В) Векторные диаграммы и процентные изменения вторичных напряжений

В соответствии с уравнениями (2-110) и (2-111), которые с учетом равенства можно написать в следующем виде:

; (2-127)

, (2-128)

на рис. 2-55, а, б и в построены векторные диаграммы трехобмоточного трансформатора.

Рис. 2-55. Векторные диаграммы трехобмоточного трансформатора (к определению изменения вторичных напряжений).

При помощи этих диаграмм могут быть определены изменения вторичных напряжений:

(2-129)

При определении D U ₁₂ и D U ₁₃ угол b (рис. 2-55, а) принимается равным нулю и расчет производится по формулам, составленным аналогично формулам (2-55) и (2-60) для двухобмоточного трансформатора. Значения m _к и n _к [см. (2-55)] находим, проектируя падения напряжения в обмотках на линии, являющиеся продолжениями векторов и и на линии, им перпендикулярные (рис. 2-55, б и в). Расчетные формулы получаются в следующем виде:

(2-130)

(2-131)

Здесь

и

в формуле (2-130);

и

в формуле (2-131).

Г) Соотношение мощностей.

За номинальную мощность трехобмоточного трансформатора принимается мощность наиболее мощной обмотки. К этой мощности приводятся все напряжения короткого замыкания u _к12, u _к23, u _к13, которые указываются на щитке трансформатора. Для трехфазных трехобмоточных трансформаторов обычно применяется схема соединения обмоток Y₀/Y₀/D-12-11, а для однофазных — 1/1/1-12-12.

Мощности отдельных обмоток устанавливаются в зависимости от условий эксплуатации. Наиболее часто встречаются следующие соотношения мощностей отдельных обмоток в процентах от номинальной мощности:

1-я обмотка	2-я обмотка	3-я обмотка
		66,7
	66,7
	66,7	66,7

 

 

2-18. Параллельная работа трансформаторов

Параллельное соединение трансформаторов необходимо для обеспечения бесперебойного энергоснабжения при выключении трансформаторов для ремонта. Далее оно целесообразно в тех случаях, когда мощность нагрузки сильно изменяется в течение суток; тогда можно в зависимости от общей нагрузки оставлять в работе столько трансформаторов, чтобы потери в них были наименьшими. При расширении подстанций, а также на мощных подстанциях устанавливается несколько трансформаторов, которые включаются на параллельную работу. При такой работе обмотки трансформаторов с первичной и вторичной стороны присоединяются к общим шинам, как показано на рис. 2-56.

Рис. 2-56. Схема включения на параллельную работу трансформаторов.

Здесь обмотки высшего напряжения служат в качестве первичных.

На параллельную работу трансформаторы могут быть включены только при соблюдении определенных условий. Эти условия практически сводятся к следующим:

1. равенство номинальных напряжений — первичных и вторичных (равенство коэффициентов трансформации);

2. трансформаторы должны принадлежать к одной и той же группе соединений;

3. равенство номинальных напряжений короткого замыкания.

При соблюдении первых двух условий напряжение между зажимами рубильника (рис. 2-56) до его замыкания равно нулю. В этом случае после включения рубильника никакого уравнительного тока в обмотках трансформаторов не получится.

Можно допустить различие в коэффициентах трансформации трансформаторов, включаемых на параллельную работу, не больше 0,5% от их среднего значения.

Недопустимо включение на параллельную работу трансформаторов, принадлежащих к разным группам соединений, так как результирующая э.д.с. в контуре вторичных обмоток вызовет при этом большой ток, который быстро приведет к чрезмерному нагреванию обмоток трансформаторов.

Соблюдение третьего условия необходимо для того, чтобы общая нагрузка распределялась пропорционально номинальным мощностям параллельно работающих трансформаторов.

Пренебрегая токами холостого хода, можем написать следующие уравнения напряжений:

(2-132)

(2-133)

где и — коэффициенты трансформации;

и

— сопротивления корoткoго замыкания со стороны вторичных обмоток.

Так как I₂ = I _2I + I _2II, то вместо (2-132) и (2-133) можно написать:

(2-132 а)

(2-133 а)

Решая (2-132) и (2-132 а) в отношении I ₂₁, а (2-133) и (2-133 а) в отношении I ₂₁₁, получим:

(2-134)

Полученные равенства показывают, что ток каждого трансформатора состоит из уравнительного тока, обусловленного различием коэффициентов трансформации, и тока нагрузки. Очевидно, что уравнительный ток будет меть место и при отсутствии нагрузки (при I ₂ = 0).

Из (2-134) также видно, что при k _I = k _II токи распределяются обратно пропорционально сопротивлениям короткого замыкания. В этом случае мы можем написать в соответствии со схемой, представленной на рис. 2-57,

Рис. 2-57. Схема для определения токов параллельно работающих трансформаторов.

Значение разности углов (φ_кII – φ_кI) в обычных случаях (если мощности параллельно работающих трансформаторов не сильно отличаются одна от другой) близко к нулю.

Переходя от отношения комплексов к отношению их модулей, имеем:

Если обе части равенства умножить на и левую часть, кроме того, на , то получим:

Из полученного соотношения следует, что мощности параллельно работающих трансформаторов, выраженные в долях их номинальных мощностей, относятся друг к другу, как обратные значения номинальных напряжений короткого замыкания. Если u _кI u _кII, то относительная нагрузка будет больше у того трансформатора, у которого u _к меньше. Практически допускается различие между номинальными напряжениями короткого замыкания трансформаторов, включаемых на параллельную работу, в ±10% от их среднего значения.

Приведенные выводы могут быть распространены на любое число параллельно, работающих трансформаторов.

При включении на параллельную работу трехобмоточных трансформаторов необходимо соблюдение указанных условий для соответствующих пар обмоток обоих трансформаторов и, кроме того, необходимо, чтобы оба трансформатора имели одинаковое расположение вторичных обмоток относительно первичной. При включении двухобмоточного трансформатора на параллельную работу с трехобмоточным должны быть соблюдены те же условия для двухобмоточного трансформатора и соответствующих двух обмоток трехобмоточного трансформатора и, кроме того, последний должен иметь двустороннее расположение вторичных обмоток относительно первичной (§ 2-17).

 

 

2-19. Несимметричная нагрузка трехфазных трансформаторов

В обычных условиях эксплуатации трехфазной сети нагрузку удается распределить достаточно равномерно на все три фазы Однако бывают случаи, когда нагрузки фаз сильно отличаются одна от другой, например при питании мощных однофазных печей При этом системы токов и напряжений получаются несимметричными. Резко несимметричную систему токов получим, очевидно, при несимметричных коротких замыканиях: двухфазном и однофазном.

При исследовании работы трансформаторов, имеющих несимметричную нагрузку, применяется метод симметричных составляющих. Он также широко применяется при исследовании несимметричных режимов работы трехфазных генераторов и двигателей и позволяет наиболее просто и достаточно точно разрешить многие из возникающих при этом вопросов.