На повышающих и понижающих трансформаторных подстанциях обычно несколько трансформаторов включаются на параллельную работу для:
1. Повышения надёжности электроснабжения;
2. Создания резерва на случай аварии или ремонта;
3. Уменьшения потерь энергии в периоды малых нагрузок подстанции путём отключения части работающих трансформаторов.
Для достижения наилучших условий работы трансформатора необходимо, чтобы:
1. Общая нагрузка подстанции распределялась между параллельно работающими трансформаторами пропорционально их номинальным мощностям;
2. В трансформаторах не возникало уравнительных токов, не было бросков тока;
3. Перед первым включением трансформаторов на параллельную работу необходимо проверить их фазировку, т.е. убедиться в том, что на одну и туже шину включены такие фазы трансформатора, напряжения которых совпадают по фазе
Исходя из этого, необходимые условия включения трансформаторов на параллельную работу:
1. Равенство коэффициентов трансформации:
; (2.131)
или
, (2.132)
где n – число трансформаторов, включаемых на параллельную работу
2. Одинаковые группы соединения трансформаторов;
3. Равные номинальные напряжения к.з.:
. (2.133)
Если эти условия не выполняются, то в обмотках начинают протекать уравнительные токи, которые, если даже невелики и не приводят к аварии, вызывают неравномерную нагрузку трансформаторов, а также излишние потери и нагрев обмоток.
Схема включения на параллельную работу на рис. 2.67.
Первичные обмотки трансформаторов подключаются параллельно на общую сеть, а вторичные – к нагрузке выключателем 
.
Покажем необходимость выполнения всех условий включения.
1. Равенство коэффициентов трансформации.
Если не выполняется это условие, т.е.
, (2.134)
то
. (2.135)
Так как трансформаторы подключаются на общую сеть, то
. (2.136)
Тогда
, (2.137)
. (2.138)
Следовательно, в замкнутом контуре вторичных обмоток действует разность ЭДС:
. (2.139)
Под действием ЭДС возникает уравнительный ток (рис. 2.68):
 |
. (2.140)
Этот уравнительный ток имеет во вторичных обмотках трансформатора различные относительно действующих в них ЭДС направления: первый трансформатор отдаёт уравнительный ток, второй – потребляет. Падения напряжения, вызываемые уравнительными токами в обмотках, выравнивают вторичные напряжения обмоток. Уравнительные токи протекают по обмоткам даже в режиме х.х. При включении нагрузки в трансформаторе протекают токи нагрузки I нгI = I нгII = I нг. Складываясь с ними, уравнительные токи вызывают неравенство результирующих токов I 2I 
I 2II и неравномерную нагрузку трансформатора (рис. 2.69):
Таким образом, трансформатор с меньшим коэффициентом трансформации перегружается, с большим – недогружается. Нормальной работы на общую нагрузку не получается. ГОСТ допускает разницу коэффициентов трансформации не более 1%.
2. Одинаковые группы соединения трансформаторов.
Допустим, на параллельную работу включены 2 трансформатора со следующими группами:
Тогда вторичные ЭДС соответствующих фаз этих трансформаторов будут равны по величине и сдвинуты на 60° (рис. 2.70). Из-за сдвига этих векторов по фазе образуется разница ЭДС, под действием которой протекает уравнительный ток:
(2.141)
Уравнительный ток в этом случае: 
, т.е. наличие такого уравнительного тока в обмотке равносильно режиму короткого замыкания. Таким образом, включение на параллельную работу трансформаторов с разными группами соединения крайне опасно и недопустимо по требованиям ГОСТ.
3. Одинаковые номинальные напряжения короткого замыкания.
Рассмотрим параллельную работу, когда включены 2 трансформатора с равными номинальными напряжениями короткого замыкания, с одинаковыми коэффициентами трансформации и группами соединения. Схема подключения на рис. 2.71.
Тогда
, (2.142)
где 
– комплексные сопротивления короткого замыкания первого и второго трансформаторов.
Тогда
. (2.143)
А поскольку 
, то
(2.144)
Умножим и разделим правую часть последнего уравнения на I н1 
:
(2.145)
Затем умножим и разделим правую и левую части на U н:
(2.146)
Учтём, что
(2.147)
Тогда
(2.148)
Отсюда
(2.149)
Из этого выражения можно сделать вывод, что относительные полные мощности – т.е. относительная нагрузка – параллельно работающих трансформаторов обратно пропорциональны их напряжениям короткого замыкания. Если напряжения короткого замыкания параллельно работающих трансформаторов равны, то трансформаторы нагружены равномерно и при повышении нагрузки достигают номинальной мощности одновременно. Если же напряжения короткого замыкания не равны, то при повышении нагрузки номинальной мощности, прежде всего, достигает трансформатор с наименьшим напряжением короткого замыкания. Другие трансформаторы будут при этом ещё недогружены, и в то же время дальнейшее повышение нагрузки недопустимо, т.к. первый трансформатор будет перегружаться. Таким образом, установленная мощность трансформаторов останется недоиспользованной. Рекомендуется включать на параллельную работу такие трансформаторы, что разница их напряжений короткого замыкания:
, (2.150)
где n – число трансформаторов, работающих параллельно
При этом отношение номинальных мощностей должно быть в пределах: 1:3. Допустимые перегрузки трансформаторов нормируются ГОСТом.
