Исследование параллельной работы трехфазных двухобмоточных трансформаторов

Цель работы. Изучение условий включения трансформаторов на параллельную работу и принципа распределения нагрузки между параллельно работающими трансформаторами; приобретение практи­ческих навыков по включению трехфазных трансформаторов на параллельную работу.

Программа работы.

1. Ознакомиться с конструкцией трансформаторов, дросселя и нагрузочного устройства; записать паспортные данные трансформаторов и данные измерительных приборов.

2.  Собрать схему по рис. 3.1, после проверки ее  руководителем произвести фазировку трансформаторов и включить трансформаторы на параллельную работу.

3. Снять данные и построить внешние характеристики трансформаторов U₂ = f(I_2i); U₂ = f (I_2II)'; U₂ = f(I₂) при одинаковых напряжениях к. з. (рубильник 2 замкнут).

4.  Изменить напряжение к. з. трансформатора Тр2 путем последовательного включения в его вторичную цепь трехфазного дросселя  Др (рубильник 2 разомкнут) и повторить опыт по п. 3.

5. Составить отчет и сделать заключение о проделанной работе.

Подготовка к работе.

1. повторить теоретический материал: назначение параллельной работы трансформаторов; условия и порядок включения трансформаторов на параллельную работу; распределение нагрузки между параллельно работающими трансформаторами.

2. Подготовить в рабочей тетради таблицу для занесения результатов опытов и две координатные сетки для построения внешних характеристик.

Порядок выполнения работы. Проверка  условий включения трансформаторов на параллельную работу. Для лучшего использования трансформаторов при их параллельной работе необходимо, чтобы нагрузка между ними распределялась пропорционально их номинальным мощностям. Поэтому включение трансформаторов на параллельную работу допускается лишь при соблюдении следующих условий:

1) трансформаторы должны иметь одинаковые коэффициенты трансформации, т. е. при одинаковых первичных напряжениях вторичные напряжения трансформаторов должны быть равны;

2)  трансформаторы должны принадлежать к одной группе соединения;

3)  трансформаторы должны иметь одинаковые напряжения к.з.

4) схема соединений при включении трансформаторов должна обеспечивать одинаковый порядок следования фаз как на стороне ВН, так и на стороне НН.

Помимо этого рекомендуется, чтобы отношение номинальных мощностей трансформаторов, включенных для параллельной работы, было не более чем 3:1.

Нарушение первого и второго условий вызывает появление больших уравнительных токов между обмотками трансформаторов, ведет к чрезмерному перегреву трансформаторов, т. е. делает их совместную работу невозможной. Что же касается третьего условия неравенство напряжений к. з. трансформаторов более чем на 10% их среднего значения ведет к тому, что распределение нагрузки между трансформаторами становится в значительной степени не пропорциональной их номинальным мощностям.

Равенство коэффициентов трансформации и напряжений к. з обеспечивается подбором трансформаторов по их паспортным данным. Коэффициенты трансформации k₁ и k₁₁ не должны различаться более от их среднего значения:

Δk = [(k₁ - k₁₁)/k] 100 <± 0,5%

 

Где k =  - среднее геометрическое значение коэффициентов трансформации.

Напряжения к. з. и_кI и и_кII не должны различаться более  чем на ± 10% от их среднего значения:

Δu_к = [(u_кI – u_кII)/ u_к] 100 < ± 10%

 

где и_к = (u_кII + и_кп)/2 — среднее арифметическое значение напряжений к. з.

Прежде чем подключить трансформаторы на параллельную работу т. е. включить рубильник 3, при замкнутом рубильнике 1 (рис 3.1) необходимо провести фазировку трансформаторов, т. е. проверку соответствия фаз вторичных ЭДС трансформаторов Tp1 и Тр2. Для  этого соединяют проводом одну пару противолежащих клемм рубильника  3 и вольтметром V_o измеряют напряжение между двумя несоединенными, парами противолежащих клемм рубильника 3. Если вторичны напряжения трансформаторов равны, их группы соединения одинаковы и порядок следования фаз у них один и тот же, то показания вольтметра V₀ равны нулю. В этом случае рубильник 3 можно замкнуть т.е. включить трансформаторы на параллельную работу. Если же вольтметр Vo показывает некоторое напряжение, то необходимо выяснить, какое из условий параллельной работы нарушено (обычно это нарушение одинакового порядка следования фаз), устранить его и вновь провести фазировку трансформаторов.

Снятие данных и построение внешних характеристик при и u_кII = u_кI. После включения трансформаторов на параллельную работу подключают нагрузку R_H (включают рубильник 4). Нагрузку постепенно увеличивают, пока нагрузочный ток каждого трансформатора не достигнет значения I_II = 1,2 I_2ном. При этом приблизительно через одинаковые интервалы тока нагрузки снимают показания приборов и заносят их в таб. 3.1. Следует снять не менee пяти замеров и одно из них должно соответствовать номинальной нагрузке трансформаторов.

По полученным данным строят внешние характеристики на общей координатной сетке.

Снятие данных  и построение внешних характеристик при u_кI ≠ u_кII.

 

 

 

Рис.33. Схема включения трехфазных двухобмоточных трансформаторов на па­раллельную работу

 

После включения трансформаторов на параллельную работу следует разомкнуть рубильник 2, шунтирующий трехфазный дроссель Др. При этом последовательно вторичным обмоткам трансформатора Тр2 оказывается подключенным дроссель, что приводит к увеличению напряжения   к. з. u_кII  этого трансформатора. В результате нарушается равенство напряжений к- з. параллельно работающих трансформаторов. Затем нагружают трансформаторы (замыкают рубильник 4) и увеличивают нагрузку до тех пор, пока ток нагрузки более нагружаемого трансформатора не достигнет значения I₂ = 1,2I_2ном. Приблизительно через одинаковые интервалы тока нагрузки этого трансформатора снимают не менее пяти показаний приборов и заносят их в табл. 3.1. При этом одно из показаний должно соответствовать номинальному значению нагрузки наиболее нагружаемого трансформатора. По полученным данным строят внешние характеристики трансформаторов (см. п. 3)

Анализ результатов лабораторной работы. При анализе результатов работы основное внимание уделяют вопросу распределения нагрузки между параллельно работающими трансформаторами. Сравнивая данные табл. 3.1 при u_кI= u_кII и u_кI < u_кII а также внешние характеристики трансформаторов для этих случаев  параллельной работы, следует сделать вывод о влиянии неравенства напряжений к. з. на распределение нагрузки между трансформаторами. Известно, что длительная перегрузка трансформаторов недопустима. Поэтому по результатам лабораторной работы необходимо определить, насколько один из трансформаторов окажется недогруженным при номинальной нагрузке другого трансформатора (при неравенстве напряжений к. з.).

 

Таблица 3.1

 

I2I, А	uкI = uкII						uкI < uкII
I2II, А
I2, А
U2, В

 

Если менее нагружаемым является трансформатор Тр2, то при  номинальной нагрузке трансформатора Tpl его недогрузка (%)

 

ΔI_II = [(I_2IIном  - I_{2 II}) / I_{2II ном}] 100

 

где I_2IIном — номинальный ток нагрузки Тр2, А; I_2II— ток нагрузки Тр2 при номинальной нагрузке Tpl, A.

Контрольные вопросы.

1. С какой целью применяют параллельную работу трансформаторов?

2. Каковы условия включения трансформаторов на параллельную работу?

3. Почему не допускается включение на параллельную pаботу трансформаторов с разными группами соединения, даже при одинаковых вторичных напряжениях?

4. Каковы допуски на различие коэффициентов трансформация и напряжений к. з. для трансформаторов, включаемых на параллельную работу?

5. Что такое фазировка трансформаторов, для чего и как она выполняется?

6.  От чего зависит распределение нагрузки между параллельно работающими трансформаторами?

 

 

Технологическая карта№17.