Материал: Лекция 07 Параллельная работа трансформаторов

уравнительный ток Iy , мгновенное распределение которого в

трансформаторах 1 и 2 показано на рис 9.7 стрелками. Мы видим, что по отношению к току Iy трансформаторы 1 и 2 находятся в режиме

короткого замыкания, при-чем этот ток течет по обмоткам трансформаторов в противоположных направлениях; соответственно этому на

ного тока одного из трансформаторов, например от I2н1 трансформато-

ра 1.

Тогда

треугольники короткого замыкания А1В1С и А2В2С равны по величине и отрезок А1А2 делится в точке С пополам. Таким образом, в данном случае ток Iy1 снижает напряжение U21 до общего на вторичных шинах

напряжения U20 = 0С, а ток Iy2 повышает напряжение U22 до того же напряжения U20 = 0С. В этом именно и состоит роль уравнительного тока.

Если трансформаторы разной мощности, например Pн1 < Pн2 , то при одинаковых напряжениях uk1и uk2 сопротивления rk и xk обратно пропорциональны мощностям, т. е. rk1 > rk2 и xk1 > xk2 . Соответствен-

но этому треугольник А1В1С на рис. 9.7 становится больше треугольника A2B2C, но остается ему подобным. Следовательно, точка С перемещается вниз по отрезку A1A2.

Параллельная работа трансформаторов при неодинаковых коэффициентах трансформации. Два трансформатора под нагруз-

кой. При включении нагрузки в трансформаторах возникают токи нагрузки. Будем по-прежнему считать, что k1 k2 , Pн1 Pн2 и что первое

итретье условия параллельной работы трансформаторов выполнены.

Воснову изучения рассматриваемого режима кладется метод на-

ложения двух режимов. Действительно, наличие уравнительного тока обеспечивает равенство вторичных напряжений обоих трансформаторов напряжению 0С (рис. 9.7). Поэтому когда появляется внешняя нагрузка, то внешний нагрузочный ток распределяется между трансформаторами пропорционально их номинальным мощностям. Таким образом, все происходит так, как если бы в каждом из трансформаторов существовали два тока – уравнительный Iy и нагрузочный ток Iнг , соот-

ветствующий внешней нагрузке. В действительности существует только результирующий ток, представляющий собой геометрическую сумму обоих токов.

Так как при нагрузке вторичные напряжения обоих трансформаторов снижаются практически на одну и ту же величину, то напряжения и соответственно уравнительные токи Iy1 и Iy2 в пределах обычных

нагрузок не зависят от режима работы трансформаторов. На рис. 9.8 для уравни-

тельных токов повторено построение рис. 9.7. Нагрузочные токи Iнг1 и Iнг2 трансформаторов 1 и 2 изображены вектора-

ми OA и OB для случая, когда

токи трансформаторов 1 и 2 определяются векторами

0С Iнг1 Iy1 I21 и 0D Iнг2 Iy2 I22 .

Из треугольников 0АС и 0BD имеем:

I21 Iнг2 1 Iу2 2Iнг1Iy cos( k 2)

и

I22 Iнг2 2 Iу2 2Iнг2Iy cos( k 2) .

Мерой нагруженности трансформаторов уравнительным током могут служить отношения:

Из последних выражений видно, что степень перегрузки или недогрузки трансформаторов зависит, во-первых, от величин Iy и k , оп-

ределяемых параметрами трансформаторов, и, во-вторых, от угла 2 , определяемого параметрами внешней цепи.

В частном случае при индуктивной нагрузке и 2 = k имеем:

I21 1 Iy

Iнг1 Iнг1

При этом трансформатор 1 перегружен, а трансформатор 2 недогружен.

т. е. оба трансформатора перегружены.

Пусть, например, Pн1 = 100кВ А ; Pн2 = 320кВ А ; Iу / Iнг1 =

0,14; cos 2 = 0,8 и k 75 ; тогда I21 / Iнг1 = 1,115 и I22 / Iнг2 = 0.955,

т. е. за счёт уравнительного тока трансформатор 1 перегружен на 11,5%, а трансформатор 2 недогружен на 4,5%.

До сих пор мы предполагали, что k1 k2 . При обратном отноше-

нии коэффициентов трансформации векторы уравнительных токов Iy1

и Iy2 поменялись бы своими местами (рис. 9.8). В этом случае был бы

перегружен второй, более мощный трансформатор, но если иметь в виду те же численные соотношения, что и выше, то его перегрузка не превышала бы 5%, тогда как трансформатор 1 был бы недогружен.

Эти условия более благоприятны, чем первые. Правда, они изменяются, если перейти к емкостной нагрузке, но такой случай встречачается относительно редко. Поэтому при неравенстве коэффициентов трансформации следует предпочесть, чтобы трансформатор меньшей мощности имел больший коэффициент трансформации. Так как трансформаторы нельзя перегружать во избежание перегрева, то, очевидно, необходимо снизить внешнюю нагрузку так, чтобы поставить перегруженный трансформатор в нормальные условия работы. При этом второй трансформатор будет недогружен и система хуже использована. Соответственно приведенным выше данным трансформатор 1 перегружен примерно на 11,5%. Следовательно, на столько же нужно уменьшить внешний нагрузочный ток, чтобы полный ток первого трансформатора не превосходил своего номинального значения.

Из сказанного следует, что сколько-нибудь значительное неравенство коэффициентов трансформации недопустимо. Согласно ГОСТ, для трансформаторов с коэффициентом трансформации меньше 3 и трансформаторов для собственных нужд подстанций k 1% , для всех прочих трансформаторов k 0,5%.

Вкачествепримера допустим, чтопараллельноработают дватранс-

форматора одинаковой мощности и zk1 = zk2 =0,055, а их коэффици-

енты трансформацииразличаются на 1%. Тогда E 0,1Uн и, согласно формуле (9.2),

Параллельная работа трансформаторов с неодинаковыми напряжениями короткого замыкания. Рассмотрим параллельную работу трех трансформаторов с одинаковыми группами соединений