Параллельная работа трансформаторов

 

На повышающих и понижающих трансформаторных подстанциях обычно устанавливаются два, три и более параллельно работающих трансформаторов в зависимости от мощности подстанции. Параллельная работа трансформаторов необходима по причинам:

1) Обеспечение резервирования в энергоснабжении потребителей в случае аварии и необходимости ремонта трансформаторов.

2) Уменьшение потерь энергии в периоды малых нагрузок подстанции путем отключения параллельно работающих трансформаторов.

Равномерное распределение нагрузки между параллельно работающими трансформаторами достигается при условии, когда они имеют:

1) Одинаковые группы соединения обмоток

2) Равные первичные и вторичные напряжения или, что тоже самое, равные коэффициенты трансформации.

3) Равные напряжения короткого замыкания.

При несоблюдении хотя бы одного из перечисленных условий уже на холостом ходу возникают уравнительные токи, которые будут циркулировать по замкнутым контурам, образуемым вторичными обмотками параллельно включенных трансформаторов и трансформироваться также в первичные обмотки. Эти токи, если они даже не очень велики, при включении потребителей складываются с токами нагрузки и вызывают неравное нагружение, а также излишние потери и нагрев трансформаторов.

Соблюдение равенства U_k, обеспечивает равномерное распределение нагрузки.

При первом включении на параллельную работу трансформаторов необходимо проверить их фазировку, т.е. убедиться, что на одну и туже шину включаются такие же фазы отдельных трансформаторов, напряжения которых совпадают по фазе. Способы фазировки изложены в ГОСТ3484-65.

 

Условия одинаковости групп соединения обмоток.

Пусть параллельно включены два трансформатора с соединением обмоток

Y/Δ – 11 и Y/Y – 0, имеющие одинаковые первичные и вторичные номинальные напряжения. Тогда вторичные э.д.с. Е₂ соответствующих фаз этих трансформаторов будут равны по значению, но сдвинуты по фазе на 30˚. (рис. 15-12). В замкнутом контуре вторичных обмоток действует разность этих э.д.с. ΔЕ = 2Е₂sin15˚ = 0.518Е₂.

Рис. 15-12. Уравнительные токи при параллельной работе трансформаторов Y/Δ – 11 и

Y/Y – 0.

 

Уравнительный ток течет только по первичным и вторичным обмоткам трансформаторов и ограничивается по значению только сопротивлением этих обмоток, т.е. сопротивлениями короткого замыкания трансформаторов.

Поэтому

, (15-20)

Если S_I = S_II и z_kI* = z_{kII *} = U_kI* = U_kII* = 0.05,то

 

т.е. этот ток будет в 5,18 раза больше номинального, что почти равносильно короткому замыканию и поэтому параллельное включение трансформаторов с различными группами соединения обмоток недопустимо.

Однако, возможны случаи, когда путем круговой перестановки обозначений выводов обмоток или соответствующим соединением зажимов двух трансформаторов удается добиться совпадения по фазе э.д.с. параллельно включаемых фаз трансформаторов, имеющих разные группы соединений. Возможность этого соединения в каждом конкретном случае можно проверить на основе рассмотрения векторных диаграмм напряжений трансформаторов, включаемых на параллельную работу.

 

Условие равенства коэффициентов трансформации.

Пусть параллельно работает два трансформатора одинаковой мощности и z_к1* = z_кII* = =0.055,а их коэффициенты трансформации различаются на 1%. Тогда ΔЕ = 0,01U_н и согласно формуле

или 9,1%, т.е. уравнительный ток составляет довольно значительную величину. По ГОСТ 11677 в общем случае допускается отличие коэффициентов трансформации от паспортных значений на 0,5%, а для трансформаторов с k > 3 – на 1%.

 

Условие равенства напряжений короткого замыкания.

Представим схему параллельной работы в виде рис. 15-14. Падения напряжения

 

(15-21)

где İ – общий ток нагрузки, а

(15-22)

 

Рис. 15-14. Соединение трансформаторов с разными U_к.

 

Токи отдельных трансформаторов в общем случае не совпадают по фазе. Однако, в обычных условиях эти сдвиги по фазе незначительны и с большой точностью

I_I + I_II + I_III = I. (15-24)

 

Поэтому и арифметическая сумма полных мощностей трансформаторов с большой точностью равна полной мощности нагрузки S:

S_I + S_II + S_III = S. (15-25)

После несложных выкладок в относительных единицах получим (см. Вольдек стр.315):

т.е. относительные нагрузки трансформаторов обратнопропорциональны их напряжениям короткого замыкания.

Если U_к% не равны, то при повышении нагрузки номинальной мощности прежде всего достигнет трансформатор с наименьшим U_к%. Другие трансформаторы будут еще не догружены, но дальнейшее увеличение общей нагрузки недопустимо, так как первый будет перегружаться. Поэтому общая установленная мощность будет недоиспользованной.

Рекомендуется включать на параллельную работу трансформаторы для каждого из которых значение U_к% отличается от арифметического среднего значения U_к% всех трансформаторов не более, чем на 10% и отношение номинальных мощностей находится в пределах 3:1.