Лекция 6. Трёхобмоточные трансформаторы

План

1. Назначение трёхобмоточных трансформаторов.

2. Схемы замещения трёхобмоточных трансформаторов.

3. Определение параметров схемы замещения.

4. Типы исполнения трёхобмоточных трансформаторов по мощности.

5. Особенности автотрансформаторов (АТ) по сравнению с другими трансформаторами. Схемы однофазного автотрансформатора и трёхфазной группы автотрансформаторов.

6. Режимы работы автотрансформаторов.

7. Типовая мощность и коэффициент выгодности АТ.

8. Определение и необходимость применения коэффициента приведе­ния (пересчёта).

9. Параметры схемы замещения.

На понизительных подстанциях, питающих электрические сети 10(6) и 35 кВ, устанавливают трёхобмоточные трансформаторы с трансформациями 110-220/35/6-10 кВ. Электрические сети напряжением 10 или 6 кВ предна­значены для электроснабжения близлежащих потребителей (удалённость до 10-15 км). Сети 35 кВ могут питать нагрузки в радиусе до 40-60 км. Если на­грузки этих сетей соизмеримы (т. е. отличие не более чем в 4-5 раз), может оказаться экономически целесообразно применять трёхобмоточный транс­форматор с двумя вторичными обмотками (рис. 6.1, а) вместо двухобмоточ-ных 110-220/6-10 и 110-220/35 кВ (рис. 6.1, б) для раздельного питания рас­пределительных сетей.

В последние годы отечественные трёхобмоточные трансформаторы из­готавливают с обмотками ВН, СН и НН одинаковой мощности (100 %). Ранее выпускались такие трёхобмоточные трансформаторы, у которых обмотки НН и СН могли иметь мощность в 1,5 раза меньше, чем мощность обмотки ВН (100/1,5 = 66,7 %).

Схема замещения трёхобмоточного трансформатора одной фазы пред­ставляет трёхлучевую звезду (рис. 6.2). Параметры этой схемы – активные и индуктивные Х_в, Х_с, Х_н сопротивления обмоток ВН, СН, НН - приве­дены к напряжению первичной обмотки трансформатора. Ветвь намагничи­вания включена на первичных зажимах схемы замещения трансформатора. Её параметры определяют так же, как и для двухобмоточных трансформато­ров по формулам (5.16) и (5.18).

В соответствии с этой схемой замещения для трёхобмоточного трансформатора в отличие от двухобмоточного нужно определить сопротивление каждой обмотки в отдельности по данным опытов короткого замыкания.

В этом опыте одна из обмоток подключена к источнику питания, вто­рая замкнута накоротко, третья разомкнута (рис. 6.3). Это позволяет при рас­чёте сопротивлений рассматривать схему замещения трёхобмоточного трансформатора как два последовательно соединённых луча. В опытах короткого замыкания замеряют потери активной мощности и напряжения короткого замыкания на каждую пару обмоток (лучей схемы замещения). Так, например, при замыкании накоротко обмотки СН и включении трансформатора через обмотку ВН, можно замерить потери мощности и напряжения короткого замыкания Аналогично из опытов для двух других пар обмоток определяют соответствующие потери мощности и напряжения короткого замыкания.

Результаты опытов короткого замыкания позволяют сформировать сис­темы линейных уравнений следующего вида:

(6.1)

(6.2)

Решая уравнения (6.1) относительно получаем

(6.3)

Аналогично из систем уравнений (6.2) найдём:

(6.3)

В общем случае активные и реактивные сопротивления обмоток трёх-обмоточных трансформаторов определяют по тем же формулам, что и для двухобмоточных трансформаторов.

Реактивное сопротивление , соответствующее обмотке, распо­ложенной между двумя другими обмотками, благодаря их взаимному влия­нию обычно имеет величину, близкую к нулю, либо небольшое отрицатель­ное значение и в практических расчётах принимается равным нулю.

Для определения величин и_кв, и_кс, и_кн в каталогах на трёхобмоточные трансформаторы всегда указаны три нормированных (приведённых к номи­нальной мощности) значения напряжения короткого замыкания и одно ( или ) или три значения потерь короткого замыкания (, ) в зависимости от типа трансформатора. Если заданы потери короткого замыкания на одну пару обмоток, то активные сопротивления мо­гут быть найдены в предположении, что эти сопротивления, приведённые к одной ступени трансформации, обратно пропорциональны номинальным мощностям соответствующих обмоток.

Для трансформаторов с одинаковыми мощностями обмоток суммарные потери короткого замыкания на пару обмоток поровну распределяются меж­ду соответствующими обмотками, т. е. в этом случае активные сопротивле­ния лучей схемы замещения вычисляют по формуле

(6.5)

Если в трёхобмоточном трансформаторе одна из обмоток имеет мощность меньше номинальной (соотношение Sвн/Scн/Sнн = 100/100/66,7 % или 100/66,7/100 %), то активные сопротивления лучей схемы замещения для обмоток с номинальной мощностью 100 % определяются аналогично предыдущему случаю:

(6.6)

Величину активного сопротивления луча схемы замещения соответст­вующей обмотки с меньшей мощностью (66,7 %), приведённую к номиналь­ной мощности трансформатора, находят, учитывая обратную пропорцио­нальность сопротивлений и мощностей обмоток:

Откуда

(6.7)

Трансформации с высшего на среднее и низшее напряжения учитыва­ют (рис.6.2а) соответствующими идеальными трансформаторами с пара­метрами

(6.8)

Расчёт режимов электрических сетей, приведённых к одному номи­нальному напряжению, выполняют с учётом схемы замещения, представлен­ной на рис. 6.2, б.