Параллельная работа трансформаторов. Условия выбора на параллельную работу

В большинстве случаев при значительной мощности электрической установки целесообразно иметь не один, а несколько трансформаторов меньшей мощности, включенных параллельно на общую нагрузку. Такое дробление общей трансформаторной мощности позволяет лучше решать проблему энергоснабжения потребителей, отключать часть трансформаторов при уменьшении нагрузки, проще проводить профилактический ремонт трансформаторов и пр.

Условия включения на параллельную работу. Для включения трансформаторов Tp1 и Тр2 на параллельную работу (рис. 2.38, а) необходимо, чтобы при холостом ходе в их обмотках не возникали уравнительные токи и чтобы нагрузка распределялась между обоими трансформаторами в соответствии с их номинальной мощностью. Для этого требуется соблюдать ряд условий.

Рис. 2.38. Схема включения трансформаторов при параллельной работе (а) и схема замещения их (б)

При неравенстве ЭДС Е20I и Е20II параллельно работающих трансформаторов (их вторичных напряжений при холостом ходе — рис. 2.39) возникает уравнительный ток. Этот ток вызывает циркуляцию мощности от одного трансформатора к другому, а следовательно, неравномерную нагрузку трансформаторов, сопровождающуюся увеличением потерь и нагрева. Уравнительный ток

Первым необходимым условием для включения трансформаторов на параллельную работу, как следует из формулы (2.61), является равенство их вторичных ЭДС, т. е. вторичных напряжений холостого хода. Предполагается, что первичные напряжения у них одинаковы, т. е. что трансформаторы подключены к одной и той же первичной сети. При этом трансформаторы должны иметь одинаковые коэффициенты трансформации. На практике допускается параллельная работа силовых трансформаторов, имеющих различие в коэффициентах трансформации не более 0,5%, а для трансформаторов с k>3 — не более 1%. При таком различии в коэффициентах трансформации разность вторичных ЭДС (рис. 2.39, а) небольшая и уравнительный ток незначительный.

Рис. 2.39. Векторные диаграммы напряжения при параллельной работе трансформаторов одной группы с различными k (а) и разных типов с одинаковыми к (б).

Вторым необходимым условием является совпадение по фазе ЭДС и, с тем чтобы их векторная разность равнялась нулю. Для этого параллельно работающие трансформаторы должны принадлежать к одной группе соединений. При невыполнении этого условия между одноименными зажимами вторичных обмоток возникает разность ЭДС (рис. 2.39, б), вызывающая появление уравнительного тока. Так, например, если трансформаторы принадлежат даже к ближайшим группам (например, одиннадцатой и нулевой), сдвиг по фазе между их вторичными ЭДС составляет 30°, И в контуре параллельно соединенных вторичных обмоток возникает большая разность ЭДС При этом уравнительный ток в несколько раз больше номинального.

Распределение нагрузок. Из условия

полученного для упрощенной схемы замещения трансформаторов (см. рис. 2.38, б), можно найти распределение нагрузок между параллельно включенными трансформаторами.

Пренебрегая различием в фазе токов, которое зависит от соотношения активных и реактивных сопротивлений короткого замыкания (различие обычно невелико), и заменяя комплексные величины их модулями, получают

т. е. токи распределяются между трансформаторами обратно пропорционально сопротивлениям короткого замыкания. Уравнение (2.63) можно привести к виду

Умножаем левую часть (2.64) на U2cosφ2, а правую — на Uном/100

Следовательно, для того чтобы нагрузки распределялись между параллельно включенными трансформаторами прямо пропорционально их номинальным мощностям, они должны иметь одинаковые напряжения короткого замыкания. Практически удовлетворительное распределение нагрузки получается в случаях, когда напряжения короткого замыкания параллельно работающих трансформаторов отклоняются от их среднеарифметического значения не более чем на ±10%.

Если при параллельной работе напряжения ик не равны, то перегружается трансформатор с меньшим значением uк, т. е. с меньшим сопротивлением Zк. В этом случае придется уменьшить общую нагрузку всей группы параллельно работающих трансформаторов, т. е. установленная мощность трансформаторов недоиспользуется.

При неравенстве активных ик.а и реактивных ик.р составляющих напряжений короткого замыкания токи параллельно работающих трансформаторов сдвинуты по фазе на некоторый угол. При этом суммарный ток, отдаваемый нагрузке, равен векторной сумме токов всех трансформаторов, т. е. меньше их алгебраической суммы. В этом случае номинальная мощность трансформаторов используется не полностью.

У трансформаторов различных мощностей составляющие Uк.а. и Uк.р. различны: у трансформаторов большей мощности ик.р больше, а ика меньше, чем у трансформаторов меньшей мощности. Поэтому не рекомендуется включение на параллельную работу трансформаторов с отношением номинальных мощностей больше трех.