Параллельная работа трансформаторов

В системах электроснабжения промышленных предприятий во многих случаях эксплуатации электрооборудования возникает необходимость параллельной работы трансформаторов. Параллельная работа трансформаторов с нагрузками, пропорциональными их номинальным мощностям, возможна при следующих условиях:

равенство первичных и вторичных напряжений (равенство коэффициентов трансформации в пределах стандартных допусков); равенство напряжений КЗ (в пределах стандартных допусков); тождественность групп соединения обмоток.

Параллельно могут работать трансформаторы в следующих сочетаниях:

только двухобмоточные; только трехобмоточные на всех трех обмотках; двухобмоточные с трехобмоточными, если эксплуатирующей организацией предварительным расчетом установлено, что ни одна из обмоток параллельно соединенных трансформаторов не нагружается выше ее нагрузочной способности на тех ответвлениях и в тех режимах, в которых предусматривается параллельная работа.

При включении на параллельную работу трансформаторов с различными коэффициентами трансформации напряжения на зажимах их вторичных обмоток будут различными. Разность вторичных напряжений вызывает прохождение уравнительных токов. Значение уравнительного тока может быть подсчитано по формуле.

где &U — ?/| - U₂ — разность вторичных напряжений первого и второго трансформаторов; Z_K3I и Z_K32 — полные сопротивления КЗ первого и второго трансформаторов. Полное сопротивление КЗ трансформатора определяют по формуле.

где U_K3% — напряжение КЗ.

Пример. Два трансформатора с разными значениями вторичных напряжений включают на параллельную работу. Трансформаторы имеют следующие технические данные: 5_ном2 = 5_ном1 = 40 МВ А; ?/_ном| = Ю, 5 кВ; t/_H0M2 = 10 кВ; U_K3i = U_K32 = 8,5%; группа соединения обмоток У/Д— 11. Определить уравнительный ток после включения трансформаторов на параллельную работу.

Полные сопротивления КЗ трансформаторов определим по формуле (2.2):

Разность вторичных напряжений ДU= 10 500 — 10 000 = 500 В. Уравнительный ток найдем по формуле (2.1):

Уравнительные токи, загружая обмотки трансформаторов, увеличивают потери энергии и снижают суммарную мощность подстанции, поэтому прохождение их нежелательно. У трансформаторов, включаемых на параллельную работу, коэффициенты трансформации не должны отличаться более чем на ±0,5%.

Различие в значениях напряжений КЗ трансформаторов обусловливает распределение между ними общей нагрузки пропорционально их номинальным мощностям и обратно пропорционально напряжениям КЗ:

где S — общая нагрузка; S{ и S{ — реальные нагрузки трансформаторов; Д_ном | и 5_ном2 — номинальные мощности трансформаторов; и_Ю1 и i/_K32 — напряжения КЗ трансформаторов; Ufa — эквивалентное напряжение КЗ параллельно включенных трансформаторов.

Из формулы (2.3) следует, что большую нагрузку принимает на себя трансформатор с меньшим значением напряжения КЗ.

Пример. На параллельную работу включают два трансформатора с Д’ном! = 5_ном2 = 40 МВА и U_K3l = 8,5%; U_K32 = 7,5%. Суммарная нагрузка потребителей S= 80 МВ А. Определить распределение нагрузки между трансформаторами.

Решение. Найдем эквивалентное напряжение КЗ:

Определим нагрузки трансформаторов:

Наилучшее использование установленной мощности трансформаторов может быть только при равенстве напряжений КЗ. Однако в эксплуатации допускается включение на параллельную работу трансформаторов с отклонением напряжений КЗ от их среднего значения, но не более чем на +10%. Это допущение связано с тем, что при изготовлении трансформаторов возможно отступление в размерах обмоток, влияющих на ?/_кз (в пределах производственных допусков).

Не рекомендуется включение на параллельную работу трансформаторов с отношением номинальных мощностей более трех. Объясняется это тем, что даже при небольших эксплуатационных перегрузках трансформатор меньшей мощности может оказаться сильно перегруженным в процентном отношении, особенно в том случае, если у него меньше (/_кз.

Параллельная работа трансформаторов, принадлежащих к разным группам соединений, невозможна по той причине, что между их вторичными обмотками возникает напряжение, обусловленное углом сдвига <�р между векторами вторичных напряжений.

Уравнительный ток во вторичной обмотке определяется по формуле.

где ф — угол сдвига векторов вторичных напряжений трансформаторов; /_ном| и /_ном2 — номинальные токи первого и второго трансформаторов.

Пример. Определить уравнительный ток, предположив, что на параллельную работу были ошибочно включены два трансформатора, имеющих одинаковые технические данные (/_момi = /_Ном2 = = /_ном; и_Кц = (/_к32 = (7_кз), при наличии сдвига векторов линейных напряжений в их вторичных обмотках (например, при группах соединений У/Д—11 и Y/Д—1).

Решение. В этом случае уравнительный ток во вторичной обмотке.

Если предположить, что t/_K3 = 7,5%, то уравнительный ток достигнет почти семикратного номинального значения, т. е. параллельная работа трансформаторов с разными группами соединений обмоток невозможна.