Параллельная работа трансформаторов

(Тема 8)

При передачи электроэнергии в энергосистеме вместо одного трансформатора большой мощности целесообразно иметь не один, а несколько трансформаторов, включенных параллельно на общую нагрузку. Такое дробление трансформаторной мощности позволяет лучше решать проблему энергоснабжения потребителей, отключать часть трансформаторов при уменьшении нагрузки, обеспечивать резервирование мощности при авариях и проведении профилактических ремонтов.

При эксплуатации параллельно включенных трансформаторов важно, чтобы нагрузка между ними распределялась пропорционально их номинальным мощностям. Схема включения на параллельную работу двух однофазных трансформаторов и их упрощенная схема замещения показаны на рис.5.1.

Как видно из схемы замещения по сопротивлению нагрузки  протекает ток равный сумме токов первого  и второго  трансформаторов . Соответственно полная мощность , отдаваемая параллельно работающими трансформаторами в нагрузку

 

.                                                  (5.1)

 

Здесь полная мощность первого трансформатора, полная мощность второго трансформатора.

Для включения трансформаторов ТрI иТРII на параллельную работу необходимо, чтобы в режиме холостого хода в их обмотках не возникали уравнительные токи, а при нагрузке не один из трансформаторов не перегружался.

Уравнительные токи протекая между обмотками параллельно работающих трансформаторов вызывают циркуляцию мощности от одного трансформатора к другому, следовательно неравномерную нагрузку трансформаторов, сопровождающуюся увеличением потерь мощности и нагрева:

 

,                              (5.2)

 

где и ЭДС вторичных обмоток трансформаторов в режиме холостого хода (вторичные напряжения при холостом ходе).

Из (5.2) следует, что уравнительный ток отсутствует , если разность ЭДС вторичных обмоток не нагруженного трансформатора

 

.                                 (5.3)

 

Равенство (5.3) выполнимо, если ЭДС вторичных обмоток трансформатора одинаковы по величине и совпадают по фазе, т.е. имеют одинаковое количество витков и принадлежат к одной группе соединения обмоток.

Для  параллельно работающих трехфазных трансформаторов, имеющих различные номинальные мощности ; ;  на рис. 5.2, а показана однолинейная схема включения трансформаторов, в равной степени относящаяся к любой из фаз трехфазной системы. Параллельную работу  трансформаторов принято считать идеальной, если возможно осуществить режим максимальной нагрузки так, чтобы ее полная мощность  была равна сумме номинальных мощностей всех трансформаторов:

 

… . (5.4)

 

Из (5.4) следует, что вторичные токи совпадают по фазе. Это возможно, если аргументы сопротивлений короткого замыкания ; ;  будут одинаковыми.

Таким, образом идеальные условия параллельной работы трансформаторов можно сформулировать следующим образом:

1. Трансформаторы должны обладать одинаковыми коэффициентами трансформации

2. Трансформаторы должны иметь одну группу соединения обмоток

3. Напряжения короткого замыкания и их составляющие должны быть одинаковыми.

На практике допускается параллельная работа трансформаторов с различием в коэффициентах трансформации не более 1 %. При этом разность вторичных ЭДС  и уравнительный ток не протекает (рис. 5.3).

Применения трансформаторов разных групп при параллельной работе не допустимо, так как даже не большой фазовый сдвиг между вторичными ЭДС приведет к появлению значительного уравнительного тока (рис. 5.4).

Если при параллельной работе используют трансформаторы с разными напряжениями короткого замыкания, т.е. с разными сопротивлениями  то перегружается трансформатор с меньшим напряжением короткого замыкания.