О параллельной работе трансформаторов | Теорія
Електроенергетика мережi, обладнання
- Деталі
- Категорія: Теорія
- трансформатор
Параллельным включением трансформаторов называют такое их соединение, при котором одноименные выводы обмоток ВН и НН подключают к одноименным проводам (сборным шинам) сети. Параллельная работа (рисунок 1) трансформаторов удобна и экономична. Можно установить один трансформатор большой мощности, которой окажется достаточно для любой возможной нагрузки. Но тогда этот трансформатор придется держать включенным все время, хотя на полную мощность он будет работать только незначительную часть времени. Рисунок 1 — Параллельная работа двух однофазных трансформаторов Мы знаем, что независимо от нагрузки в трансформаторе всегда существуют постоянные потери — потери холостого хода. Как бы ни был нагружен трансформатор, он все равно будет потреблять какую-то мощность, бесполезно расходуемую на потери в магнитопроводе.
Потребитель мирился бы с такими потерями при работе трансформатора с полной нагрузкой. Но при частичной нагрузке, когда трансформатор отдает только часть своей мощности, потери холостого хода делают его эксплуатацию экономически невыгодной. Поэтому во многих случаях один трансформатор большой мощности заменяют двумя или несколькими трансформаторами меньшей мощности. Трансформаторы включают параллельно как со стороны ВН, так и со стороны НН, но под напряжением в каждый момент времени находится лишь минимально необходимое число трансформаторов. Если нагрузка возрастает, дополнительно включают новые трансформаторы; когда она снижается, соответствующую часть трансформаторов отключают. Таким образом, число работающих трансформаторов всегда соответствует нагрузке. В большинстве случаев экономия только на потерях в стали окупает за короткий срок дополнительные затраты на установку нескольких трансформаторов вместо одного. Однако не всякие трансформаторы можно включить на параллельную работу. Существует три условия, соблюдение которых совершенно необходимо для включения трансформаторов на параллельную работу.
Первое условие заключается в том, что все включаемые параллельно трансформаторы должны иметь одинаковый коэффициент трансформации. Другими словами, первичные и вторичные обмотки должны быть рассчитаны на одинаковые напряжения. Но на практике встречаются случаи, когда у того или иного трансформатора коэффициент трансформации несколько отличается от необходимой величины. Так, вместо того, чтобы иметь коэффициент трансформации, равный, например, k = ω1/ω2 = 3000/400, нередко получаем ω1/ω2 = 3000/402 или 3000/403 и т. д. Если трансформатор работает один, разница 2 или 3 В при требуемом напряжении 400 В несущественна. Если же этот трансформатор будет работать с другим, коэффициент трансформации которого равен точно 3000/400, могут возникнуть неприятности. Суть их в том, что на одной и той же шине (см. рисунок 1), к которой подключены обмотки НН обоих трансформаторов, не могут быть сразу два разных напряжения: 400 и 402 В. Поэтому разница 2 В должна компенсироваться каким-то падением напряжения, вызванным уравнительным током Iур2, тотчас возникающим между обмотками НН.
Согласно известному нам положению этот ток немедленно вызовет соответствующий уравнительный ток Iур1 в обмотках ВН, что повлечет за собой и соответствующее падение напряжения в этих обмотках. Уравнительные токи снижают напряжения и вызывают дополнительные потери энергии, поэтому их присутствие недопустимо. Чтобы не сделать ошибки при параллельном включении трансформаторов, ГОСТ 721—77 стандартизовал напряжения обмоток ВН и НН, а ГОСТ 11677—75 установил, что коэффициенты трансформации не должны отличаться более чем на ±0,5%. Второе условие параллельной работы заключается в том, чтобы все включенные параллельно трансформаторы имели одинаковые напряжения короткого замыкания uк. Можно доказать, что общая нагрузка в таком случае распределяется между трансформаторами пропорционально их номинальным мощностям и обратно пропорционально их напряжениям короткого замыкания: Р = (Р1/uк1 + Р2/uк2) uк, где Р — общая нагрузка; P1 и Р2 — номинальные мощности трансформаторов; uк1 и uк2 — напряжения короткого замыкания трансформаторов: Р1/uк1 uк и Р2/uк2 uк — мощности, которые получаются от первого и второго трансформаторов при их параллельной работе; uк — напряжение короткого замыкания, общее для двух параллельно работающих трансформаторов.
Только при равенстве uк всех включаемых параллельно трансформаторов можно добиться равномерного распределения мощностей и избежать перегрузки одних и недогрузки других трансформаторов. Чтобы исключить ошибки при параллельном включении трансформаторов, стандартами установлено для каждого трансформатора определенной мощности и напряжения обмотки ВН определенное значение напряжения короткого замыкания. Так, ГОСТ 12022—76 для трансформаторов мощностью 400 кВА и напряжением 10 кВ установил uк равным 4,5%, а напряжением 35 кВ — 6,5%. ГОСТ 11920—73 для трансформаторов мощностью 2500 кВА и напряжением 10 кВ установил uк равным 5,5%, а напряжением 35 кВ — 6,5%. Однако при практическом исполнении трансформаторов всегда возможны некоторые отступления в размерах обмоток или каналов между ними, что, как известно, влияет на величину uк. Поэтому ГОСТ 11677—75 разрешает включать на параллельную работу трансформаторы с некоторым отступлением от номинальных значений uк (в пределах ±10%).
Третье условие параллельной работы заключается в том, чтобы все предназначенные для нее трансформаторы имели одинаковые группы соединения. Другими словами, необходимо при равенстве напряжений ВН иметь еще и одинаковые углы между векторами линейных напряжений обмоток ВН и НН. Чтобы убедиться в необходимости одинаковых групп соединения, рассмотрим простой пример. Пусть два трансформатора имеют схемы и группы соединения Y/Δ — 11 и Y/Δ — 1. На рисунке 2, а, б показаны совмещенные векторы линейных напряжений обмоток ВН и НН первого и второго трансформаторов. Если первичные напряжения (ВН) у них одинаковы, то при параллельном соединении между вторичными напряжениями a1b1 и a2b2 появится сдвиг 60° (рисунок 2, в). Вследствие этого получится геометрическая разность напряжений a1b1 и a2b2, показанная на рисунке отрезком b1b2. Треугольник a1b1b2 равносторонний, поэтому отрезок b1b2 = a2b1 = a2b2, т.
е. равен по величине линейному напряжению обмотки НН. а — группа соединения Y/Δ — 11; б — группа соединения Y/Δ — 1; в — векторная схема параллельного соединения трансформаторов с группами соединения 11 и 1Рисунок 2 — Определение напряжения между обмотками НН параллельно работающих трансформаторов с разными группами соединений Итак, между обмотками НН параллельно работающих трансформаторов появляется напряжение, равное линейному напряжению НН, а следовательно, появляются уравнительные токи в обеих обмотках (ВН и НН). Таким образом, мы видим, что включение на параллельную работу трансформаторов с различными группами соединений недопустимо.
- Попередня
- Наступна
Трансформатори
Близьки публікації
- Теплопроводность обмоток и охлаждение трансформаторов малой мощности
- Теплопередача в трансформаторах и вязкостные свойства масел
- Эксплуатация трансформаторного масла
- Сушка активной части силовых трансформаторов
- Стяжка и крепеж силового трансформатора
Copyright © 2007 — 2023 Електроенергетика При цитуванні — посилання є обов`язковим (в інтернеті — активне гіперпосилання).
Наверх
Параллельная работа трансформаторов: 5 условий и особенности
В некоторых ситуациях требуется подключить к одному потребляющему устройству несколько трансформаторов, с параллельным способом подсоединения. Рассмотрим особенности параллельной работы трансформаторов и возможные последствия неправильного подсоединения.
Содержание
- Особенности параллельной работы трансформаторов
- Условия параллельного подключения
- Принцип равенства групп соединения обмоток
- Параметры номинальной мощности
- Подбор по номинальному напряжению катушек и коэффициенту трансформации
- Значение напряжения короткого замыкания
- Правильность фазировки
Особенности параллельной работы трансформаторов
При параллельной работе трансформаторы подключаются способом, предусматривающим соединение соответственно входных и выходных обмоток указанных устройств. Если имеет место соединение обмоток только на входе или выходе, такую схему нельзя назвать параллельной работой трансформаторов.
Условия параллельного подключения
Чтобы обеспечить нормальную эксплуатацию оборудования, работающего в указанном режиме, требуется соблюдать несколько важных условий. Рассмотрим детальнее правила, учитывающие подобные режимы эксплуатации данных устройств.
Схему можно увеличить кликнув по ней:
Принцип равенства групп соединения обмоток
Угол сдвига фаз может различаться в разных группах соединения трансформаторных обмоток. Для каждой из групп характерен свой угол фаз по первичному и вторичному напряжению.
При параллельном соединении двух агрегатов, у которых различаются группы по соединению обмоток, резко возрастает величина силы уравнительных токов в катушках, в результате оба устройства могут выйти из строя.
При подборе трансформаторов для работы в условиях параллельного подключения, важно, чтобы указанные группы и параметры углов фаз совпадали.
Параметры номинальной мощности
Ещё одно требование, без которого параллельное подключение с обеспечением нормальной работы агрегатов невозможно – различие в значении характеристики мощности устройств не более чем в три раза.
К примеру, если у одного агрегата величина номинальной мощности составляет 1 000 кВА, то к нему можно подключать только трансформаторы со значением указанной характеристики в пределах диапазона от 400 до 2 500 кВА. Данная величина мощности не выходит за границы указанного диапазона.
Если нарушить соблюдение этого правила, аппарат с меньшими мощностными характеристиками будет работать в условиях постоянной перегрузки, что грозит его поломкой.
Подбор по номинальному напряжению катушек и коэффициенту трансформации
Для каждого трансформатора характерно определённое номинальное напряжение, на величину которого рассчитан прибор. Если на выходе каждого из параллельно подключённых устройств образуется разное значение напряжения, такая ситуация вызовет возникновение уравнительных токов.
При соединении приборов с различными характеристиками на выходе, резко возрастут нежелательные потери со снижением напряжения. Отклонение не рекомендуется превышать более чем на половину процента.
Конструкция современных трансформаторов предусматривает возможность изменения количества витков на входной и выходной катушках, с соответствующим регулированием коэффициента трансформации. Для этого используются специальные устройства – ПБВ или РПН, позволяющие выполнять указанную регулировку соответственно с отключением агрегата и непосредственно под нагрузкой.
Формула по вычислению коэффициента трансформацииПеред параллельным соединением, следует с помощью указанных устройств отрегулировать величину напряжения на выходе, чтобы обеспечить нормальную работу аппаратов.
Значение напряжения короткого замыкания
Каждый трансформатор характеризуется собственной величиной напряжения короткого замыкания, указанной в паспортных характеристиках оборудования изготовителем. Указанный параметр характеризует сопротивление обмоток и, соответственно, уровень потерь.
Прибор с меньшей величиной напряжения КЗ будет принимать большую нагрузку, с постоянным перегрузом при работе.
Нормативы предусматривают допустимое отклонение между указанной характеристикой в двух аппаратах в пределах 10 процентов.
Правильность фазировки
При соединении двух трансформаторов, должны объединяться соответствующие фазы. Если фазировка выполнена неверно, возникнет короткое замыкание с полным выходом из строя обоих агрегатов.
При соблюдении перечисленных условий, параллельно подключённые трансформаторы будут работать в штатном режиме, что обеспечит исправность оборудования и предупредит опасность аварии. Чтобы исключить возможные аварийные ситуации, к выполнению подобных подключений необходимо привлекать квалифицированный персонал, прошедший профессиональное обучение и получивший допуск к работам в электроустановках с присвоением группы электробезопасности.
Параллельные операции трансформаторов — javatpoint
следующий → ← предыдущая Когда мы подключаем первичные обмотки двух трансформаторов к общему напряжению питания, а вторичные обмотки обоих трансформаторов к общей нагрузке, такой тип соединения трансформатора называется параллельной работой трансформаторов . Причины для параллельной работыПричины для параллельной работы трансформаторов следующие:
Параллельные однофазные трансформаторы:На приведенной ниже схеме показана принципиальная схема двух трансформаторов А и В, соединенных параллельно. Лет, a 1 = коэффициент трансформации трансформатора A I L = ток нагрузки Рис. Два однофазных трансформатора, включенных параллельно. KCL, I A +I B =I L ПО КВЛ, Решив два уравнения выше, мы получим Каждый из этих токов состоит из двух компонентов; первая составляющая представляет собой долю трансформатора в токе нагрузки, а вторая составляющая представляет собой циркулирующий ток во вторичных обмотках. Блуждающие токи имеют следующие нежелательные эффекты:
Условия для параллельной работы однофазных трансформаторов:Необходимые условия
Желательные условия
Трехфазные трансформаторы, включенные параллельноУсловия правильной параллельной работы однофазных трансформаторов следующие:
Условия параллельной работы однофазного и трехфазного трансформатора те же, но со следующими дополнениями:
ПРИМЕЧАНИЕ. В условиях неравномерной нагрузки расчеты трехфазного трансформатора выполняются для каждой фазы. Однако предпочтительнее выполнять расчеты для каждой единицы, особенно в случаях, когда первичное и вторичное соединения различны.Следующая тема ← предыдущая следующий → |
Для видео Присоединяйтесь к нашему каналу Youtube: Присоединяйтесь сейчас
Обратная связь
- Отправьте свой отзыв на [email protected]
Помогите другим, пожалуйста, поделитесь
Изучите последние учебные пособия
Подготовка
Современные технологии
Б.
Тех / МСА Параллельная работа трансформаторов – методы синхронизации
В сети энергосистемы трансформаторы используются для повышения и понижения уровней напряжения. Мощность трансформатора выбирается в зависимости от нагрузки. Но потребность в нагрузке растет день ото дня. Следовательно, чтобы удовлетворить спрос на дополнительную нагрузку, нам необходимо заменить существующий трансформатор на трансформатор большей мощности или мы можем добавить дополнительный трансформатор, подключенный к существующему трансформатору.
- Связанная статья: Параллельная работа генераторов постоянного тока
Экономичный способ удовлетворить потребности нагрузки — подключить второй трансформатор параллельно существующему трансформатору.
Содержание
Необходимость параллельной работы трансформаторов Параллельная работа трансформатора необходима по следующим причинам.
- Для питания нагрузки большего номинала к существующему трансформатору необходимо подключить второй трансформатор параллельно существующему трансформатору.
- На время ТО второй трансформатор используется для обеспечения непрерывности питания потребителя. Повышает надежность системы.
- Когда один трансформатор находится в состоянии неисправности или не работает по какой-либо причине, второй трансформатор используется для питания и предотвращения вторжения энергии.
Похожие сообщения:
- Разница между трансформатором тока и трансформатором напряжения
- Разница между силовыми трансформаторами и распределительными трансформаторами?
Для обеспечения успешной параллельной работы трансформаторов должны выполняться следующие условия.
- Первичная обмотка обоих трансформаторов соответствует напряжению и частоте сети.
- Оба трансформатора подключены с одинаковой полярностью.
При несоблюдении полярности есть вероятность короткого замыкания. Следовательно, при параллельном подключении обоих трансформаторов полярность обоих трансформаторов должна совпадать. - Коэффициент трансформации (коэффициент трансформации) обоих трансформаторов должен быть одинаковым. Это означает, что номинальное напряжение первичной и вторичной обмоток должно быть одинаковым. Если соотношение витков неодинаково, возможна параллельная работа трансформаторов. Но некоторое количество циркулирующего тока будет протекать в условиях холостого хода. И это создаст неравные условия загрузки.
- Во избежание циркулирующего тока отношение X/R должно быть одинаковым. Это означает, что треугольник импеданса должен быть одинаковым для обоих трансформаторов. Если отношение X/R не одинаково, оба трансформатора будут работать с разными коэффициентами мощности.
- Если оба трансформатора имеют разную номинальную мощность в кВА, эквивалентный импеданс обратно пропорционален индивидуальной номинальной мощности в кВА (циклический ток не учитывается).
При несоблюдении полярности есть вероятность короткого замыкания. Следовательно, при параллельном подключении обоих трансформаторов полярность обоих трансформаторов должна совпадать.
Два однофазных трансформатора могут быть подключены параллельно, как показано на рисунке ниже.
Как показано на рисунке, первичная обмотка обоих трансформаторов соединена с шиной питания, а вторичная обмотка обоих трансформаторов соединена с шиной нагрузки. Таким образом, мы можем подключить два или более трансформатора параллельно и превысить номинальные характеристики трансформатора.
При параллельном соединении трансформаторов полярность трансформатора должна быть соблюдена. В противном случае это приведет к короткому замыканию и может повредить трансформатор.
Идеальное состояние
Мы считаем, что в идеальном состоянии оба трансформатора имеют одинаковый коэффициент напряжения и соотношение витков. Итак, треугольник импеданса обоих трансформаторов идентичен по форме и размеру. Векторная диаграмма этого состояния показана на рисунке ниже.
Где,
- E = вторичное напряжение холостого хода каждого трансформатора
- В 2 = напряжение вторичной (нагрузочной) клеммы
- В 1 = напряжение первичной (питающей) клеммы
- I A = Ток, подаваемый трансформатором-1
- I B = Ток, подаваемый трансформатором-2
- I = общий ток
Как показано на векторной диаграмме, общий ток нагрузки (I) отстает от V 2 на угол ф. А ток я A и I B отдельного трансформатора находятся в фазе с полным током (I).
И индивидуальный ток (I A и I B ) для каждого трансформатора;
Аналогично, ток I B получается как;
Равные коэффициенты напряжения
Предположим, что трансформаторы имеют одинаковый коэффициент напряжения. Следовательно, напряжения холостого хода обоих трансформаторов равны (E A = E В = Е).
В этом случае между двумя трансформаторами не будет протекать ток. Эквивалентная схема этого условия показана на рисунке ниже.
Где,
- E A , E B = Напряжение холостого хода
- Z A , Z B = Полное сопротивление
- I A , I B = Вторичный ток соответствующего трансформатора
- В 2 = Напряжение на клеммах
- I = общий ток
Здесь полное сопротивление обоих трансформаторов подключено параллельно. Следовательно, полное сопротивление Z AB равно;
Векторная диаграмма этого состояния показана на рисунке ниже.
Здесь ток I A и I B не совпадают по фазе. Следовательно, общий ток, подаваемый на нагрузку, представляет собой векторную сумму I A и I B . А общий ток (I) показан на векторной диаграмме. Здесь мы посчитали, что напряжение холостого хода каждого трансформатора одинаково и находится в фазе на векторной диаграмме.
Аналогично,
Предположим, что Q A и Q B — мощность, потребляемая каждым трансформатором соответственно.
Q A = V 2 I A и Q B = V 2 I B 901 79
Суммарная мощность, потребляемая обоими трансформаторами, равна Q;
Q = V 2 I
Теперь,
Аналогично,
Таким образом, Q A и Q B получаются по модулю и синфазно из приведенных выше векторных уравнений.
Неравный коэффициент напряжения
Если коэффициент трансформации не одинаков для обоих трансформаторов, вторичное напряжение холостого хода не одинаково. В этом случае некоторое количество тока будет протекать между трансформаторами на холостом ходу. Этот ток известен как циркулирующий ток IC.
Векторная диаграмма этого состояния показана на рисунке ниже.
В этом состоянии ЭДС холостого хода обоих трансформаторов не одинакова. Следовательно,
E A = I A Z A + I Z L
E B = I 90 032 B Z B + I Z L
Где,
Z L = полное сопротивление нагрузки. 3
Итак,
Е А = I А Z А + ( I А + I В 901 79 ) Z L
E B = I B Z B + (I A + I B ) Z L
Вычтите приведенные выше уравнения;
E A – E B = I A Z A – I B Z B
( E A – E B ) + I B Z B = I A Z A 90 006
Подставьте значение I A в уравнение Е В ;
Аналогично,
Теперь подставьте значение полного тока (I) в уравнение напряжения на клеммах V 2 ;
Полное сопротивление трансформатора (Z A и Z B ) всегда меньше, чем полное сопротивление нагрузки Z л .
Итак, чтобы упростить уравнение, мы пренебрегаем Z A Z B по сравнению с Z L (Z A + Z B ).
Похожие сообщения:
- Преимущества и недостатки трехфазного трансформатора по сравнению с однофазным
- Эффективность трансформатора, эффективность в течение всего дня и условия для максимальной эффективности
В трехфазном трансформаторе мы также можем подключить два или более трансформаторов параллельно, чтобы увеличить нагрузочную способность. Условия, необходимые для параллельной работы трехфазного трансформатора, такие же, как и для однофазного трансформатора. Кроме того, необходимо соблюдать некоторые условия.
- Порядок чередования фаз обоих трансформаторов одинаков и подтверждается индикатором чередования фаз.
- Смещение фаз между первичной и вторичной обмотками должно быть одинаковым.
- Все три трансформатора, используемые в блоке трансформаторов, должны быть одного типа (сердечник или оболочка).
- При расчете коэффициента напряжения учитывайте линейные напряжения. И сохраняйте коэффициент напряжения одинаковым.
Должно быть соотношение напряжений между первичным и вторичным напряжениями на клеммах. Это показывает, что это отношение напряжения не равно отношению количества витков на фазу. Например, если V 1 и V 2 являются первичным и вторичным напряжением на клеммах соответственно, то коэффициент поворота для соединения звезда / треугольник (Y-Δ) будет:
Принципиальная схема параллельной работы трехфазного трансформатора показана на рисунке ниже.
Первичная и вторичная обмотки обоих трансформаторов (T1 и T2) соединены, как показано на рисунке выше. Здесь клеммы b и c вторичной обмотки остаются гибкими и подключаются к вольтметру для целей тестирования. Если оба вольтметра показывают нулевое значение, полярность правильная.