Краткие теоретические сведения

Институт ядерной энергетики

Филиал) ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» в г. Сосновый Бор

Кафедра «Проектирование и эксплуатация АЭС»

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Дисциплина: Электротехника и электроника

Тема: Параллельная работа трёхфазных трансформаторов

 

 

 

Выполнил студент гр. 3297/1 А.А. Карпов

^{(подпись)}

Руководитель, к.т.н., профессор А.Е.Серов

^{(подпись)}

 

 

«__» __________ 2014г.

 

Сосновый Бор

ЦЕЛЬ РАБОТЫ.

Исследование параллельной работы трехфазных трансформаторов, нагруженных активно-индуктивной нагрузкой.

 

ПРОГРАММА РАБОТЫ.

1. Знакомство с виртуальным оборудованием, используемым для моделирования трансформатора: Lab.Tr3f2.

1.1. Источник переменного напряжения “Inductive source with neutral” из библиотеки «Power System Blockset/Electrical Sources».

1.2. Измерители напряжения V₁, V₂ и измерители тока I₁, I₂ в первичной и вторичной цепях трансформатора “Measur.1” и “Measur.2” «Power System Blockset/Measurement».

1.3. Трёхфазная нагрузка, задаваемая величинами активной и реактивной мощности (3-Phase RLC Parallel Load).

1.4. Исследуемый трансформатор [Three-phase Transformer (Two Windings)].

1.5. Измерители активной и реактивной мощности в первичной и вторичной цепях трансформатора (P₁, Q₁, P₂, Q₂) из библиотеки «Power System Blockset/Electrical Sources/Extras/Measurement».

1.6. Блок пользователя (Powergui), который измеряет значения V₁, V₂, I₁, I₂.

1.7. Блоки Display для количественного представления измеренных мощностей во вторичной цепи являются блоками главной библиотеки Simulink/Sinks.

2. Расчёт параметров схемы замещения трансформатора по паспортным данным.

3. Проверка введённых параметров по режиму холостого хода (, , ).

4. Проверка введённых параметров по режиму короткого замыкания (, , ).

5. Проведение опыта нагрузки трансформатора и снятие внешних характеристик.

5.1. Для каждого трансформатора индивидуально.

5.2. Для двух параллельно работающих трансформаторов.

5.2.1. Параллельно работают Тр.1 и Тр.2.

5.2.2. Параллельно работают Тр.1 и Тр.3.

5.2.3. Параллельно работают Тр.2 и Тр.3.

5.3. Для трёх параллельно работающих трансформаторов при коэффициенте мощности равным , .

5.3.1. При разных коэффициентах трансформации и разных напряжениях короткого замыкания, то есть со своими исходными параметрами.

5.3.2. Для трёх трансформаторов с подбором оптимальных коэффициентов трансформации при переключении анцапф для обеспечения максимальной нагрузки.

6. Составить отчёт по работе.

 

 

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.

· Общие сведения о трехфазных трансформаторах.

Трехфазный трансформатор представляет собой конструкцию из трех стержней, набранных из листовой стали, объединенных сверху и снизу ярмом. На каждом из трех стержней расположены первичная и вторичная обмотки одной фазы. Начальные выводы обмотки ВН обозначаются буквами А, B, С, конечные – буквами X, Y, Z. Начальные выводы обмотки НН – a, b, c, конечные – x, y, z (рис.1).

Магнитные потоки трех фаз , , сдвинуты относительно друг друга во времени на одну треть периода или по фазе на 120°. Мгновенное значение их суммы равно нулю (рис.2).

Первичные и вторичные обмотки трансформатора могут быть соединены в звезду «Y» или треугольник «Δ». Таким образом, можно получить следующие соединения: , , , .

ФС

ФА

ФВ

Кроме способа соединения, на щитке трансформатора обычно указывается и условное обозначение группы соединений, – например, или . Цифры 0 или 11 означают группы соединения обмоток.

(рис.1) (рис.2)

Варианты сборки схем (рис.3)

 

 

· Параллельная работа трансформаторов.

Параллельной работой двух или нескольких трансформаторов называется работа при параллельном соединении их обмоток, как на первичной, так и на вторичной сторонах. При параллельном соединении одноименные зажимы трансформаторов присоединяют к одному и тому же проводу сети. Применение нескольких параллельно включенных трансформаторов вместо одного трансформатора суммарной мощности необходимо для обеспечения бесперебойного энергоснабжения в случае аварии в каком-либо трансформаторе или отключения его для ремонта. Это также целесообразно при работе трансформаторной подстанции с переменным графиком нагрузки, например, когда мощность нагрузки значительно меняется в различные часы суток. В этом случае при уменьшении мощности нагрузки можно отключить один или несколько трансформаторов для того, чтобы нагрузка трансформаторов, оставшихся включенными, была близка к номинальной. В итоге эксплуатационные показатели работы трансформаторов ( и ) будут достаточно высокими.

 

Условия включения трансформаторов на параллельную работу:

1. Первичные и вторичные номинальные напряжения трансформаторов должны быть соответственно равны, что практически сводится к требованию равенства коэффициентов трансформации.

2. Трансформаторы должны иметь одну и ту же группу соединений.

3. Напряжения короткого замыкания трансформаторов должны быть одинаковы.

4. Кроме того рекомендуется, чтобы различие номинальных мощностей параллельно работающих трансформаторов должно быть не более .

 

При невыполнении выше перечисленных условий включения на параллельную работу между трансформаторами во вторичных обмотках будут протекать уравнительные токи, которые могут перегружать выше номинальных токов одни трансформаторы и разгружать другие. В этом случае приходится снижать суммарную нагрузку, что приводит к еще большей недогрузке разгруженных трансформаторов.

 

ГОСТ допускает включение трансформаторов:

a) с различными коэффициентами трансформации, если разница коэффициентов трансформации не более чем от их среднего геометрического значения:

b) с различными напряжениями короткого замыкания, если разница напряжений короткого замыкания не более чем от их среднего арифметического значения:

 

Распределение нагрузки между параллельно работающими трансформаторами определяется следующим образом:

– нагрузка одного из параллельно работающих трансформаторов, кВА;

– общая нагрузка всей параллельной группы, кВА;

– напряжение короткого замыкания данного трансформатора, %;

– номинальная мощность данного трансформатора, кВА.