Включение трансформаторов на параллельную работу

1. Цель работы

Изучение возможности установки трансформаторов на параллельную работу

2. Программа работы

1. Изучить условия установки трансформаторов на параллельную работу

2. Определить экономически целесообразное число параллельно включенных трансформаторов

3. Краткий теоретический курс

Параллельная работа трансформаторов, т.е. включение их на одни сборные шины ВН и НН, а также СН, возможна: а) при равенстве их первичных и их вторичных напряжений; б) при равенстве напряжений короткого замыкания; в) тождественности групп соединения обмоток. На этих же условиях возможна параллельная работа и автотрансформаторов, а также трансформаторов с автотрансформаторами.

У трансформаторов, имеющих разные номинальные напряжения или разные коэффициенты трансформации, напряжения на зажимах вторичных обмоток неодинаковы. При включении таких трансформаторов на параллельную работу в замкнутых контурах первичных и вторичных обмоток возникнут уравнительные токи, обусловленные разностью вторичных напряжений.

Уравнительный ток равен:

где ΔU = U₁-U₂ – разность вторичных напряжений трансформаторов;Z_K₁ и Z_K₂ сопротивление первого и второго трансформаторов, определяемые по формуле:

, где u_K% напряжение КЗ трансформатора.

При работе под нагрузкой уравнительный ток наложится на ток нагрузки. Уравнительный ток, загружая обмотки трансформаторов, увеличивает потери энергии в них и снижает суммарную мощность подстанции. Поэтому разность вторичных напряжений при включении трансформаторов на параллельную работу должна быть минимальной. Отклонения по коэффициенту трансформации допускаются в пределах ± 0,5 % номинального значения.

Напряжение короткого замыкания и_к является постоянной для каждого трансформатора величиной, зависящей исключительно от его конструкции. При работе трансформатора под нагрузкой необходимо равенство их и_к. Это объясняется тем, что нагрузка между трансформаторами распределяется прямо пропорционально их мощностям и обратно пропорционально напряжениям короткого замыкания. В общем случае неравенство и_к приводит к недогрузке одного трансформатора и перегрузке другого. Если два трансформатора номинальной мощности S ₁и S₂ имеют различные напряжения короткого замыкания u_к1 и u_к2 соответственно, то распределение общей нагрузки S между ними определяется по формуле

где S' и S" — реальные нагрузки первого и второго трансформаторов; и`_к — некоторое эквивалентное напряжение короткого замыкания параллельно включенных трансформаторов.

Наилучшее использование установленной мощности трансформаторов возможно только при равенстве напряжений короткого замыкания. Однако в эксплуатации допускается включение на параллельную работу трансформаторов с отклонениями и_к на основном ответвлении не более чем на ± 10 %. Такое допущение связано с технологией изготовления трансформаторов, т.е. с отступлениями в размерах обмоток, влияющих на и_к.

Не рекомендуется включение на параллельную работу трансформаторов с отношением номинальных мощностей более 1:3. Это вызвано тем, что даже при небольших перегрузках трансформаторы меньшей мощности будут больше загружаться в процентном отношении и особенно в том случае, если они имеют меньшие и_к. Поэтому при отношении мощностей трансформаторов более 1:3 целесообразно при возрастании нагрузок совсем отключить трансформатор меньшей мощности, чтобы не подвергать его недопустимой перегрузке.

Рис. 3.1. Разность напряжений ΔU при сдвиге векторов вторичных напряжений U₁ и U₂по фазе на угол δ

Параллельная работа трансформаторов, принадлежащих к разным группам соединений обмоток, невозможна по той причине, что между вторичными обмотками одноименных фаз соединяемых трансформаторов появляется разность напряжений, обусловленная углом сдвига 6 между векторами вторичных напряжений (рис. 3.1). Уравнительный ток при сдвиге векторов на угол 5 определяется по формуле

где u_к1 и и _к2 — напряжения короткого замыкания первого и второго трансформаторов; I₁ и I₂ — номинальные токи первого и второго трансформаторов соответственно.