Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
4.1.Группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов.
4.2Условия включения трансформаторов на параллельную работу
При построении векторных диаграмм трансформатора считалось, что ЭДС фазы обмотки ВН ĖАХ и обмотки НН Ėах совпадают по фазе. Но это справедливо лишь при условии намотки первичной и вторичной обмоток трансформатора в одном направлении и одноименной маркировке выводов этих обмоток, рис. 4.1, а. Если же в трансформаторе изменить направление обмотки НН или же переставить обозначения ее выводов, то ЭДС Ėах окажется сдвинутой по фазе относительно ЭДС ĖАХ на 180° (рис. 4.1, б). Сдвиг фаз между ЭДС ĖАХ и Ėах принято выражать группой соединения. Так как этот сдвиг фаз может изменяться от 0 до 360°, а кратность сдвига составляет 30°, то для обозначения группы соединения принят ряд чисел: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 и 0.
Угол смещения вектора линейной ЭДС обмотки НН по отношению к вектору линейной ЭДС обмотки ВН определяют умножением числа, обозначающего группу соединения, на 30°. Угол смещения отсчитывают от вектора ЭДС обмотки ВН по часовой стрелке до вектора ЭДС обмотки НН. Например, группа соединения 5 указывает, что вектор ЭДС НН отстает по фазе от вектора ЭДС ВН на угол 5×30° = 150°.
Для лучшего понимания принятого обозначения групп соединения пользуются сравнением с часами. При этом вектор ЭДС обмотки ВН соответствует минутной стрелке, установленной на цифре 12, а вектор ЭДС обмотки НН – часовой стрелке (рис. 4.2). Так же необходимо иметь в виду, что совпадение по фазе векторов ЭДС ĖАХ и Ėах эквивалентное совпадению стрелок часов на циферблате, обозначается группой 0 (а не 12). Кроме того, следует помнить, что за положительное направление вращения векторов ЭДС принято их вращение против часовой стрелки.
Таким образом, в однофазном трансформаторе возможны лишь две группы соединения: группа 0, соответствующая совпадению по фазе ĖАХ и Ėах,и группа 6, соответствующая сдвигу фаз между ĖАХ и Ėах на 180°. Из этих групп ГОСТ предусматривает лишь группу 0, она обозначается I/I - 0.
Применением разных способов соединения обмоток в трехфазных трансформаторах можно создать 12 различных групп соединения. Рассмотрим в качестве примера схему соединений «звезда–звезда» (рис. 4.3, а). Векторные диаграммы ЭДС показывают, что сдвиг между линейными ЭДС ĖАВ и Ėab в данном случае равен нулю. В этом можно убедиться, совместив точки А и а при наложении векторных диаграмм ЭДС обмоток ВН и НН. Следовательно, при указанных схемах соединения обмоток имеет место группа 0; обозначается Y/Y - 0. Если же на стороне НН в нулевую точку соединить зажимы а, b и с, а снимать ЭДС с зажимов х, у и z, то ЭДС Ėab изменит фазу на 180° и трансформатор будет принадлежать группе 6 (Y/Y - 6) (рис. 4.3, б).
Рис. 4.1. Группы соединения обмоток однофазных трансформаторов:
а – группа I/I – 0; б – группа I/I – 6
Рис. 4.2. Сравнение положения стрелок часов с обозначением групп соединения
При соединении обмоток «звезда–треугольник», показанном на(рис. 4.4, а,) имеет место группа 11 (Y/D - 11). Если же поменять местами начала и концы фазных обмоток НН, то вектор Ėab повернется на 180° и трансформатор будет относиться к группе 5 (Y/D - 5) (рис. 4.4, б).
Рис. 4.3. Схемы соединения обмоток и векторные диаграммы:
а – для группы Y/Y – 0; б – для группы Y/Y – 6
Рис. 4.4. Схемы соединения обмоток и векторные диаграммы:
а – для группы Y/D – 11; б – для группы Y/D – 5
При одинаковых схемах соединения обмоток ВН и НН, например Y/Y и D/D, получают четные группы соединения, а при неодинаковых схемах, например Y/D или D/Y, – нечетные.
Рассмотренные четыре группы соединения (0, 6, 11 и 5) называют основными. Из каждой основной группы соединения методом круговой перемаркировки выводов на одной стороне трансформатора, например на стороне НН (без изменения схемы соединения), можно получить по две производные группы. Например, если в трансформаторе с группой соединения Y/Y – 0 (рис. 48, а) выводы обмотки НН перемаркировать и вместо последовательности abc принять последовательность cab, то вектор ЭДС Ėab повернется на 120°, при этом получим группу соединения Y/Y – 4. Если же выводы обмоток НН перемаркировать в последовательность bca, то вектор Ėab повернется еще на 120°, а всего на 240°; получим группу Y/Y - 8.
Рис.4. 5. Схемы и группы соединения обмоток трехфазных
двухобмоточных трансформаторов
Аналогично от основной группы 6 путем круговой перемаркировки получают производные группы 10 и 2, от основной группы 11 – производные группы 3 и 7, от основной группы 5 – производные группы 9 и 1.
ГОСТ определяет схемы и группы соединения, применяемые для силовых двухобмоточных транса форматоров общепромышленного назначения (рис. 4.5).
4.2. Условия включения трансформаторов на параллельную работу.
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 (рис. 4.6, а).
Рис. 4.6. 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 cosφ2) 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 D Ù (рис. 4.7, а):
(4.1)
где ZkI и ZkII – внутренние сопротивления трансформаторов.
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:
(4.2)
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 D 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/D – 11) группам соединения, то линейное напряжение U 2Iпервого трансформатора будет больше линейного напряжения U 2IIвторого трансформатора в раз (U 2I/ U 2II = ). Кроме того, векторы этих напряжений окажутся сдвинутыми по фазе относительно друг друга на угол 30° (рис. 4.7, б). В этих условиях во вторичной цепи трансформаторов появится разностное напряжение D U. Для определения величины D U воспользуемся построениями рис. 28, б: отрезок ОА равен U 2II/2 или, учитывая, что U 2II= U 2I/ , получим ОА = 0,5/ U 2I. Следовательно, треугольник, образованный векторами напряжений Ù 2I, Ù 2II и D Ù – равнобедренный, а поэтому разностное напряжение D U = U 2II. 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 D U становится еще большей, если трансформаторы принадлежат нулевой и шестой группам соединения (D U = 2 U 2), так как в этом случае векторы линейных вторичных напряжений окажутся в противофазе (см. рис. 48, б).
Рис. 4.7. Появление напряжения D U при несоблюдении условий включения
трансформаторов на параллельную работу
3. Трансформаторы должны иметь одинаковые напряжения к. з.: u kI= u kII= u kIII... 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 рис. 53, а, можно перейти к эквивалентной схеме (рис. 53, б). Известно, что токи в параллельных ветвях распределяются обратно пропорционально их сопротивлениям:
(4.3)
Умножим обе части равенства (4.3) на , левую часть – на , а правую часть - на 100/100, получим
Затем преобразуем полученное равенство, имея в виду следующее: и – фактическая нагрузка первого и второго трансформаторов соответственно, В×А;
и – номинальные мощности этих трансформаторов, ВА; и – напряжения к.з. трансформаторов, %.
В результате получим
(4.4)
или
(4.5)
где , – соответственно относительные мощности (нагрузки) первого и второго трансформаторов.
Из соотношения (4.5) 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 и к)и недогрузке другого (с большим и к). 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.
Рис. 4.8. К понятию о распределении нагрузки при параллельной работе трансформаторов
Соблюдение всех перечисленных условий проверяется фазировкой трансформаторов, сущность которой состоит в том, что одну пару, противоположно расположенных зажимов на рубильнике, соединяют проводом с вольтметром V 0(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 0равны нулю. В этом случае трансформаторы можно подключать на параллельную работу. Если вольтметр V 0покажет 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 0покажет двойное линейное напряжение. Это необходимо учитывать при подборе вольтметра, предел измерения которого должен быть не менее двойного линейного напряжения на вторичной стороне трансформаторов.
Контрольные вопросы
1.Что такое группа соединения и как она обозначается?
2. Какие группы соединения предусмотрены ГОСТом?
3. Как из основной группы соединения можно получить производную?
4. Как изменится отношение линейных напряжений трансформатора, если нулевую группу соединения изменить на 11-ю?
5. Какие условия необходимо соблюдать при включении трансформаторов на параллельную работу?
6. Что такое фазировка трансформатора и как она выполняется?
Дата публикования: 2014-11-19; Прочитано: 4777 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!