• 1 Групи зєднання обмоток
  • 2 Паралельна робота трансформаторів

  • Скачать 14.91 Mb.


    страница5/68
    Дата29.01.2019
    Размер14.91 Mb.
    ТипУчебник

    Скачать 14.91 Mb.

    Конструкція трансформаторів


    1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   68

    Самостійна робота №5



    Тема: Групи з'єднання обмоток. Паралельна робота ТР.

    Мета: вивчити групи з'єднання обмоток та умови паралельної роботи ТР.

    Питання, що виносяться на самостійне вивчення:

    1 Групи з'єднання обмоток

    2 Паралельна робота трансформаторів

    Література: Электрические машины: учебник для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования/ М. М. Кацман. – 6-е изд., испр. и доп. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 496 с.

    Питання для самоконтролю:

    1 Які є групи з'єднання обмоток однофазних ТР?

    2 Скільки є груп з'єднання обмоток ТР?

    3 Якими методами можна перевірити групи з'єднання обмоток ТР?

    4 Поясніть методи перевірки групи з'єднання обмоток ТР.

    5 Навіщо ТР вмикають на паралельну роботу?



    6 Назвіть умови паралельної роботи ТР.

    1 Групи з'єднання обмоток






    Рис. 2.1. Групи з'єднання обмоток однофазних трансформаторів:

    а — група I/I — 0; б — група I/I — 6
    Дотепер при побудові векторних діаграм трансформатора вважалося, що ЕРС фази обмотки ВН й обмотки НН збігаються по фазі. Але це справедливо лише за умови намотування первинної й вторинної обмоток трансформатора в одному напрямку й однойменному маркуванні виводів цих обмоток, як показано на мал. 2.1, а. Якщо ж у трансформаторі змінити напрямок обмотки НН або ж переставити позначення її виводів, то ЕРС виявиться зрушеної по фазі відносно ЕРС на 180° (мал. 2.1, б). Зрушення фаз між ЕРС і прийнято виражати групою з'єднання. Тому що це зрушення фаз може змінюватися від 0 до 360°, а кратність зрушення становить 30°, то для позначення групи з'єднання прийнятий ряд чисел: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,8,9, 10, 11 й 0.

    Кут зсуву вектора лінійної ЕРС обмотки НН стосовно вектора лінійної ЕРС обмотки ВН визначають множенням числа, що позначає групу з'єднання, на 30°. Кут зсуву відраховують від вектора ЕРС обмотки ВН по годинній стрілці до вектора ЕРС обмотки НН. Наприклад, група з'єднання 5 указує, що вектор ЕРС НН відстає по фазі від вектора ЕРС ВН на кут 5·30° = 150°.


    Рис. 2.2. Порівняння положення стрілок годин з позначенням груп з'єднання
    Для кращого розуміння прийнятого позначення груп з'єднання користуються порівнянням з годинниками. При цьому вектор ЕРС обмотки ВН відповідає хвилинній стрілці, установленої на цифрі 12, а вектор ЕРС обмотки НН — годинній стрілці (мал. 2.2). Так само необхідно мати у виді, що збіг по фазі векторів ЕРС й , еквівалентне збігу стрілок годин на циферблаті, позначається групою 0 (а не 12). Крім того, варто пам'ятати, що за позитивний напрямок обертання векторів ЕРС прийняте їхнє обертання проти вартовий стрілки.

    Таким чином, в однофазному трансформаторі можливі лише дві групи з'єднання: група 0, що відповідає збігу по фазі й , і група 6, що відповідає зрушенню фаз між і на 180°. Із цих груп ДЕРЖСТАНДАРТ передбачає лише групу 0, вона позначається I/I-0.


    Застосуванням різних способів з'єднання обмоток у трифазних трансформаторах можна створити 12 різних груп з'єднання. Розглянемо як приклад схему з'єднань «зірка-зірка» (мал. 2.3, а). Векторні діаграми ЕРС показують, що зрушення між лінійними ЕРС й у цьому випадку дорівнює нулю. У цьому можна переконатися, сполучивши крапки А и а при накладенні векторних діаграм ЕРС обмоток ВН і НН. Отже, при зазначених схемах з'єднання обмоток має місце група 0; позначається Y/Y—0. Якщо ж на стороні НН у нульову крапку з'єднати затискачі а, b і з, а знімати ЕРС із затискачів х, у и z, то ЕРС змінить фазу на 180°і трансформатор буде належати групі 6 (Y/Y—6) (мал. 2.3,б).


    При з'єднанні обмоток «зірка-трикутник», показаному на мал. 2.4, а, має місце група 11 (Y/∆—11). Якщо ж поміняти місцями початки й кінці фазних обмоток НН, то вектор повернеться на 180° і трансформатор буде ставитися до групи 5 (Y/∆—5) (мал. 2.4, б).

    При однакових схемах з'єднання обмоток ВН і НН, наприклад Y/Y й ?/?, одержують парні групи з'єднання, а при 62 неоднакових схемах, наприклад Y/? або ?/Y, - непарні.

    Рис. 2.4. Схеми з'єднання обмоток і векторні діаграми: а — для групи Y/Д—11; б — для групи Y/Д—5


    Розглянуті чотири групи з'єднання (0, 6, 11 й 5) називають основними. З кожної основної групи з'єднання методом кругового перемаркування виводів на одній стороні трансформатора, наприклад на стороні НН (без зміни схеми з'єднання), можна одержати по двох похідні групи. Наприклад, якщо в трансформаторі із групою з'єднання Y/Y—0 (мал. 2.3, а) виводи обмотки НН перемаркірувати й замість послідовності аbс прийняти послідовність саb, те вектор ЭДС повернеться на 120°, при цьому одержимо групу з'єднання Y/Y—4. Якщо ж виводи обмоток НН перемаркірувати в послідовність bса, то вектор ЕаЬ повернеться ще на 120°, а всього на 240°; одержимо групу Y/Y—8.

    Аналогічно від основної групи 6 шляхом кругового перемаркування одержують похідні групи 10 й 2, від основної групи I/I - похідні групи 3 й 7, від основної групи 5 - похідні групи 9 й 1.

    Основні групи з'єднання мають деяка перевага перед похідними, тому що передбачають однойменне маркування виводів обмоток, розташованих на одному стрижні. Це зменшує ймовірність помилкових приєднань. Однак не всі групи з'єднання мають практичне застосування в трифазних трансформаторах. ДЕРЖСТАНДАРТ визначає схеми й групи з'єднання, застосовувані для силових двухобмоточных трансформаторів загальпромислового призначення (мал. 2.5).


    Рис. 2.5. Схеми й групи з'єднання обмоток трифазних двухобмоткових трансформаторів
    З'єднуючи обмотки НН у зиґзаґ у сполученні із з'єднанням обмотки ВН у зірку або трикутник, можна одержати практично будь-який кут зрушення фаз між ЕРС обмоток ВН і НН. Цього досягають поділом обмотки НН на дві частини з різним співвідношенням витків у цих частинах, а отже, і з різним значенням кута β (см. мал. 1.22, б).

    При виготовленні або в процесі експлуатації трансформаторів іноді виникає необхідність у досвідченій перевірці групи з'єднання. Існує кілька методів такої перевірки, але найпоширеніші методи фазометра й вольтметра.


    Рис. 2.6. Перевірка групи з'єднання Y/Y—0 методами фазометра (а) і вольтметра (б)

    Метод фазометра. Заснований на безпосередньому вимірі кута фазового зрушення між відповідними лінійними напругами (ЕРС) обмоток ВН і НН за допомогою фазометра φ, включеного за схемою, показаної на мал. 2.6, а. Паралельну обмотку фазометра U—U підключають до сторони ВН, а послідовну обмотку 1—1 — до сторони НН. Для обмеження струму в послідовній обмотці її підключають через додатковий опір гдоб.. Потім трансформатор включають у мережу із симетричною трифазною напругою. Для зручності вимірів бажано, щоб фазометр мав повну (360°) шкалу.

    Метод вольтметра. Безпосереднього виміру кута фазового зрушення між лінійними напругами (ЕРС) цей метод не дає. Це непрямий метод і заснований на вимірі вольтметром напруг (ЕРС) між однойменними виводами обмоток ВН і НН. Якщо перевіряють групу з'єднання Y/Y-ПРО (мал. 2.6, б), те, з'єднавши проведенням виводи А и а, вимірюють напругу З (між виводами b й В) і Uc-З (між виводами з і З). Якщо передбачувана група з'єднання Y/Y-0 відповідає фактичної, то напруга (В)



    де kл=UАВ/Uabвідношення лінійних напруг (ЕРС) ВН і НН, т, е. коефіцієнт трансформації лінійних напруг (ЕРС),

    Якщо перевіряють групи з'єднання 6, 11 або 5, то для перевірки обмірюваних значень напруг користуються формулами:

    група Y/Y-6

    (2-2)



    група Y/( - 11

    (2.3)

    група Y/( -5

    (2.4)

    Тут UаЬ й Uxy — лінійні напруги на виводах обмоток НН, В.



    Якщо умови рівності напруг по приводять формулам, що, не дотримуються, то це свідчить про порушення в маркуванні виводів трансформатора.

    2 Паралельна робота трансформаторів


    Паралельною роботою двох або декількох трансформаторів називається робота при паралельному з'єднанні їхніх обмоток як на первинної, так і на вторинної сторонах. При паралельному з'єднанні однойменні затискачі трансформаторів приєднують до тому самому проведення мережі (мал. 2.7, а).

    Рис. 2.7. Включення трансформаторів на паралельну роботу



    Застосування декількох паралельно включених трансформаторів замість одного трансформатора сумарної потужності необхідно для забезпечення безперебійного енергопостачання у випадку аварії в якому-небудь трансформаторі або відключення його для ремонту. Це також доцільно при роботі трансформаторної підстанції зі змінним графіком навантаження, наприклад коли потужність навантаження значно міняється в різні годинники доби. У цьому випадку при зменшенні потужності навантаження можна відключити один або кілька трансформаторів для того, щоб навантаження трансформаторів, що залишилися включеними, була близька до номінального. У підсумку експлуатаційні показники роботи трансформаторів (КПД і сosφ2) будуть досить високими.

    Для того щоб навантаження між паралельно працюючими трансформаторами розподілялася пропорційно їхнім номінальним потужностям, допускається паралельна робота двухобмоточных трансформаторів при наступних умовах:

    1. При однаковій первинній напрузі вторинні напруги повинні бути рівні. Інакше кажучи, трансформатори повинні мати однакові коефіцієнти трансформації: k = kII= kIII=…При недотриманні цієї умови, навіть у режимі х.х., між паралельно включеними трансформаторами виникає зрівняльний струм, обумовлений різницею вторинних напруг трансформаторів (мал. 2.8, а):

    де Zk й ZkIIвнутрішні опори трансформаторів.


    Рис. 2.8. Поява напруги ?U при недотриманні умов включення трансформаторів на паралельну роботу


    При навантаженні трансформаторів зрівняльний струм накладається на навантажувальний. При цьому трансформатор з більше високою вторинною напругою х.х. (з меншим коефіцієнтом трансформації) виявляється перевантаженим, а трансформатор рівної потужності, але з більшим коефіцієнтом трансформації - недовантаженим. Тому що перевантаження трансформаторів неприпустиме, то доводиться знижувати загальне навантаження. При значній різниці коефіцієнтів трансформації нормальна робота трансформаторів стає практично неможливою. Однак ДЕРЖСТАНДАРТ допускає включення на паралельну роботу трансформаторів з різними коефіцієнтами трансформації, якщо різниця коефіцієнтів трансформації не перевищує ±0,5% їхнього середнього значення:

    де — середнє геометричне значення коефіцієнтів трансформації.



    2. Трансформатори повинні належати до однієї групи з'єднання. При недотриманні цієї умови вторинні лінійні напруги трансформаторів виявляться зрушеними по фазі відносно один одного й у ланцюзі трансформаторів з'явиться різницева напруга ∆U, під дією якого виникне значний зрівняльний струм. Так, якщо включити на паралельну роботу два трансформатори з однаковими коефіцієнтами трансформації, але один з них належить до нульового (Y/Y—0), а іншої — до одинадцятого (Y/A—11) групам з'єднання, то лінійна напруга U2I перші трансформатори, буде більше лінійної напруги U2II другі трансформатори в раз (U2I / U2II = ). Крім того, вектори цих напруг виявляться зрушеними по фазі відносно один одного на кут 30° (мал. 28, б). У цих умовах у вторинному ланцюзі трансформаторів з'явиться різницева напруга ∆U. Для визначення величини ∆U скористаємося побудовами мал. 28, б: відрізок ОА дорівнює U2II/2 або, з огляду на, що U2II = U2I / , одержимо ОА = 0,5U2I. Отже, трикутник, утворений векторами напруг U2I, U2II й ∆U — рівнобедрений, а тому різницева напруга ∆U = U2II. Поява такої різницевої напруги привело б до виникнення у вторинному ланцюзі трансформаторів зрівняльного струму, в 15—20 разів перевищуючий номінальний струм навантаження, т. е, виникла б аварійна ситуація. Величина ∆U стає ще більшої, якщо трансформатори належать нульовій і шостій групам з'єднання (∆U = 2U2), тому що в цьому випадку вектори лінійних вторинних напруг виявляться в противофазе (див. мал. 2.3, б).

    3. Трансформатори повинні мати однакові напруги к. з.: . Дотримання цієї умови необхідно для того, щоб загальне навантаження розподілялося між трансформаторами пропорційно їхнім номінальним потужностям.

    З деяким наближенням, зневажаючи струмами х.х., можна паралельно включені трансформатори замінити їхніми опорами к. з. zk й zkII і тоді від схеми, показаної на мал. 2.9, а, можна перейти до еквівалентної схеми (мал. 2.9, б). Відомо, що струми в паралельних галузях розподіляються назад пропорційно їхні опорим:

    Помножимо обидві частини рівності (2.7) на IIIномUном/(I1номUном), ліву частину — на Uном/Uном, а праву частину — на 100/100, одержимо



    Потім перетворимо отриману рівність, маючи на увазі наступне: I1UHOМ = S1, і I11 Uном = S11фактичне навантаження першого й другого трансформаторів відповідно, В-А; I1HOМ UHOМ= S1HOМ й I11HOМ UHOМ =S11HOМ номінальні потужності цих трансформаторів, В-A; (I1HOМZkl/UHOМ)100=u1k й (I11HOМZkl1/UHOМ)100=u11k — напруги к. з. трансформаторів, %. У результаті одержимо

    (S1/S1HOМ)( S11/S11HOМ) (2.8)



    або

    S’1/ S’11=uk11/uk1 (2.9)

    де S’1=S1/S1HOМ, S’11=S11/S11HOМвідповідно відносні потужності (навантаження) першого й другого трансформаторів.




    мал. 2.9. До поняття про розподіл навантаження при паралельній роботі трансформаторів.
    Зі співвідношення (2.9) треба, що відносні потужності (навантаження) паралельно працюючих трансформаторів обернено пропорційні їхнім напругам к. з. Інакше кажучи, при нерівності напруг к. з. паралельно працюючих трансформаторів більше навантажується трансформатор з меншою напругою к. з. У підсумку це веде до перевантаження одного трансформатора (з меншим uк) і недовантаженню іншого (з більшим uк). Щоб не допустити перевантаження трансформатора, необхідно знизити загальне навантаження. Таким чином, нерівність напруг к.з. не допускає повного використання по потужності паралельно працюючих трансформаторов.

    З огляду на, що практично не завжди можна підібрати трансформатори з однаковими напругами к.з., ДЕРЖСТАНДАРТ допускає включення трансформаторів на паралельну роботу при різниці напруг к.з. не більш ніж 10% від їх середнього арифметичного значення. Різниця в напругах к.з. трансформаторів тим більше, чим більше ці трансформатори відрізняються друг від друга по потужності. Тому ДЕРЖСТАНДАРТ рекомендує, щоб відношення номінальних потужностей трансформаторів, включених паралельно, було не більш ніж 3:1.

    Крім дотримання зазначених трьох умов необхідно перед включенням трансформаторів на паралельну роботу перевірити порядок чергування фаз, що повинен бути однаковим у всіх трансформаторів.

    Дотримання всіх перерахованих умов перевіряється фазировкой трансформаторів, сутність якої полягає в тому, що одну пару, протилежно розташованих затискачів на рубильнику (див. мал. 2.7, б), з'єднують проведенням і вольтметром V0 (нульовий вольтметр) вимірюють напругу між несполученими парами, що залишилися, затискачів рубильника. Якщо вторинні напруги трансформаторів рівні, їхньої групи з'єднання однаковий і порядок проходження фаз у них той самий, то показання вольтметра V0 дорівнюють нулю. У цьому випадку трансформатори можна підключати на паралельну роботу. Якщо вольтметр VQ покаже деяку напругу, то необхідно з'ясувати, яке з умов паралельної роботи порушено. Необхідно усунути це порушення й знову провести фазировку трансформаторів. Слід зазначити, що при порушенні порядку проходження фаз вольтметр V0 покаже подвійна лінійна напруга. Це необхідно враховувати при підборі вольтметра, межа виміру якого повинен бути не менш подвійної лінійної напруги на вторинній стороні трансформаторів.

    Общая навантаження всіх включених на паралельну роботу трансформаторів S не повинна перевищувати сумарний номінальної потужності цих трансформаторів: S≤∑SHOМ .

    Розподіл навантаження між паралельно працюючими трансформаторами визначається в такий спосіб:



    де Sx — навантаження одного з паралельно працюючих трансформаторів, ква; Спільн-загальн-S-загальне навантаження всієї паралельної групи, ква; S -напруга к. з. даного трансформатора, %; SHOM.Xномінальна потужність даного трансформатора, ква. У вираженні (2.10)



    Приклад 2.1. Три трифазних трансформатори з однаковими групами з'єднання включені паралельно (див. мал. 2.7, a) на загальне навантаження 5000 кв А Трансформатори мають наступні дані Sном1 = 1000 кв-А, иk1 = 6,5%, Sном11=1800 кв-А, иk11= 6,65%, SномIII ==2200 кв-А, иk11I==6,3%. Визначити навантаження кожного трансформатора

    Р е ш е н и е. По (2.11) визначимо

    ∑(Sном.х/и)=1000/6,5+1800/6,65+2200/6,3=775.

    По (2.10) визначимо навантаження кожного трансформатора:

    S1 = 5000·1000/(6,5·775) = 995 кВ-А;

    S11 =5000·1800/(6,65·775)=1755 кВ-А;

    S111=5000·2200/(6,3·775) = 2250 кВ-А,

    т. е. третій трансформатор виявився перевантаженим на [(2250 - 2200)/2200]100 = 2,3%.

    Для усунення цього перевантаження варто знизити зовнішнє навантаження трансформаторів на 2,3%, тобто зменшити її до S'=S-2,3S/100=5000-2,3 5000/100=4885 кв·А.

    В цьому випадку сумарна потужність трансформаторів буде використана лише на 97,7%.


    1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   68

    Коьрта
    Контакты

        Главная страница


    Конструкція трансформаторів

    Скачать 14.91 Mb.