Исследование параллельной работы трехфазных трансформаторов

Исследование параллельной работы трехфазных трансформаторов

Исследование параллельной работы трехфазных трансформаторов

Исследование параллельной работы трехфазных двухобмоточных силовых трансформаторов

Параллельной работой двух или нескольких трансформаторов называется работа при параллельном соединении их обмоток как на первичной, так и на вторичной сторонах. При параллельном соединении одноименные зажимы трансформаторов присоединяют к одному и тому же проводу сети (рисунок 13, а).

Рисунок 13 – Включение трансформаторов на параллельную работу

Применение нескольких параллельно включенных трансформаторов вместо одного трансформатора суммарной мощности необходимо для обеспечения бесперебойного энергоснабжения в случае аварии в каком-либо трансформаторе или отключения его для ремонта. Это также целесообразно при работе трансформаторной подстанции с переменным графиком нагрузки, например, когда мощность нагрузки значительно меняется в различные часы суток. В этом случае при уменьшении мощности нагрузки можно отключить один или несколько трансформаторов для того, чтобы нагрузка трансформаторов, оставшихся включенными, была близка к номинальной. В итоге эксплуатационные показатели работы трансформаторов (КПД и сosφ2) будут достаточно высокими.

Для того чтобы нагрузка между параллельно работающими трансформаторами распределялась пропорционально их номинальным мощностям, допускается параллельная работа двухобмоточных трансформаторов при следующих условиях:

1. При одинаковом первичном напряжении вторичные напряжения должны быть равны. Другими словами, трансформаторы должны иметь одинаковые коэффициенты трансформации: kI = kII= kIII=… При несоблюдении этого условия, даже в режиме х.х., между параллельно включенными трансформаторами возникает уравнительный ток, обусловленный разностью вторичных напряжений трансформаторов (рисунок 14, а):

где ZkI и ZkII –внутренние сопротивления трансформаторов.

Рисунок 14 – Появление напряжения ∆U при несоблюдении условий включения трансформаторов на параллельную работу

При нагрузке трансформаторов уравнительный ток накладывается на нагрузочный. При этом трансформатор с более высоким вторичным напряжением х.х. (с меньшим коэффициентом трансформации) оказывается перегруженным, а трансформатор равной мощности, но с большим коэффициентом трансформации — недогруженным. Так как перегрузка трансформаторов недопустима, то приходится снижать общую нагрузку. При значительной разнице коэффициентов трансформации нормальная работа трансформаторов становится практически невозможной. Однако ГОСТ допускает включение на параллельную работу трансформаторов с различными коэффициентами трансформации, если разница коэффициентов трансформации не превышает ±0,5% их среднего значения:

где – среднее геометрическое значение коэффициентов трансформации.

2. Трансформаторы должны принадлежать к одной группе соединения.При несоблюдении этого условия вторичные линейные напряжения трансформаторов окажутся сдвинутыми по фазе относительно друг друга, и в цепи трансформаторов появится разностное напряжение ∆U, под действием которого возникнет значительный уравнительный ток. Так, если включить на параллельную работу два трансформатора с одинаковыми коэффициентами трансформации, но один из них принадлежит к нулевой (Y/Y–0), а другой – к одиннадцатой (Y/Δ–11) группам соединения, то линейное напряжение U2I первого трансформатора, будет больше линейного напряжения U2II второго трансформатора в раз (U2I / U2II = ). Кроме того, векторы этих напряжений окажутся сдвинутыми по фазе относительно друг друга на угол 30° (рисунок 14, б). В этих условиях во вторичной цепи трансформаторов появится разностное напряжение ∆U. Для определения величины ∆Uвоспользуемся построениями рисунка 14, б: отрезок ОА равен U2II/2 или, учитывая, что U2II = U2I / , получим ОА = 0,5U2I. Следовательно, треугольник, образованный векторами напряжений U2I, U2IIи ∆U — равнобедренный, а поэтому разностное напряжение ∆U = U2II. Появление такого разностного напряжения привело бы к возникновению во вторичной цепи трансформаторов уравнительного тока, в 15—20 раз превышающего номинальный ток нагрузки, т. е, возникла бы аварийная ситуация. Величина ∆U становится еще большей, если трансформаторы принадлежат нулевой и шестой группам соединения (∆U = 2U2), так как в этом случае векторы линейных вторичных напряжений окажутся в противофазе.

3. Трансформаторы должны иметь одинаковые напряжения к. з.: . Соблюдение этого условия необходимо для того, чтобы общая нагрузка распределялась между трансформаторами пропорционально их номинальным мощностям.

С некоторым приближением, пренебрегая токами х.х., можно параллельно включенные трансформаторы заменить их сопротивлениями к.з. zkI и zkII и тогда от схемы, показанной на рисунке 15, а,можно перейти к эквивалентной схеме (рисунок 15, б). Известно, что токи в параллельных ветвях распределяются обратно пропорционально их сопротивлениям:

Умножим обе части равенства на IIIномUном/(I1номUном), левую часть – на Uном/Uном, а правую часть – на 100/100, получим

Затем преобразуем полученное равенство, имея в виду следующее: I1Uном = S1, и I11Uном = S11 –фактическая нагрузка первого и второго трансформаторов соответственно, ВА; I1номUном= S1ном и I11номUном = S11ном номинальныемощностиэтих трансформаторов, ВA; (I1номZkl/Uном)100=u1k и (I11номZkl1/Uном)100=u11k – напряжения к.з. трансформаторов, %. В результате получим

где S’1=S1/S1ном, S’11=S11/S11ном –соответственно относительные мощности (нагрузки) первого и второго трансформаторов.

Рисунок 15 – К понятию о распределении нагрузки при параллельной работе трансформаторов

Из приведенного выше соотношения следует, что относительные мощности (нагрузки) параллельно работающих трансформаторов обратно пропорциональны их напряжениям к.з. Другими словами, при неравенстве напряжений к.з. параллельно работающих трансформаторов больше нагружается трансформатор с меньшим напряжением к.з. В итоге это ведет к перегрузке одного трансформатора (с меньшим uк) и недогрузке другого (с большим uк). Чтобы не допустить перегрузки трансформатора, необходимо снизить общую нагрузку. Таким образом, неравенство напряжений к.з. не допускает полного использования по мощности параллельно работающих трансформаторов.

Учитывая, что практически не всегда можно подобрать трансформаторы с одинаковыми напряжениями к.з., ГОСТ допускает включение трансформаторов на параллельную работу при разнице напряжений к.з. не более чем 10% от их среднего арифметического значения. Разница в напряжениях к.з. трансформаторов тем больше, чем больше эти трансформаторы отличаются друг от друга по мощности. Поэтому ГОСТ рекомендует, чтобы отношение номинальных мощностей трансформаторов, включенных параллельно, было не более чем 3:1.

Помимо соблюдения указанных трех условий необходимо перед включением трансформаторов на параллельную работу проверить порядок чередования фаз, который должен быть одинаковым у всех трансформаторов.

Соблюдение всех перечисленных условий проверяется фазировкой трансформаторов, сущность которой состоит в том, что одну пару, противоположно расположенных зажимов на рубильнике (см. рисунок 13, б), соединяют проводом и вольтметром V (нулевой вольтметр) измеряют напряжение между оставшимися несоединенными парами зажимов рубильника. Если вторичные напряжения трансформаторов равны, их группы соединения одинаковы и порядок следования фаз у них один и тот же, то показания вольтметра V равны нулю. В этом случае трансформаторы можно подключать на параллельную работу. Если вольтметр V покажет некоторое напряжение, то необходимо выяснить, какое из условий параллельной работы нарушено. Необходимо устранить это нарушение и вновь провести фазировку трансформаторов. Следует отметить, что при нарушении порядка следования фаз вольтметр V покажет двойное линейное напряжение. Это необходимо учитывать при подборе вольтметра, предел измерения которого должен быть не менее двойного линейного напряжения на вторичной стороне трансформаторов.

Общая нагрузка всех включенных на параллельную работу трансформаторов S не должна превышать суммарной номинальной мощности этих трансформаторов: S≤∑SHOМX .

Распределение нагрузки между параллельно работающими трансформаторами определяется следующим образом:

где Sx – нагрузка одного из параллельно работающих трансформаторов, кВА;

S – общая нагрузка всей параллельной группы, кВА;

S – напряжение к.з. данного трансформатора, %;

SHOM.X –номинальная мощность данного трансформатора, кВА.

В этом выражении

Пример 1. Три трехфазных трансформатора с одинаковыми группами соединения включены параллельно (см. рисунок 13, a) на общую нагрузку 5000 кВА. Трансформаторы имеют следующие данные Sном1 = 1000 кВА, иk1 = 6,5%, Sном11 = 1800 кВА, иk11= 6,65%, SномIII = 2200 кВА, иk11I = 6,3%. Определить нагрузку каждого трансформатора.

Определим нагрузку каждого трансформатора:

S1 = 5000·1000/(6,5·775) = 995 кВА;

S11 =5000·1800/(6,65·775)=1755 кВА;

S111=5000·2200/(6,3·775) = 2250 кВА,

т. е. третий трансформатор оказался перегруженным на [(2250 — 2200)/2200]100 = 2,3%.

Для устранения этой перегрузки следует снизить внешнюю нагрузку трансформаторов на 2,3%, т. е. уменьшить ее до S’=S–2,3S/100=5000–2,3 5000/100=4885 кВА.

В этом случае суммарная мощность трансформаторов будет использована лишь на 97,7%.

Дата добавления: 2015-10-13 ; просмотров: 4034 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

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(I2i); U2 = f (I2II )’; 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

Снятие данных и построение внешних характеристик при и uкII = uкI.После включения трансформаторов на параллельную работу подключают нагрузку RH (включают рубильник 4). Нагрузку постепенно увеличивают, пока нагрузочный ток каждого трансформатора не достигнет значения III = 1,2 I2ном. 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 uкI ≠ uкII.

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. uкII 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 = 1,2I2ном. 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 uкI= uкII и uкI

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?

Исследование параллельной работы трехфазных трансформаторов со схемой соединения обмоток y/y 0 при пофазном регулировании Текст научной статьи по специальности « Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Кралин Алексей Александрович, Воротынцев Илья Владимирович, Гуляев Владимир Викторович

Рассмотрены вопросы моделирования параллельной трехфазных трансформаторов со схемой соединения обмоток Y/Y 0 при пофазном регулировании. Модели, выполненные в пакете Simulink , разработаны на базе метода симметричных составляющих и комплексных схем замещения трансформатора.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Кралин Алексей Александрович, Воротынцев Илья Владимирович, Гуляев Владимир Викторович

Research of parallel operation of threephase transformers with y/y0 windings connection at phase by phase regulation

Purpose: The research of parallel operation three-phase transformers with Y/Y0 winding connection. Design/methodology/approach: Models are made in Simulink by means of structural scheme. Findings: Model allows us to study electromagnetic processes of parallel operation of three-phase transformers at phase by phase control. Models consist of two parts: magnetic and electrical.

Текст научной работы на тему «Исследование параллельной работы трехфазных трансформаторов со схемой соединения обмоток y/y 0 при пофазном регулировании»

1 1 А.А. Кралин , И.В. Воротынцев , В.В. Гуляев

ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ТРЕХФАЗНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ СО СХЕМОЙ СОЕДИНЕНИЯ ОБМОТОК Y/Yo ПРИ ПОФАЗНОМ РЕГУЛИРОВАНИИ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева1, Волжская государственная академия водного транспорта2

Рассмотрены вопросы моделирования параллельной трехфазных трансформаторов со схемой соединения обмоток Y/Yo при пофазном регулировании. Модели, выполненные в пакете Simulink, разработаны на базе метода симметричных составляющих и комплексных схем замещения трансформатора.

Ключевые слова: трехфазный трансформатор, параллельная работа, метод симметричных составляющих, схемы замещения, Simulink.

Параллельная работа трансформаторов целесообразна при суточных или сезонных колебаниях нагрузки, а также в случае, когда нагрузка подстанции увеличивается постепенно, в течение ряда лет. Параллельная работа трансформаторов позволяет при снижении нагрузки отключать часть трансформаторов, уменьшая расход энергии. При этом проще решается проблема резервирования, так как в случае выхода из строя какого-либо трансформатора остальные могут полностью или частично принять на себя его нагрузку.

Основной трудностью, возникающей при параллельной работе трансформаторов при пофазном регулировании, является обеспечение равномерного распределения нагрузки между ними.

Отличительной чертой пофазного регулирования являются несимметричные режимы [1-3] работы трансформатора, которые определяются несимметричностью междуфазных первичных напряжений, а также несимметричностью чисел витков первичных обмоток. Следствием является несимметрия вторичных напряжений, что определяет качество энергии потребителя.

Рис. 1. Схема замещения магнитной цепи трансформатора

© Кралин А.А., Воротынцев И.В., Гуляев В.В., 2014.

Исследование параллельной работы трансформаторов целесообразно осуществлять с помощью компьютерного моделирования с использованием мощных современных программных средств, таких как Matlab со встроенным пакетом визуального моделирования Simulink.

Для составления моделей в Simulink необходимо иметь математическое описание электромагнитной системы трехфазного трехстержневого трансформатора.

Рис. 2. Модель магнитной системы

В соответствии с приведенной схемой замещения уравнения магнитного состояния трехфазного многообмоточного трансформатора будут иметь следующий вид: wi/i+W4/4+. +Wx/x — HaIa — Няа1я — Holo=0; W2Í2+ W5Í5+. wyiy — HbIb — Holo=0; W3/3+W6/6+. +Wz4 — Hele — Няс1я -Holo=0; Величина потока нулевой последовательности:

Магнитные потери учитываются с помощью активных сопротивлений, включенных параллельно соответствующим обмоткам.

Нелинейные свойства материала магнитопровода учитываются с помощью кусочно-линейной интерполяции заданной табличной функции основной кривой намагничивания электротехнической стали. Модель магнитной цепи, выполненная в пакете 81шиНпк, представлена на рис. 2 [3].

Рис. 3. Модель электрической системы трансформатора

В дополнение к системе нелинейных алгебраических уравнений составлена модель электрической системы (обмоток) трансформатора по следующим выражениям:

где ип — напряжение соответствующей обмотки; Ьзт.т — собственные индуктивности рассеяния обмоток; Яп — активные сопротивления обмоток; wn — число витков обмоток (рис. 3).

Представленные выше уравнения представляют собой нелинейные дифференциальные уравнения электромагнитных связей трехфазного многообмоточного трансформатора. Модель параллельной работы трансформаторов представлена на рис. 4.

Рис. 4. Модель параллельной работы двух трансформаторов

С помощью разработанной модели были проведены исследования параллельной работы двух трехфазных трансформаторов ТС-400/10 с напряжениями короткого 4,6% и 5,5% соответственно. В результате проведенного моделирования измерены первичные и вторичные напряжения и токи трансформаторов, уравнительные токи, суммарные потери мощности в режиме холостого хода и под нагрузкой.

1. Вследствие неравенства напряжений КЗ при параллельной работе трансформаторов имеет место неравномерное распределение нагрузки. Использование установленной мощности параллельно включенных трансформаторов составляет 91,8 %.

2. При пофазном регулировании вследствие неравенства коэффициентов трансформации возникают уравнительные токи, которые вызывают неравномерное распределение

нагрузки. Различие коэффициентов трансформации на ±5% вызывает уравнительный ток в обмотках до 55% от номинального фазного тока трансформатора.

1. Алтунин, Б.Ю. Исследование несимметричных режимов работы трансформаторно-тиристорного регулятора напряжения и мощности / Б.Ю. Алтунин, А.А. Кралин, И.А. Карнав-ский // Промышленная энергетика. 2013. №12. С. 13-16.

2. Алтунин, Б.Ю. Исследование режимов работы нелинейного трехфазного трансформатора в пакете Simulink / Б.Ю. Алтунин, А.А. Кралин, В.В. Гуляев // Вестник волжской государственной академии водного транспорта. 2012. № 32. С. 195-198.

3. Кралин, А.А. Моделирование трансфораторов преобразовательных агрегатов в Simulink [Электронный ресурс] / А.А. Кралин, Б.Ю. Алтунин // Инженерный вестник Дона. 2014. №2. -Режим доступа: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2014/2362

Дата поступления в редакцию 15.12.2014

A.A. Kralin1, I.V. Vorotyncev2, V.V. Gulyaev2

RESEARCH OF PARALLEL OPERATION OF THREE-PHASE TRANSFORMERS WITH Y/Y0 WINDINGS CONNECTION AT PHASE BY PHASE REGULATION

Nizhny Novgorod state technical university n.a. R.E. Alexeev1, Volga state academy of water transport2

Purpose: The research of parallel operation three-phase transformers with Y/Y0 winding connection. Design/methodology/approach: Models are made in Simulink by means of structural scheme.

Findings: Model allows us to study electromagnetic processes of parallel operation of three-phase transformers at phase by phase control. Models consist of two parts: magnetic and electrical.

Key words: three-phase transformer, parallel operation, the method of symmetrical components, equivalent circuits, Simulink.

Параллельная работа трансформаторов.

Установка трехфазных трансформаторов на параллельную работу. Схемы соединений, методы.

Просмотр содержимого документа
«Параллельная работа трансформаторов.»

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

КОТОВСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ

ИНСТРУКЦИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

«ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ТРЁХФАЗНЫХ ДВУХОБМОТОЧНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ»

Тема: Исследование параллельной работы трёхфазных двухобмоточных трансформаторов.

Цель: Научиться включать трансформаторы в параллельную работу. Рассчитать суммарную нагрузку трансформаторов при параллельной работе, если Uк их не одинаковы.

Приборы и принадлежности:

1. Трансформатор ТС3-1.5кВт; S=1.5кВт; -0; 220/127В; Uк=5%

2. Трансформатор ТС3-1.5кВт; S=1.5кВт; -0; 220/127В; Uк=5%

3. Вольтметр Э-378; 0-250В

4. Вольтметр Э-30; 0-250В

5. Рубильник трёхполюсный

6. Рубильник трёх фазный однополюсный

Порядок проведения работы:

Проверить группу соединения трансформаторов:

— используя заводскую маркировку, собрать на трансформаторах группу соединений -0;

— соединить проводом вывод А обмотки с выводом обмотки НН на обоих трансформаторах;

— подать на обмотки ВН трансформаторов напряжение;

— произвести необходимые замеры с помощью вольтметра;

— по формуле Uв-В=Uс-С=Uавл-1), где Кл=UАВ/Uав; сравнить полученные результаты и сделать заключения о группах трансформаторов.

3. Провести фазировку трансформаторов:

— отключить трёх полюсный и однополюсный рубильники;

— подать на первичную сторону трансформаторов напряжение;

— включить трёх полюсный рубильник первого трансформатора;

— включить один полюс однополюсного рубильника второго трансформатора;

— вольтметром, на оставшихся отключенных полюсах рубильника второго трансформатора, измерить напряжение между одноимёнными фазами Uаа, Uвв, Uсс, при правильной фазировке вольтметр покажет 0, перекрёстные измерения Uав, Uва… при правильной фазировке дадут двойное линейное напряжение. Таким образом, если контрольный вольтметр V покажет Uаа=0, Uвв=0…, то фазировка выполнена правильно, и трансформаторы можно включить на параллельную работу;

— если “0” вывода трансформаторов соединены между собой на трансформаторах, то при фазировке замыкать один из полюсов рубильника не требуется.

4. Определить загрузку каждого из трансформаторов при потребляемой нагрузке 3 кВт. Определить суммарную нагрузку двух трансформаторов при условии, что ни один из трансформаторов не должен перегружаться (М.М. Кацман “Эл. машины”, стр.70 (64) )

Читайте также  Как рассчитать параметры трансформатора

Контрольные вопросы:

Назовите условия включения трансформаторов на параллельную работу?

Почему нельзя включать на параллельную работу трансформаторы с разными группами соединения?

Что такое Uк трансформатора и к чему приводит их неравенство при параллельной работе трансформаторов?

При соблюдении какого условия Uк1=Uк2?

Что произойдёт, если включить на параллельную работу трансформаторы с разными коэффициентами трансформации?

Допускается ли неравенство Ктр1Ктр2 согласно ГОСТ?

Условия параллельной работы трансформаторов

Параллельная работа трансформатора характеризуется особенной работой обмоток. К первичным контурам подводится питающая сеть. Подключение обмотки вторичного типа производится к общей сети. Исходящее электричество питает различных потребителей.

  • 1 Требования сети
  • 2 Особенности
  • 3 Условия
  • 4 Невыполнение условий
  • 5 Выполнение фазировки

Требования сети

Включение трансформаторов на параллельную работу вызвано определенными особенностями эксплуатации электроустановок. Представленный подход позволяет решить проблемы электроснабжения.

При параллельном подключении силовых трансформаторов удается избежать увеличения токов основного устройства. Система менее подвержена перегрузкам. В процессе параллельного подключения обмоток трансформатора уменьшается показатель сбоев в работе электросети. Вероятность, что не будут работать сразу два трансформаторных устройства, крайне мала.

При эксплуатации силового оборудования высокой мощности необходимо обеспечить достаточное пространство (в высоту) для установки агрегата. В небольшом помещении допускается параллельная работа трансформаторов, согласно ПУЭ. На территории одной электроустановки со стандартными размерами пространства возможно использовать необходимое количество силовой аппаратуры. Для увеличения продуктивности, безопасности работающих от разных источников агрегатов, потребуется правильно создать параллельное соединение обмоток.

Особенности

Параллельное соединение трансформаторов тока должно выполнять установленные правила и условия включения. Силовые агрегаты при включении должны характеризоваться определенным показателем полной мощности. Эта величина соответствует сумме мощностей соединенных приборов. При этом выполняется условие. Величины сопротивлений, коэффициент трансформации в процессе включения трансформаторов на параллельную работу, равны.

Если величины мощности неодинаковы, нагрузка делится в соответствии с номиналами. Это происходит при условии равенства коэффициента трансформации подключаемых объектов.

Существует правило. Разрешается допускать соединения параллельным включением установок с мощностью выше в 2 раза. В этом случае нужно следить за работой агрегатов. Трансформаторы не функционируют постоянно.

Условия

Существуют определенные условия параллельной работы трансформаторов. Всего установлено 5 пунктов. Включенные приборы работают правильно при следующих условиях:

  1. Фазировка. Выполнение этого условия трансформаторами является обязательным. Иначе будет наблюдаться короткое замыкание. Токи вторичных цепей позволяют выполнить фазировку. Фазы соединений согласовываются со стороны низкого, высокого напряжения.
  2. Напряжение на обмотках вторичных и первичных катушек при соединении должно быть разным. Это условие выполняется с соблюдением особенностей изоляции. Коэффициент трансформации всех элементов системы должен быть идентичным. Соединить устройство допускается, если отклонение показателя не превышает 0,5 %.
  3. Напряжение короткого замыкания равно для всех агрегатов. Это способствует выполнению обмотками установленных функций. Сопротивление контура возрастает при высоком напряжении короткого замыкания. Увеличивая его уровень для маломощного агрегата, можно получить перегрузку. Для нормальных условий функционирования системы при выполнении стандартов отклонение между показателями короткого замыкания устройств не превышает 10%.
  4. Включить параллельным соединением допускается одинаковые обмотки, соответствующие друг другу. При несоблюдении этого условия работающими приборами вырабатываются уравнительные токи. Наблюдается сдвиг фазы.
  5. Мощность аппаратуры не должна отличаться в 3 раза. Это является важным условием правильной работы системы. В противном случае мощный прибор увеличивает нагрузку на следующие приборы. Маломощные агрегаты будут перегружены. Соединять подобные устройства запрещается правилами безопасности.

Следуя перечисленным условиям, обеспечивается стабильная, эффективная работа силового оборудования. Безопасность и надежность функционирования системы повышается.

Невыполнение условий

Если не соблюдается хотя бы одно из условий, следует ожидать сбоев в работе оборудования. Нужно знать, в каком случае эксплуатация коммутированной установки будет небезопасной.

При использовании разных типов соединения появляется сдвиг фаз. При этом по контурам будет бежать ток, превышающий установленные производителем параметры. Максимальное увеличение значения появляется при возникновении короткого замыкания. Сдвиг фазы при этом составляет 180º для трансформаторов с группами обмоток 12 и 6.

Следующая небезопасная ситуация возможна при неравенстве коэффициентов трансформации. Во вторичной обмотке появится результирующее напряжение. Электричество будет протекать по цепи на холостом ходу.

При несовпадении показателей короткого замыкания будут неравны внутренние сопротивления. На холостом ходу электричество не появится, но нагрузка распределится в обратной зависимости от их сопротивления. Маломощный агрегат в такой ситуации будет перегружен.

Выполнение фазировки

Чтобы избежать появления короткого замыкания, на низшем выводе напряжения проводится фазировка. Если этот показатель в указанной точке не превышает 1000 В, применяется вольтметр. Его настраивают на соответствующий уровень напряжения.

Фазируемые обмотки соединяют. Это позволит получить замкнутый контур. Обмотки могут иметь заземленную нейтраль или выпускаться без нее. В первом случае контур замыкается через землю. Сопротивление между выводами замеряется. Результат сопоставляется с указанными производителем значениями.

Если нейтраль в конструкции не предусмотрена, потребуется ставить последовательно перемычку между соответствующими выводами двух трансформаторов. Между ними замеряют напряжение. Чтобы обеспечить безопасную работу агрегатов, соединяют те выводы, между которыми при замере не было напряжения.

Рассмотрев особенности параллельного соединения трансформаторных устройств, а также условия и рекомендации по проведению этого процесса, можно обеспечить стабильную и безопасную работу системы. Это предоставляет массу преимуществ в процессе энергоснабжения потребителей электричеством.

Расчет параллельной работы трансформаторов и автотрансформаторов

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №4

« Расчет параметров параллельной работы трансформаторов и автотрансформаторов »

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: расчетным путем определить нагрузку и степень использования каждого из трансформаторов при параллельной работе; рассчитать основные параметры автотрансформаторов.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ:

При включении нескольких трансформаторов на параллельную работу (рис. 4.1) рекомендуется соблюдение следующих условий:

Рис. 4.1. Схема параллельного включения трансформаторов .

трансформаторы должны иметь одинаковые коэффициенты трансформации;

трансформаторы должны принадлежать к одной группе соединения;

трансформаторы должны иметь одинаковые напряжения короткого замыкания;

номинальные мощности трансформаторов по своим значениям не должны различаться более чем в три раза.

Нарушение перечисленных условий ведет к возникновению уравнительных токов в цепи обмоток параллельно включенных трансформаторов. Это влияет на распределение нагрузки между трансформаторами. В итоге одни трансформаторы оказываются недогруженными (их нагрузка становится намного меньше номинальной), а другие — перегруженными. Так как перегрузка трансформаторов недопустима, приходится уменьшать общую нагрузку трансформаторов, что ведет к недоиспользованию трансформаторов и снижает их экономические показатели. Но при значительных отклонениях от указанных условий включение на параллельную работу оказывается недопустимым, так как ведет к возникновению аварийной ситуации.

Общая нагрузка параллельно работающих трансформаторов при точном соблюдении всех условий параллельной работы распределяется между ними пропорционально номинальным мощностям этих трансформаторов. Но если параллельно включены трансформаторы различной номинальной мощностью, то их напряжения короткого замыкания, как правило, неодинаковы. С учетом возможного неравенства напряжений короткого замыкания нагрузка любого из параллельно включенных трансформаторов определяется по формуле:

S x — нагрузка одного из параллельно работающих трансформаторов, кВ• A ; S — общая нагрузка всей параллельной группы, кВ•А; и кх напряжение короткого замыкания данного трансформатора, %; S x н ом — номинальная мощность данного трансформатора, кВ•А.

Рис. 4.2. Однофазный (а) и трехфазный (б) автотрансформаторы

В автотрансформаторе (рис. 4.2) между первичной и вторичной цепями помимо магнитной связи существует еще и электрическая связь. Объясняется это тем, что в автотрансформаторе имеется всего лишь одна обмотка (на каждую фазу), часть витков которой принадлежит как первичной, так и вторичной цепям. Расчетная мощность автотрансформатора составляет лишь часть проходной мощности, передаваемой из первичной цепи во вторичную. Другая часть этой мошности передается из первичной во вторичную цепь без участия магнитного поля за счет электрической связи между цепями автотрансформатора:

где S Э = U 2 I 1 мощность, передаваемая из первичной цепи автотрансформатора во вторичную за счет электрической связи между этими цепями; S расч = U 2 I 12 расчетная мощность в автотрансформаторе.

Таким образом, расчетная мощность составляет лишь часть всей мощности, передаваемой из первичной цепи автотрансформатора во вторичную. Это дает возможность для изготовления автотрансформатора использовать магнитопровод меньшего сечения, чем в трансформаторе равной мощности. При этом за счет уменьшенного сечения сердечника средняя длина витка обмотки также становится меньше, а следовательно, сокращается расход меди на выполнение обмотки автотрансформатора. Одновременно уменьшаются магнитные и электрические потери, а КПД автотрансформатора по сравнению с двухобмоточным трансформатором равной мощности повышается.

Таким образом, автотрансформаторы по сравнению с трансформаторами обладают следующими преимуществами: меньшим расходом активных материалов (медь и электротехническая сталь), более высоким КПД, меньшими размерами и, следовательно, меньшей стоимостью.

Указанные преимущества автотрансформаторов тем значительнее, чем больше мощность S 3 , передаваемая за счет электрической связи между обмотками, а c ледовательно, чем меньше расчетная часть проходной мощности автотрансформатора.

Мощность S Э, передаваемая из первичной во вторичную цепь за счет электрической связи между этими цепями, определяется выражением

т.е. значение этой мощности обратно пропорционально коэффициенту трансформации автотрансформатора к А .

Из графика (рис. 4.3) видно, что применение автотрансформатора дает заметные преимущества по сравнению с двухобмоточным трансформатором лишь при небольших значениях коэффициента трансформации к А к А = 1 вся мощность автотрансформатора передается во вторичную цепь за счет электрической связи между цепями ( S э / S np = 1). При больших значениях коэффициента трансформации перечисленные достоинства автотрансформаторов уступают его недостаткам. Из них наиболее существенными являются:

малая величина сопротивления короткого замыкания, что является причиной значительных токов короткого замыкания в случае понижающего автотрансформатора;

наличие электрической связи между первичной и вторичной цепями, что ведет к необходимости применения дополнительных защитных мер для обслуживающего персонала и приборов на стороне низкого напряжения от действия высокого напряжения.

Рис. 4.3. Зависимость S э / S np от коэффициента трансформации автотрансформатора

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

Решить задачу №1. Три трехфазных трансформатора номинальной мощностью S ном I , S ном II и S ном III и напряжением короткого замыкания u к I , u к II u к III включены на параллельную работу (табл.4.1).

1) нагрузку каждого трансформатора ( S I , S II и S III ) в кВ · А, если общая нагрузка параллельной группы равна сумме номинальных мощностей этих трансформаторов ( S общ = S ном I + S ном II + S ном III );

2) степень использования каждого из трансформаторов по мощности ( S / S ном);

3) насколько следует уменьшить общую нагрузку трансформаторной группы S общ, чтобы устранить перегрузку трансформаторов; как при этом будут использованы трансформаторы по мощности в % от их номинальной мощности?

Номинальная мощность S ном I . кВ · А

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector