Выполнение работы.

Параллельное включение нескольких трансформаторов широко применяется в электрических системах. Во многих случаях только при использовании параллельного включения ряда трансформаторов, каждый из которых принимает на себя часть общей нагрузки, могут быть трансформированы те огромные мощности, которые требуется передавать на огромные расстояния и многократно преобразовывать в современных энергосистемах. Заменить несколько параллельно работающих крупных трансформаторов одним нельзя потому, что такой трансформатор имел бы слишком большие размеры и возникли бы трудности при изготовлении на заводе и транспортировке его к месту установки.

Однако и на подстанциях меньшей мощности включают несколько трансформаторов параллельно, так как при этом лучше решаются вопросы резервирования и расширения подстанций. Кроме того, при достаточно большом количестве установленных на подстанции трансформаторов всегда может быть включено на параллельную работу такое их число, при котором каждый из них несёт оптимальную нагрузку и преобразует энергию с минимальными потерями.

При выборе количества параллельно включенных трансформаторов нужно учитывать, что стоимость потерь энергии и стоимость изготовления трансформатора уменьшаются с ростом единичной мощности трансформатора, а стоимость резервирования, наоборот, возрастает.

Основной трудностью, возникающей при параллельной работе трансформаторов, является обеспечение равномерного распределения нагрузки между ними. При включении на параллельную работу трансформаторов, одинаковых по мощности и конструкции, нагрузка равномерно распределяется между ними автоматически благодаря симметрии всех параллельных цепей. Однако на практике приходится часто включать параллельно трансформаторы, не одинаковые по мощности и различные в конструктивном отношении. В этом случае равномерное распределение нагрузок между параллельно работающими трансформаторами часто оказывается невозможным. При параллельном включении трансформаторов их вторичные обмотки образуют замкнутую цепь, в которой не должно возникать каких-либо неуравновешенных напряжений или ЭДС, т. е. сумма ЭДС вторичных обмоток должна быть равна нулю.

Для того чтобы у параллельно включенных трансформаторов нагрузка распределялась соответственно их номинальным мощностям, необходимо соблюдение следующих условий:

1. первичные и вторичные номинальные напряжения трансформаторов должны быть соответственно равны, что практически сводится к требованию равенства коэффициентов трансформации К₁=К₂;

2. трансформаторы должны иметь одну и ту же группу соединения;

3. напряжения короткого замыкания трансформаторов должны быть одинаковыми U_K1=U_K2.

Если соблюдены первые два условия, то вторичные напряжения соответствующих фаз параллельно включенных трансформаторов на холостом ходу, когда вторичные обмотки разомкнуты, будут равны по величине и по фазе ΔĖ=Ú₂₁-Ú₂₂=0. Поэтому при включении вторичных обмоток на общие шины в этих обмотках при отсутствии нагрузки не возникает никаких токов. В противном случае уже на холостом ходу возникают уравнительные токи

İ_У = ,

которые будут циркулировать по замкнутым контурам, образуемым вторичными обмотками параллельно включенных трансформаторов, и трансформироваться также в первичные обмотки. Уравнительные токи, если они даже и не очень велики и поэтому не приводят к аварии, складываясь при подключении потребителей с токами нагрузки, вызывают неравномерную нагрузку, а также излишние потери и нагрев трансформаторов.

Допускается разница в коэффициентах трансформации не более ±0,5% от их среднего значения. Параллельная работа трансформаторов с разными группами не допустима, так как уравнительный ток превосходит номинальный в несколько раз.

Третье условие необходимо соблюдать для распределения внешней нагрузки между трансформаторами пропорционально их номинальным мощностям, так как при параллельной работе нагружаются больше те трансформаторы, которые имеют меньшие напряжения короткого замыкания. При включении на параллельную работу трансформаторов различных номинальных мощностей необходимо, чтобы меньший по мощности трансформатор имел большую величину напряжения к.з. В этом случае его возможная недогрузка не будет лимитировать работу всей системы. ГОСТ рекомендует включать на параллельную работу трансформаторы при отношении их номинальных мощностей не более чем 3:1 и допускается отклонение напряжения короткого замыкания любого трансформатора не более чем на ±10% от среднеарифметического значения U_K всех трансформаторов.

1. Проверка маркировки обмоток.

Одним из факторов, определяющих группу соединения трансформаторов, является маркировка обмоток, то есть условные обозначения их начал и концов. В трехфазных двухобмоточных трансформаторах начала и концы обмоток обозначаются соответственно буквами А, В, С; а, b , с и X, Y, Z; x, y, z. Прописные буквы относятся к обмоткам высшего напряжения, а строчные – к обмоткам низшего напряжения. Зажимы нейтрали при соединении в звезду обозначают 0 и о. Понятие начала и конца обмотки условно. Правильность обозначения обмоток значительно облегчает выполнение схем соединения трансформаторов.

По условиям техники безопасности маркировку обмоток трансформаторов высокого напряжения нужно проверять при значительно пониженном напряжении.

По предлагаемому ниже способу сначала проверяют маркировку обмотки высокого напряжения (рис.6.1). Фазу BY обмотки высшего напряжения, соединенную в звезду, подключают к однофазному источнику переменного тока при пониженном напряжении и измеряют напряжения и ЭДС U_BY, E_AX, E_CZ, U_AB, U_BC. Показания приборов заносят в таблицу 6.1.

Таблица 6.1

Проверка обозначения зажимов обмоток трансформаторов

Обмотка высшего напряжения ВН					Обмотка низшего напряжения НН
UBY	EAX	ECZ	UAB	UBC	ЕАХ	Еах	ЕАа	ЕВв	ЕСс
В	В	В	В	В	В	В	В	В	В

Так как фаза ВY располагается на среднем стержне магнитопровода, то в этом случае в крайних стержнях магнитный поток равен половине потока среднего стержня, следовательно, ЭДС, индуктированная в фазах АХ и CZ, численно равна половине ЭДС фазы среднего стержня или половине напряжения U_BY≈Е_BY, E_AX = E_CZ = 0,5 U_BY.

При правильной маркировке обмоток (рис.6.1а) показания вольтметра, включенного между зажимами А и В или В и С, будут определятся суммой ЭДС, индуктированных в обмотках средней (Е_BY) и крайней (Е_AX или Е_CZ) фаз:

U_AB = U_BY + E_AX =1,5 U_BY, U_BC = U_BY + E_CZ =1,5 U_BY.

Если маркировка обмоток неправильна, показания вольтметра, включенного на зажимы А и В или В и С, будут определяться разностью тех же ЭДС, например, для рисунка 6.1б, U_АВ = U_BY - E_АХ =0,5 U_BY. Поэтому обозначение выводов фазы АХ необходимо поменять местами.

Проверку правильности обозначения зажимов обмотки низшего напряжения производят по схеме (рис.6.2). Обмотку высшего напряжения при электрическом соединении её концов с концами обмотки низшего напряжения подключают к источнику переменного тока.

П редположим, что ЭДС, наводимая в обмотках трансформатора направлена от конца к началу обмотки. Тогда при правильном обозначении зажимов обмотки низшего напряжения показания вольтметра, включенного между зажимами А и а, будут определяться разностью ЭДС, индуктируемых в обмотках АХ и ах: E_Aa=E_AX-E_ax. Когда обозначения зажимов обмотки низшего напряжения обратные по сравнению с предыдущим случаем, показания вольтметра будут определяться суммой ЭДС, индуктируемых в обмотках. Данные эксперимента занести в таблицу 6.1.

Проверив таким образом обмотки всех трёх фаз, следует дать новую маркировку концам обмоток, если это необходимо по данным опытов.