Параллельная работа трансформаторов.

Один мощный трансформатор, делать выгоднее, чем несколько трансформаторов на ту же суммарную мощность. В мощном трансформаторе меньше расход активных материалов и выше энергетические показатели. Однако часто в энергетических установках необходимо включать несколько трансформаторов на направленную работу. При этом легче решается проблема резервирования электроснабжения потребителей, упрощается организация ремонтных работ, при переменных нагрузках можно отключить часть трансформаторов.

Параллельно работа двух (или более) трансформаторов называется работа их по схеме включения, при которой первичные обмотки включены в общую первичную цепь, а вторичные – в общую вторичную сеть.

Эквивалентное схема замещения, как пример, трех параллельно включенных трансформаторов показана на рис. (2.11) (одна фаза).

Рисунок 2.21 Эквивалентная схема замещения трех паралельно включенных трансформаторов (одна фаза).

При включении трансформаторов на параллельную работу необходимо, для лучшего использования их установленной мощности, обеспечить распределенные нагрузки пропорционально мощности трансформаторов, а при Х.Х. не должно быть уравнительных токов. При включении на параллельную работу трансформаторов одинаковой мощности эти условии легко выполняются. Но на практике на параллельную работу включаются и трансформаторы, имеющие неодинаковые номинальные мощности.

Распределение нагрузок между параллельно включенными трансформаторами зависит от сопротивлении короткого замыкания. Из схемы замещения трансформатора Пренебрегая различием ЭДС в фазах, можно получить (Рис. 2.21):

т. к. (

Токи в трансформаторах, работающих параллельно, распределяются обратно пропорционально сопротивлениям короткого замыкания. Поэтому для пропорционального распределения мощности между трансформаторами необходимо иметь одинаковые напряжения короткого замыкания .

Вследствие несовершенство расчетов и неизбежных производственных допусков трудно учитываемых отступлениях от расчетов, выполнения условия возможно лишь с известным приближением, то нормы дают допуск ± 10% (по ГОСТ) от среднего значения параллельно включенных трансформаторов, при этом рекомендуется стремиться к тому, чтобы у меньшего по мощности трансформатора напряжение короткого замыкания было больше, т.к. при параллельной работе перегружается трансформатор с меньшим значением короткого замыкания %.

У трансформаторов большой мощности реактивная составляющая напряжения короткого замыкания в процентном отношении к активной составляющей больше, чем у трансформаторов меньшей мощности, при параллельной работе мощности также будут распределяться неравномерно. В следствии этого рекомендуется включать на параллельную работу трансформаторы, отличающиеся по мощности не более чем в 3 раза. При этом уравнительные токи будут терпимы.

При параллельной работе трансформаторов необходимо, чтобы напряжения на первичных и вторичных обмотках были одинаковыми, и как следствие коэффициенты трансформации равны друг к другу. В противном случае в обмотках трансформаторов будут протекать уравнительные токи. Допускается включения на параллельную работу трансформаторы с коэффициентами трансформации отличающимися не более чем на ± 1%. При этих условиях уравнительные токи будут незначительными.

На параллельную работу включаются трансформаторы, имеющие одинаковые группы соединений. Если включить на параллельную работу трансформаторы групп 0 и 11, то из-за сдвига фаз между , равного , появился (рис. 2.22)

Рисунок 2.22 Сдвиг фаз между эдс обмоток трансформатора

с группой 0 и 11

sin15˚ и уравнительный ток будет несколько раз больше номинального. Уравнительные токи протекают в первичных и вторичных обмотках трансформаторов, они определяются и сопротивлениями короткого замыкания трансформаторов.

Для осуществления параллельного включения однофазных трансформаторов необходимо соединить на вторичной стороне одноименно-полярные зажимы. Для нахождения их, при первичных обмотках, присоединенных к питающей сети произвольным образом, необходимо соединить наглухо любой зажим вторичной обмотки одного трансформатора с любым зажимом вторичной обмотки другого трансформатора и включить между свободными зажимами вторичных обмоток вольтметр. Если соединёнными на вторичной стороне оказались одноименно-полярные зажимы., то прибор покажет 0, а противном случае 2 , тогда вторичные зажимы нужно поменять местами.

Условия для параллельного включения трехфазных трансформаторов возможно между трансформаторами одной и той же группы при соединении одноименно-полярных зажимов.

Если зажимы не маркированы, то для определения одноименно-полярных зажимов соединяют наглухо один из вторичных зажимов одного трансформатора с любым из вторичных зажимов другого трансформатора и производят измерения напряжений между свободными зажимами обоих трансформаторов (рис. 2.23). По полученным измерениям, пользуясь топографическими диаграммами, нетрудно определить одноименные зажимы

Рисунок 2.23 Схема определения одноименных зажимов трансформаторов: а) однофазные трансформаторы; б) трехфазные трансформаторы

Подведем итоги.

Параллельная работа трансформаторов возможна при выполнений следующих условий:

1. Первичные и вторичные номинальные напряжения трансформаторов должны быть равны, т.е.

Практически это сводится к требованию равенства коэффициентов трансформации, т.е.

При этом предполагается, что первичная номинальные напряжения в трансформаторах одинаковы:

Пусть , по , тогда если вторичные обмотки присоединить к общей сети, то под влиянием разности ЭДС возникает уравнительный ток

При значительной разнице в коэффициентах трансформации может оказаться на столько большим, что нормальная работа трансформаторов будет нарушена. Поэтому ГОСТ 11677-65 устанавливает допуск на коэффициент трансформации ±1% для трансформаторов с фазным коэффициентом трансформации 3и менее и ± 0,5% для остальных.

2. Равенство напряжений короткого замыкания, т.е.

Пусть , большему напряжению короткого замыкания соответствует большее сопротивление трансформатора. Сопротивления определяет величину тока в трансформаторах и II, т.к. напряжения на зажимах.

Для того чтобы трансформатор с меньшим не перегревался или не ограничивал значительно нагрузку других трансформаторов ГОСТ устан. ±10%

Условие принадлежности трансформатора к одной группе.

Пусть условие 1 и 2 параллельной работы соблюдены, но трехфазные трансформаторы принадлежат к разным группам, например и В этом случае вторичные линейные напряжения трансформаторов сдвинуты относительно друг друга на 30˚. Следовательно, в цепи трансформаторов появляется значительная разностная ЭДС

соизмеримая по величине напряжениями обмоток. Под действием этой ЭДС возникает уравнительный ток, в несколько раз превышающий номинальный, т.к. сопротивления в цепи уравнительного тока невелики. Поэтому включения на параллельную работу трансформаторов, принадлежащих к разным группам, недопустимо.