Краткие теоретические сведения. Параллельное включение нескольких трансформаторов широко применяется в электрических системах

Параллельное включение нескольких трансформаторов широко применяется в электрических системах. При параллельной работе лучше решаются вопросы расширения и резервирования мощностей подстанций, а в случае весьма больших мощностей только при условии параллельного включения возможно осуществить передачу энергии. Выбор числа параллельно включенных трансформаторов представляет собой оптимизационную задачу, так как с ростом единичной мощности стоимость суммарных потерь уменьшается, а стоимость резервирования возрастает. При параллельной работе трансформаторов справедливы соотношения:

(3.1)

При идеальной параллельной работе суммарная номинальная мощность нагрузки равна сумме номинальных мощностей параллельно работающих трансформаторов: T_α, Т_β, Т_γ …, т.е. справедливо соотношение:

(3.2)

В этом случае все трансформаторы нагружаются пропорционально своей номинальной мощности. Для осуществления идеальной параллельной работы трансформаторов необходимо, чтобы уравнительные токи были равны нулю. Для нулевых уравнительных токов необходимо совпадение групп соединения трансформаторов и равенство коэффициентов трансформации:

(3.3)

Для равенства сумм номинальных мощностей токи трансформаторов должны складываться арифметически, т.е. справедливо соотношение:

(3.4)

Пренебрегая намагничивающим током, согласно схеме замещения параллельно-работающих трансформаторов, получим диаграмму ЭДС (рисунок 3.1).

 

Рисунок 3.1 Схема замещения трансформаторов при их параллельной работе

 

(3.5)

. (3.6)

В формуле (3.6) величины φ_Кα и φ_Кβ - углы между током и напряжением в треугольнике короткого замыкания. Чтобы токи совпадали по фазе, необходимо равенство нулю величины Δφ_к.

 

Из рисунка 3.1 следует, что

(3.7)

или в относительных единицах:

(3.8)

где Z_К* , U_К* - относительные значения сопротивлений и напряжений короткого замыкания, причем Z_К* = U_К*.

Таким образом, для параллельной работы трансформаторов необходимо выполнение следующих условий:

1) одинаковые группы соединения обмоток трансформаторов;

2) равные коэффициенты трансформации;

3) равные относительные значения напряжений короткого замыкания;

4) равные активные и реактивные составляющие обмоток.

Если К_α ≠ К_β, то уже в режиме холостого хода по обмоткам протекают уравнительные токи, определяемые относительной разностью ΔK:

(3.9)

Величины коэффициентов трансформации трансформаторов не должны различаться более чем на ΔK ≤ 0,01. Если группы соединения различны, то минимальная ЭДС ΔE при включении на параллельную работу трансформаторов групп 0 и II, исходя из правой части рисунка 3.1, равна:

. (3.10)

В том случае, если напряжения короткого замыкания не равны, трансформаторы нагружаются не одинаково, причем перегружается тот трансформатор, у которого напряжение короткого замыкания U_к меньше. Допускается различие в напряжениях короткого замыкания U_к не более чем на 10%.

Если углы в треугольниках короткого замыкания различны, то их токи будут складываться геометрически и допустимая мощность нагрузки также будет меньше суммы номинальных мощностей трансформаторов. Так как с ростом мощности активная составляющая напряжения короткого замыкания, равная U_Кα,уменьшается, а реактивная U_Kx увеличивается, то рекомендуется включить на параллельную работу трансформаторы, мощности которых отличаются не более чем в 3 раза.