що таке група з'єднання і як вона позначається?
2. Які групи з'єднання передбачені ГОСТом?
3. Як з основної групи з'єднання можна отримати похідну?
4. Як зміниться ставлення лінійних напруг трансформатора, якщо нульову групу з'єднання змінити на 11-ю?
5. Які умови необхідно дотримуватися при включенні трансформаторів на паралельну роботу?
6. Що таке фазировка трансформатора і як вона виконується?
Глава 3. трьохобмоткову трансформатори і автотрансформатори