57.Трёхобмоточные трансформаторы и трансформаторы с расщеплённой обмоткой

Трехобмоточные трансформаторы. Трехобмоточные трансформаторы при­меняют в основном в качестве понижаю­щих трансформаторов. Они имеют мощ­ность до 100 МВА и высшее напря­жение до 220 кВ. Мощности обмоток высшего, среднего и низшего напряже­ний равны соответственно 100/100/100, 100/100/67 и 100/67/100% номинальной мощности трансформатора. Сумма на­грузок обмоток среднего и низшего напряжений не должна превышать номи­нальной мощности трансформатора.Обмотки высшего, среднего и низшего напряжений трехобмоточных трансформаторов размещают на стержнях концентрически в следующем порядке: обмотку ВН снаружи, обмотку НН внутри у стержня, обмотку СН — между обмотками ВН и НН. При таком расположении обмоток напряжение КЗ между обмотками высшего и среднего напряжений имеет минимальное значение, что позволяет передать большую часть мощности в сеть среднего напря­жений с минимальными потерями напря­жения. Напряжение КЗ между обмот­ками высшего и низшего напряжений относительно велико, что способствует ограничению тока КЗ в сети низшего напряжения.

Такие трансформаторы используются на электростанциях и подстанциях для питания распределительных сетей с различными номинальными напряжениями и позволяет достичь экономии и капитальных затрат за счет установки меньшего количества трансформаторов. Как правило обмотки трехобмоточных трансформаторов размещают на стержнях концентрически:

обмотку ВН - снаружи; низкого напряжения - внутри, обмотку среднего напряжения - между ними. У мощных повышающих трехобмоточных трансформаторов - между обмотками ВН и СН:

1) НН-СН-ВН

2 ) СН-НН-ВН Схема замещения приведенного мощного трехобмоточного трансформатора (у которого намагничивающий ток мал и им можно пренебречь) имеет вид:

Значения параметров схемы замещения можно определить из опытов к.з. трехобмоточного трансформатора:

Откуда:

Результаты опыта к.з. между обмотками 2 и 3 должны быть приведены к первичной обмотке с коэффициентом приведения:

В опытах к.з. определяются также напряжения к.з значения которых в относительных

единицах равны соответствующим сопротивлениям к.з. Мощности обмоток:

Если обмотка I является первичной, то

Схемы для опытов к.з. трехобмоточного трансформатора

Варианты соотношений номинальных мощностей трех обмоток:

а) 100%, 100%, 100%; б) 100%, 100%, 67%

в) 100%, 67%, 100%; г) 100%, 67%, 67%

Сумма нагрузок среднего и низшего напряжений не должна превышать номинальной мощности трансформатора.

Р азновидностью трехобмоточного трансформатора является трансформатор с расщепленной обмоткой низшего напряжения. В таком трансформа­торе обмотка низшего напряжения каждой фазы выполнена из двух частей (ветвей), расположенных симмет­рично по отношению к обмотке высшего напряжения. Номинальные напряжения ветвей обмотки одинаковы. Мощность каждой обмотки низшего напряжения составляет часть номинальной мощно­сти трансформатора (при двух ветвях — половину, при трех ветвях — 1/3 номи­нальной мощности). В трехфазных транс­форматорах обе части расщепленной обмотки размещены на общем стержне соответствующей фазы одна над другой, а в однофазных трансформаторах части обмотки размещены на разных стержнях. Каждая ветвь расщепленной обмотки имеет самостоятельные выводы. До­пускается любое распределение нагруз­ки между ветвями расщепленной об­мотки, например при двух ветвях одна ветвь может быть полностью нагружена, а вторая отключена или обе ветви нагру­жены полностью.

Достоинством трансформаторов с расщепленной обмоткой низшего напря­жения является большое сопротивление короткого замыкания между ветвями, что дает возможность ограничить ток КЗ на стороне низшего напряжения, например на подстанциях. Повышаю­щие трансформаторы с расщепленной обмоткой низшего напряжения приме­няют в случаях, когда несколько гене­раторов должны быть присоединены к общему трансформатору (например, на гидростанциях).

Одной из характеристик трансфор­матора с расщепленной обмоткой яв­ляется коэффициент расщепления к_р, который для случая двух ветвей равен отношению сопротивления короткого замыкания между ветвями расщепленной обмотки к сопротивлению корот­кого замыкания между обмоткой высше­го напряжения и параллельно соединенными ветвями расщепленной обмотки: .

Для однофазных трансформаторов коэффициент расщепления к_р4, а для трехфазных трансформаторов к_р3,5. Сопротивления лучей в схеме замещении трансформатора с обмоткой низшего напряжения, расщепленной на две ветви, могут быть определены из следующих выражений:

Подставив значения k_p, получим: для однофазных трансформаторов

для трехфазных трансформаторов:

Трансформаторы с расщепленными обмотками дороже по сравнению с обычными т.к. имеют повышенные расходы стали и обмоточной меди (стоят на 6% дороже). Тем не менее применение трансформаторов с расщепленными обмотками более экономичное с точки зрения ограничения т.к.з. на шинах СН станций (большое сопротивление к.з.), чем уставка сдвоенных реакторов. Повышающие трансформаторы с расщепленной обмоткой НН применяют когда несколько генераторов должны быть присоединены к общему трансформатору на ГЭС.