pdf.php@id=6159.pdf

Зависимость к. п. д. от коэффициента нагрузки 6НГ для силового трансформатора мощностью 180 кв-а и напряжением 6,3/0,525 кв

Для оценки экономичности работы трансформатора с учетом изменений его нагрузки во времени пользуются понятием о годо­ вом к. п. д., под которым понимается отношение энергии, отданной трансформатором в течение года во вторичную сеть, к энергии, потребляемой за это же время из. первичной сети.

§ 15-5. Параллельная работа трансформаторов

Условия параллельной работы. На повышающих и понижающих трансформаторных подстанциях обычно устанавливаются в зависи­ мости от мощности подстанции два, три или более параллельно рабо­ тающих трансформаторов (рис. 15-11). Параллельная работа транс­ форматоров необходима по тем же причинам, что и параллельная работа генераторов (см. § 9-7): 1) обеспечение резервирования в энер­ госнабжении потребителей в случае аварии и необходимости ремонта трансформаторов; 2) уменьшение потерь энергии в периоды малых нагрузок подстанции путем отключения части параллельно работа­ ющих трансформаторов.

Как и при параллельной работе генераторов, для достижения наилучших условий параллельной работы трансформаторов необходимо, чтобы общая нагрузка подстанции распределялась между параллельно работающими трансформаторами пропор­ ционально их номинальным мощностям. Такое распределение нагрузки достигается при условиях, когда параллельно работа­ ющие трансформаторы имеют: 1) одинаковые группы соединений обмоток; 2) равные первичные и вторичные номинальные напря­ жения или, что то же самое, равные коэффициенты трансформации; 3) равные напряжения короткого замыкания.

Если первые два из этих условий соблюдены, то вторичные напряжения соответствующих фаз параллельно включенных транс­ форматоров на холостом ходу, когда вторичные обмотки разомкнуты, будут равны по величине и по фазе. Поэтому при включении вторич­ ных обмоток на общие шины в этих обмотках при отсутствии нагрузки не возникает никаких токов. В противном случае уже на холостом ходу возникают уравнительные токи / уц, которые будут циркули­ ровать по замкнутым контурам, образуемым вторичными обмотками параллельно включенных трансформаторов, и трансформироваться

также на первичные обмотки. На рис. 15-11, а такие токи показаны штриховыми стрелками. Уравнительные токи, если они даже и не очень велики и поэтому не приводят к аварии, складываясь при под­ ключении потребителей с токами нагрузки, вызывают неравномер­ ную нагрузку, а также излишние потери и нагрев трансформаторов.

Соблюдение третьего из указанных условий обеспечивает равно­ мерное распределение нагрузки между трансформаторами.

Отметим, что при первом включении трансформаторов на парал­

ров изложены в ГОСТ 3484—65. Выясним влияние отклонений указанных выше условий на парал­ лельную работу трансформаторов. При этом будем пренебрегать намагничивающим током трансформаторов и пользоваться упро­

щенной схемой замещения.

Условие одинаковости групп соединений обмоток. Допустим, что на параллельную работу включены два трансформатора — с соеди­ нениями обмоток У/Д-11 и У/У-О, имеющие одинаковые первичные и вторичные номинальные напряжения. Тогда вторичные э. д. с. Ег соответствующих фаз этих трансформаторов будут равны по вели­ чине, но сдвинуты по фазе на 30° (рнс. 15-12). В замкнутом контуре вторичных обмоток действует разность этих э. д. с.

ДЕ = 2Е251п 15° = 0,518Да.

Уравнительный ток течет только по первичным и вторичным обмоткам трансформаторов и ограничивается по величине только

сопротивлениями этих обмоток, т. е. сопротивлениями короткого замыкания трансформаторов. Поэтому

группы соединении. Возможность этого в каждом конкретном случае можно проверить на основе рассмотрения век­ торных диаграмм напряжений трансформаторов.

Условие равенства коэффициентов трансформации. Пусть, на­ пример, у двух однофазных трансформаторов (см. рис. 15-11, а) первичные и вторичные номинальные напряжения не равны и поэтому Ел > Е2п (рис. 15-13, а). В замкнутом контуре вторичных обмоток, действует разность этих э. д. с. АЕ = Ё2\ — Ё2п и возникает урав­ нительный ток, определяемый равенством (15-20). Этот ток имеет во вторичных обмотках трансформаторов различные относительно действующих в них э. д. с. направления (рис* 15-11, а и 15-13, а): трансформатор I отдает ток / уI, а трансформатор II потребляет ток / уц. Падения напряжения, вызываемые уравнительными токами в обмотках трансформаторов, выравнивают вторичные напряжения обмоток (рис. 15-13, а).

При включении нагрузки в трансформаторах возникают токи нагрузки /нг1 и / нгпСкладываясь с ними, уравнительные токи вызывают неравенство результирующих токов /2[, /2ц и неравно­ мерную нагрузку трансформаторов (рис. 15-13, б).

В качестве примера допустим, что параллельно работают два тран­ сформатора одинаковой мощности и гК1, = гкц, = 0,055, а их коэф-

Трансформаторы [Р а зд , 11

фициенты трансформации различаются на 1 %. Тогда ДЕ = 0,01 1Уни, согласно формуле (15-20),

т. е. уравнительный ток составляет довольно значительную вели­ чину. По ГОСТ 11677—65 в общем случае допускается различие

ввиде, изображенном на рис. 15-14. Падения напряжения

Ь.0 = 0 1- 0 \ = 0 п - 0 *

будут у всех трех трансформаторов одинаковы:

Вотносительных единицах

с_ ^ 1

Л1* —5,

т. е. относительные нагрузки трансформаторов обратно пропор­ циональны их напряжениям короткого замыкания.

Если иК1% = «кп% = «кш%, то 5 |. = 5 ц , = 5 ш ., т. е. транс­ форматоры нагружаются равномерно и при увеличении нагруз­ ки достигают номинальной мощности одновременно. Очевидно, что при этом условия параллельной работы являются наилучшими. Если же ик% не равны, то при повышении нагрузки номинальной мощности прежде всего достигнет трансформатор с наименьшим ик%. Другие трансформаторы при этом будут еще недогружены, и в то же время дальнейшее увеличение общей нагрузки недопустимо, так как первый трансформатор будет перегружаться. Установленная мощность трансформаторов останется, таким образом, недоиспользо­ ванной. Рекомендуется включать на параллельную работу такие трансформаторы, для каждого из которых значение ик% отличается от арифметического среднего значения ик% всех этих трансформа­ торов не более чем на ±10% и отношение номинальных мощностей которых находится в пределах 3:1.

Пример. Три трансформатора с одинаковыми коэффициентами трансформации и группами соединений обмоток имеют 5 я1 = 180 кв-а, 5нП = 240 кв-а, 5яШ =

= ЗМ кв-а и «К1 = 5,4%, ик11 = 6,0%, икШ = 6,6%. Определим нагрузку каждого трансформатора для случая, когда нх общая нагрузка равна сумме их

номинальных мощностей: 5 = 180 + 240 + 320 = 740 кв-а. Имеем

и, согласно уравнениям (15-26),

Таким образом, трансформатор I перегружен на 12,5%, а трансформатор 111 недогружен на 8%. Для устранения перегрузки первого трансформатора необ­ ходимо уменьшить нагрузку всей подстанции до 740: 1,125 = 657 кв-а или иа 83 кв-а, т. е. недоиспользованными остаются 83 кв-а установленной мощности трансформаторов.

Глаза шестнадцатая

НЕСИММЕТРИЧНАЯ НАГРУЗКА ТРАНСФОРМАТОРОВ

§ 16-1. Применение метода симметричных составляющих

Общие положения. На практике встречаются случаи, когда отдельныефазы трансформатора нагружены несимметрично (неравно­ мерное распределение осветительной нагрузки по фазам, приклю­ чение мощных однофазных приемников и т. д.). Кроме того, в элек­ трических сетях, питающихся от трансформаторов, случаются несимметричные короткие замыкания (однофазные на землю или на нулевой провод и двухфазные). При анализе несимметричных режимов работа трансформатора будем предполагать, что трансфор­ матор имеет симметричное устройство, т. е. все три фазы одинаковы в магнитном и электрическом отношении.

Как известно, общим методом анализа несимметричных режимов является метод симметричных составляющих. Согласно этому методу, трехфазная несимметричная система токов Д , Д, Д разла­ гается на системы токов прямой (/о1, / м, /с1), обратной (Д2, Д2, Лг) и нулевой (/о0, До, До) последовательностей (рис. 16-1). Векторы то­ ков прямой последовательности / о1, / м , / е1 равны по величине и че­ редуются со сдвигом по фазе на 120° в направлении движения часо-

Решая уравнения (16-4) относительно / о1, / а2 и /*,, получаем

Л»1 = -у (

А»0 = 'у(А| + А + А ).

Таким образом, при наличии токов нулевой последовательности сумма токов трех фаз отлична от нуля.

Совершенно аналогичные соотношения действительны также для несимметричной системы напряжений фаз Оа, Оь, Ое и их симметричных составляющих.

Очевидно, что применение метода симметричных составляющих основано на принципе наложения. Ниже предполагается, что для всех участков магнитной цепи трансформатора ц = соп$1, чем и обусловлена возможность применения этого принципа.

Будем также предполагать, что числа витков первичной и вторич­ ной обмоток равны (о?! = ад) и поэтому нет надобности различать неприведенные и приведенные вторичные величины и обозначать последние штрихами. Общность получаемых при этом результатов не нарушается, так как всегда можно произвести соответствующие пересчеты. Первичные фазные величины будем обозначать индек­ сами А, В, С, а вторичные — индексами а, Ь, с.

Схемы замещения и сопротивления трансформатора для токов прямой и обратной последовательности. В предыдущих главах рас­

сматривалась работа трансформатора при симметричной нагрузке, когда токи фаз трансформатора составляли симметричную систему:

/ й = й * /д 1 А “ а \ а.

Если подставить эти значения А н / с в (16-5), то получим

Ат ~ А» — 0; / о0 = 0,

т. е. в этом случае существуют только токи прямой последователь­ ности. Поэтому все изложенное в предыдущих главах соответство­ вало работе трансформатора с токами прямой последовательности.

Если у трансформатора, работающего с симметричной нагрузкой, переменить местами два зажиМа со стороны высшего напряжения

(например, В к С) а со стороны низшего напряжения (например, Ъ и с), то режим работы потребителей и самого трансформатора не изменится. Однако чередование векторов токов фаз трансформа­ тора при этом изменится на обратное, т. е. будет соответствовать токам обратной последовательности. Следовательно, токи обратной последовательности трансформируются из одной обмотки в другую так же, как и токи прямой последовательности.

Таким образом, поведение трансформатора по отношению к токам прямой и обратной последовательности одинаково. Поэтому схемы замещения рис. 14-5 и 14-6 действительны как для токов прямой, так и для токов обратной последовательности. Сопротивление трансформатора пс отношению к токам этих после­ довательностей также одинаково и равно сопротивлению корот­ кого замыкания 2К.

Можно отметить, что любое симметричное статическое (не име­ ющее вращающихся частей) трехфазное устройство (трансформатор,

по величине и по фазе, в каж­ дый момент времени направлены во всех фазах одинаково и поэтому

контуру. Линейные токи, которые представляют собой разности токов смежных фаз, в данном случае не содержат токов нулевой последовательности. В этом можно убедиться, вычисляя, напри­ мер, Д — Д по соотношениям (16-4). Поэтому токи нулевой после­ довательности в обмотке, соединенной треугольником, могут воз-