Параллельная работа двух трансформаторов: Параллельная работа трансформаторов: 5 условий и схема

Содержание

Параллельная работа трансформаторов: 5 условий и схема

Параллельная работа трансформатора характеризуется особенной работой обмоток. К первичным контурам подводится питающая сеть. Подключение обмотки вторичного типа производится к общей сети. Исходящее электричество питает различных потребителей.

параллельная работа трансформаторов

Требования сети

Включение трансформаторов на параллельную работу вызвано определенными особенностями эксплуатации электроустановок. Представленный подход позволяет решить проблемы электроснабжения.

При параллельном подключении силовых трансформаторов удается избежать увеличения токов основного устройства. Система менее подвержена перегрузкам. В процессе параллельного подключения обмоток трансформатора уменьшается показатель сбоев в работе электросети. Вероятность, что не будут работать сразу два трансформаторных устройства, крайне мала.

При эксплуатации силового оборудования высокой мощности необходимо обеспечить достаточное пространство (в высоту) для установки агрегата. В небольшом помещении допускается параллельная работа трансформаторов, согласно ПУЭ. На территории одной электроустановки со стандартными размерами пространства возможно использовать необходимое количество силовой аппаратуры. Для увеличения продуктивности, безопасности работающих от разных источников агрегатов, потребуется правильно создать параллельное соединение обмоток.

Особенности

Параллельное соединение трансформаторов тока должно выполнять установленные правила и условия включения. Силовые агрегаты при включении должны характеризоваться определенным показателем полной мощности. Эта величина соответствует сумме мощностей соединенных приборов. При этом выполняется условие. Величины сопротивлений, коэффициент трансформации в процессе включения трансформаторов на параллельную работу, равны.

включение трансформаторов на параллельную работу

Если величины мощности неодинаковы, нагрузка делится в соответствии с номиналами. Это происходит при условии равенства коэффициента трансформации подключаемых объектов.

Существует правило. Разрешается допускать соединения параллельным включением установок с мощностью выше в 2 раза. В этом случае нужно следить за работой агрегатов. Трансформаторы не функционируют постоянно.

Условия

Существуют определенные условия параллельной работы трансформаторов. Всего установлено 5 пунктов. Включенные приборы работают правильно при следующих условиях:

  1. Фазировка. Выполнение этого условия трансформаторами является обязательным. Иначе будет наблюдаться короткое замыкание. Токи вторичных цепей позволяют выполнить фазировку. Фазы соединений согласовываются со стороны низкого, высокого напряжения.
  2. Напряжение на обмотках вторичных и первичных катушек при соединении должно быть разным. Это условие выполняется с соблюдением особенностей изоляции. Коэффициент трансформации всех элементов системы должен быть идентичным. Соединить устройство допускается, если отклонение показателя не превышает 0,5 %.
  3. Напряжение короткого замыкания равно для всех агрегатов. Это способствует выполнению обмотками установленных функций. Сопротивление контура возрастает при высоком напряжении короткого замыкания. Увеличивая его уровень для маломощного агрегата, можно получить перегрузку. Для нормальных условий функционирования системы при выполнении стандартов отклонение между показателями короткого замыкания устройств не превышает 10%.
  4. Включить параллельным соединением допускается одинаковые обмотки, соответствующие друг другу. При несоблюдении этого условия работающими приборами вырабатываются уравнительные токи. Наблюдается сдвиг фазы.
  5. Мощность аппаратуры не должна отличаться в 3 раза. Это является важным условием правильной работы системы. В противном случае мощный прибор увеличивает нагрузку на следующие приборы. Маломощные агрегаты будут перегружены. Соединять подобные устройства запрещается правилами безопасности.

условия параллельной работы трансформаторов

Следуя перечисленным условиям, обеспечивается стабильная, эффективная работа силового оборудования. Безопасность и надежность функционирования системы повышается.

Невыполнение условий

Если не соблюдается хотя бы одно из условий, следует ожидать сбоев в работе оборудования. Нужно знать, в каком случае эксплуатация коммутированной установки будет небезопасной.

При использовании разных типов соединения появляется сдвиг фаз. При этом по контурам будет бежать ток, превышающий установленные производителем параметры. Максимальное увеличение значения появляется при возникновении короткого замыкания. Сдвиг фазы при этом составляет 180º для трансформаторов с группами обмоток 12 и 6.

Схема параллельной работы трансформатора

Следующая небезопасная ситуация возможна при неравенстве коэффициентов трансформации. Во вторичной обмотке появится результирующее напряжение. Электричество будет протекать по цепи на холостом ходу.

При несовпадении показателей короткого замыкания будут неравны внутренние сопротивления. На холостом ходу электричество не появится, но нагрузка распределится в обратной зависимости от их сопротивления. Маломощный агрегат в такой ситуации будет перегружен.

Выполнение фазировки

Чтобы избежать появления короткого замыкания, на низшем выводе напряжения проводится фазировка. Если этот показатель в указанной точке не превышает 1000 В, применяется вольтметр. Его настраивают на соответствующий уровень напряжения.

Фазируемые обмотки соединяют. Это позволит получить замкнутый контур. Обмотки могут иметь заземленную нейтраль или выпускаться без нее. В первом случае контур замыкается через землю. Сопротивление между выводами замеряется. Результат сопоставляется с указанными производителем значениями.

Если нейтраль в конструкции не предусмотрена, потребуется ставить последовательно перемычку между соответствующими выводами двух трансформаторов. Между ними замеряют напряжение. Чтобы обеспечить безопасную работу агрегатов, соединяют те выводы, между которыми при замере не было напряжения.

Рассмотрев особенности параллельного соединения трансформаторных устройств, а также условия и рекомендации по проведению этого процесса, можно обеспечить стабильную и безопасную работу системы. Это предоставляет массу преимуществ в процессе энергоснабжения потребителей электричеством.

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.

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.

схема

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:

условия

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.

размещение обмоток

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 трансформацииФормула по вычислению коэффициента трансформации

Перед 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.

режим кз

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.

фазировка

5 правил, особенности и схема

Некоторые особенности эксплуатации электрических сетей и установок требуют возможность включения нескольких устройств преобразования электроэнергии. При соблюдении условий параллельной работы силовых трансформаторов улучшаются большинство показателей электроснабжения, в том числе перегрузочная способность и надежность.

Включение по данной схеме требует проведения дополнительных работ, направленных на недопущение неправильных подключений и возникновение недопустимых режимов и аварийных ситуаций.

В каких случаях нужен параллельный режим работы трансформаторов

Включение нескольких устройств преобразования электрической энергии преследует несколько целей:

  1. Повышение мощности преобразования.
  2. Увеличение надежности.
  3. Увеличение перегрузочной способности.
  4. Более рациональное использование свободного места.
  5. Снижение потерь при работе в периоды малой нагрузки.

Увеличение мощности потребителей требует соответственного увеличения  мощности трансформатора. Цель параллельного включения – возможность  не выполнять демонтаж и замену более слабого оборудования. В данном случае применяют дополнительную установку параллельно подключенного трансформатора. В  первом приближении можно считать, что допустимая мощность потребителей в таком случае удваивается.

Трансформатор

Отдельная категория потребителей отличается высокими требования к надежности электропитания. В таком случае назначение дублирующих трансформаторов – возможность обеспечения питанием в случае выхода части преобразователей из строя.

Параллельное включение трансформаторов применяют также в том случае, когда установка одного более мощной конструкции не соответствует требованиям по габаритам. Часто проще установить несколько малогабаритных конструкций вместо одно более мощной.

Снижение потерь на преобразование в период минимального потребления достигается путем отключения части трансформаторов.

Особенности и схема работы параллельного соединения

Не следует путать совместную и параллельную работу силовых трансформаторов. В первом случае устройства подключены параллельно в питающую сеть, но работают на разные  потребители или на одни, но в разное время путем установки переключателя.  Таким образом, происходит распределение нагрузки между преобразователями электроэнергии.

Параллельная работа трансформирующих устройств требует выполнения нескольких условий. При не соблюдении хотя бы одного из них, по обмоткам трансформаторов начинает протекать уравнительный ток, который снижает допустимую мощность нагрузки, вызывает перегруз преобразователя и снижает общий КПД.

параллельный режим работы трансформаторов

Условия включения и работы по ПУЭ

В нормативно-технической документации, в частности Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) оговорены все допустимые условия проектирования, установки и эксплуатации трансформаторного оборудования.

Условия параллельной работы дополнительно сформулированы в Правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП). В частности, здесь сформулированы основные требования подключения:

  • соответствие групп соединения обмоток;
  • допустимое соотношение мощностей трансформаторов;
  • допустимые нормы отклонения коэффициентов трансформации;
  • нормы напряжения короткого замыкания;
  • фазировка.

электроустановка

Фазировка

Одно из важнейших требований к параллельному включению трансформаторов – выполнение фазировки обмоток.

Соблюдать правильность чередования фаз необходимо потому, что в противном случае произойдет короткое замыкание между обмотками трансформаторов. При смещении фаз в проводниках величина напряжения в каждый момент времени различна, поэтому между ними возникает электрический ток.

Особенно важна процедура фазировки в случаях использования устройств с разными группами включения обмоток.

фазировка обмоток трансформаторов

Напряжение на обмотках

Параллельная работа допускается только в случае равенства напряжений на высокой и низкой сторонах. Данное требование вызвано тем, что при неодинаковых значениях напряжения через обмотки начнут протекать уравнительные токи.

В устройствах с возможностью регулировки коэффициента трансформации необходимо учитывать положение переключающих устройств. Допускается коррекция выходных значений до необходимых значений с учетом того, чтобы не возникло перегрузки одного из трансформаторов.

Напряжение на обмотках

Напряжение короткого замыкания

Трансформаторы должны иметь равное напряжение короткого замыкания, что обусловлено сопротивлением обмоток. Устройства с низким напряжением короткого замыкания имеют более низкоомную обмотку, а, как известно из схемы параллельного включения цепей, величина тока обратно пропорциональна сопротивлению участка. В противном случае возможна ситуация, когда трансформатор с более низким значением напряжения короткого замыкания будет работать в более нагруженном режиме.

Разница в данном параметре не должна превышать 10%.

Режим короткого замыкания трансформатора

Соответствующие друг другу обмотки

Обмотки устройств должны иметь одинаковую группу соединений, поскольку при сдвиге фаз, между обмотками начнут протекать уравнительные токи и тем большие, чем выше величина сдвига фазы, вплоть до короткого замыкания при сдвиге фаз 180 гр.

Перед включением необходимо проверить соответствие группы включения и фазировку каждой обмотки.

Обмотки трансформатора

Мощность

Несколько меньшие требования предъявляются к трансформаторам в отношении их мощности. В соответствии с требованиями ПТЭЭП соотношение мощностей не должно превышать 1:3.

Подключение устройств с разной мощностью приводит к тому, нагрузка между установками будет распределена неравномерно и менее мощное устройство будет работать с перегрузкой.

Как выполнить фазировку

Фазировку выполняют, в основном, для вторичных цепей. В зависимости от состояния нейтрали, измерения производят по двум методикам.

фазировка трансформатора

Заземленная нейтраль

  1. В сеть подключаются цепи первичных обмоток. Нейтраль заземляется.
  2. Измеряют напряжение относительно вывода а1 первого трансформатора и выводами а2, в2, с2 второго;
  3. Повторяют те же действия для выводов в1 и с1.

схема заземленной нейтрали

Изолированная нейтраль

  1. Подключаются первичные обмотки;
  2. Подключают перемычку между выводами а1 и а2;
  3. Измеряют напряжение в12, с12;
  4. Переставляют перемычку на выводы в1 и в2;
  5. Измеряют напряжение а12, с12;
  6. Повторяют действия, переставив перемычку на выводя с1 и с2.

При обоих способах измерений соединению подлежат выводы, между которыми отсутствует напряжение.

схема с изолированной нейтралью

Для измерения используются такие приборы:

  • Для цепей 0.4 кВ и ниже – вольтметры;
  • От 0.4 до 10 кВ – указатели напряжения;
  • Свыше 10 кВ – трансформаторы напряжения.

Устройства для измерения должны быть рассчитаны на удвоенное линейное напряжение.

Как выполнить подключение

Подключение трансформаторов в параллельную работы допускается только при соблюдении всех перечисленных условий. Допускается возможность работы устройств с различными группами включения обмоток:

  • в группах с разницей 4 часа (120 гр.) производится круговая перестановка обмоток;
  • группы с разницей 6 часов (180 гр.), например 0, 4, 8 и 6, 10, 2, подключаются после смены мест начала и конца обмотки одного из трансформаторов;
  • в нечетных группах меняются местами две фазы на обмотках высокого и низкого напряжений.

Во всех случаях выполняют повторную фазировку обмоток.

Включение в параллельную работу устройств с четной и нечетной группы невозможно.

Все работы по установке и коммутации выполняются при отсутствии высокого напряжения.

Подключение трансформаторов в параллельную работы

Последствия невыполнения условий

Невыполнение перечисленных условий приводит к следующим последствиям:

  1. Несоблюдение фазы вызывает прохождение тока через первичную обмотку даже при отсутствии нагрузки в результате сдвига фаз между проводами. В наихудшем варианте, при сдвиге фаз 180 гр., ток будет равен току короткого замыкания.
  2. Неравенство коэффициента трансформации. Ток будет протекать от устройства с высоким напряжением. Также увеличится холостой ход, который будет тем выше, чем больше разница в коэффициенте трансформации. Допустимая разница коэффициентов трансформации составляет не более 0.5%.
  3. Неравенство напряжения короткого замыкания не вызывает роста тока холостого хода, но при подключении нагрузки трансформатор с меньшим сопротивлением обмотки будет работать с перегрузкой. Допускается разница напряжения короткого замыкания не более 10%.
  4. Аналогичная ситуация возникает при использовании устройств с большой разницей номинальной мощности. Мощность одного из устройств не должна превышать более, чем в 3 раза мощность другого.

трансформатор

Достоинства и недостатки

Среди достоинств рассматриваемого типа включения следует отметить следующие:

  • увеличение допустимой мощности потребителей;
  • возможность горячего резервирования питания особо требовательных групп потребителей;
  • улучшение условий охлаждения устройств;
  • возможность оперативного регулирования количества подключенных устройств в условиях значительного изменения мощности потребителей.

При проектировании питающих установок нужно учитывать, что параллельные схемы включения не лишены недостатков:

  • усложнение за счет установки коммутирующих и соединительных устройств;
  • необходимость установки однотипных устройств;
  • увеличение габаритов помещения;
  • сложность подключения.

Все условия параллельной работы трансформаторов | ENARGYS.RU

Подключение нескольких трансформаторов на параллельную работу обусловлено требованием решения существенных проблем связанных с электроснабжением потребителей, это:

  1. Повышение нагрузки в сети, превышающей мощность основного трансформатора.
  2. Безопасная эксплуатация трансформаторов, так как вероятность отказа сразу 2 тр-ров чрезвычайно мала.
  3. Недостаток наличия расчетного места (в основном это габаритные размеры по высоте) для одного мощного трансформатора.
  4. Использование трансформаторов в соответствии со стандартными габаритными размерами на территории электроустановки.

При выполнении условий работы трансформаторов, подключенных параллельно, величина полной мощности должна быть равна суммируемым величинам мощностей. В этом случае должно соблюдаться условие равенства величин сопротивлений в сети и коэффициента трансформации. В случае несоблюдения равенства величин мощности происходит разделение нагрузки соответственно номиналам, но при этом коэффициенты трансформации должны быть одинаковыми.

Рекомендация: В случае разницы мощностей трансформаторов более чем в 2 раза режим работы, подключенных в параллель трансформаторов, не должен быть постоянным.

Условия включения трансформаторов на параллельную работу

Параллельная работа подразумевает обязательные и, несомненно, важные условия параллельной работы трансформаторов, всего существует 5 условий.

  1. Самое важное условие параллельной работы – сфазированность трансформаторов, в противном случае произойдет короткое замыкание. Фазировка выполняется при помощи цепей вторичного напряжения. Фазировка трансформатора обуславливает согласование фаз всех рабочих элементов электрической цепи со стороны высокого и низкого напряжения.
  2. Напряжения на первичных и вторичных обмотках обоих трансформаторов должны иметь равное значение. Напряжение трансформаторов должно соответствовать классу изоляции. Из этого следует, что коэффициенты трансформации (Ктр) также должны быть равными, их различие не должно быть выше +-0.5%.. разница Ктр или даже несовпадение состояния РПН или ПБВ соответствующего положения отпаек, способствует возникновению результирующего напряжения, которое появляется во вторичной обмотке.
  3. Напряжения короткого замыкания обоих трансформаторов должны быть также равны, это требование вытекает из того, что чем выше напряжение к. з. тем выше значение сопротивления обмотки, а значит, трансформатор с малым значением напряжения (Uк.з.) будет работать с постоянным перегрузом из-за потребления высокой нагрузки, максимальная разница в отношении Uк.з не должна превышать 10%.
  4. Группы соединений обмоток должны соответствовать друг другу и быть одинаковыми. Разные группы соединений влекут сдвиг фазы, что способствует возникновению уравнительных токов.
  5. Мощность обоих трансформаторов не должна быть различной более чем в 3 раза, если это условие не выдержано трансформатор с меньшей мощностью будет перегружен.

Соблюдая условия включения трансформаторов на параллельную работу, достигается надежность и безопасность работы электроустановки.

Условия параллельной работа силовых трансформаторов

12.04.2019

Параллельная работа силовых трансформаторов представляет собой одновременное подключение двух трансформаторов на одноименные выводы обмоток, как со стороны первичного, так и вторичного напряжения. Соединение между собой только низковольтных или высоковольтных обмоток трансформаторов называют совместной работой. Силовые трансформаторы, которые планируют включать на параллельную работу, должны отвечать следующим требованиям:

  1. Соотношение номинальной мощности составляет не более 1:3. Это условие обусловлено тем, что электрическая нагрузка на менее мощный силовой трансформатор будет превышать его максимальное значение мощности.
  2. Величина коэффициента трансформации различается не более, чем на ± 0,5%. На силовых трансформаторах, где есть возможность регулировки коэффициента трансформации с помощью ПБВ и РПН, в обязательном порядке учитывают их положения. При необходимости корректировки коэффициента трансформации устройства РПН и ПБВ устанавливают в требуемые положения.
  3. Равенство групп соединения обмоток. ГОСТ определяет 12 основных групп соединения обмоток силового трансформатора. Каждая группа характеризуется своей схемой соединения обмоток и углом сдвига фаз. При подключении различных групп соединения обмоток на параллельную работу в сети образуется уравнительный ток, вследствие чего электрооборудование выходит из строя.
  4. Напряжения короткого замыкания каждого трансформатора различаются не более чем на десять процентов. При наличии большой разности напряжений короткого замыкания в паспортных данных, нагрузка между электрооборудованием будет распределяться неравномерно. На трансформатор с меньшим значением напряжения короткого замыкания будет распределено значительно больше электрической нагрузки, что негативно сказывается на его эксплуатации.
  5. Соблюдение фазировки силовых трансформаторов. При разноименном подключении фаз, в месте контакта образуется междуфазное короткое замыкание. Чтобы исключить возникновение подобных аварийных ситуаций, перед включением силовых трансформаторов на параллельную работу производят их фазировку при помощи специальных устройств.

Условия параллельной работы трансформаторов – в каких случая допускается?

Условия параллельной работы трансформаторов – когда соединение образуют одноименные контакты ВН и НН, подключенные к одноименным проводам или сборным шинам электрической сети. Такая работа трансформатора отличается удобством и экономичным потреблением электроэнергии.

Можно использовать трансформатор с большой мощностью, которой будет достаточно для требуемой нагрузки электросети. В этом случае трансформатор должен быть включённым постоянно, но на максимальной нагрузке он будет работать лишь часть времени. При этом он будет потреблять определенную часть электроэнергии впустую. Именно по этой причине мощный трансформатор заменяется на два, но с меньшей мощностью.

В статье будут рассмотрены основные технические характеристики и правила параллельного подключения трансформаторов.  Также бонусом к статье будет подробный видеоролик о трансформаторах и учебный материал “Параллельная работа трехфазных трансформаторов”.

Условия параллельной работы

Условия параллельной работы трансформаторов.

Технические особенности

Параллельная работа нескольких трансформаторов имеет ряд следующих технических и экономических преимуществ по сравнению с работой одного мощного трансформатора:

  • надежность снабжения потребителей электроэнергией, так как выход из строя одного из трансформаторов не лишает потребителей энергии. Нагрузка выбывшего трансформатора может быть временно принята полностью или частично оставшимися трансформаторами;
  • резервная мощность трансформаторов при их параллельном включении будет значительно меньшей, чем при питании потребителей от одного мощного трансформатора;
  • в периоды снижения нагрузок (в течение суток или весеннего и летнего сезона) в энергетических системах — на повышающих, понижающих или на районных трансформаторных подстанциях — часть трансформаторов может быть отключена, что обеспечит более экономичный режим работы подстанции за счет уменьшения потерь холостого хода трансформаторов и их загрузки на максимальный к. п. д.;
  • постепенное развитие подстанций. При подключении новых потребителей электрической энергии увеличение трансформаторной мощности может быть выполнено дополнительным включением одного или нескольких трансформаторов на параллельную работу.

Это особенно необходимо на районных понижающих подстанциях, снабжающих энергией большие промышленные районы.

Необходимые условия для выполнения параллельной работы трансформаторов

Схема параллельного подключения трансформаторов.

Условия включения

Параллельная работа подразумевает обязательные и, несомненно, важные условия параллельной работы трансформаторов, всего существует 5 условий. Самое важное условие параллельной работы – сфазированность трансформаторов, в противном случае произойдет короткое замыкание.

Необходимые условия для выполнения параллельной работы трансформаторов

Фазировка обмоток.

Фазировка выполняется при помощи цепей вторичного напряжения. Фазировка трансформатора обуславливает согласование фаз всех рабочих элементов электрической цепи со стороны высокого и низкого напряжения. Напряжения на первичных и вторичных обмотках обоих трансформаторов должны иметь равное значение. Напряжение трансформаторов должно соответствовать классу изоляции.

Из этого следует, что коэффициенты трансформации (Ктр) также должны быть равными, их различие не должно быть выше +-0.5%.. разница Ктр или даже несовпадение состояния РПН или ПБВ соответствующего положения отпаек, способствует возникновению результирующего напряжения, которое появляется во вторичной обмотке.

Напряжения короткого замыкания обоих трансформаторов должны быть также равны, это требование вытекает из того, что чем выше напряжение к. з. тем выше значение сопротивления обмотки, а значит, трансформатор с малым значением напряжения (Uк.з.) будет работать с постоянным перегрузом из-за потребления высокой нагрузки, максимальная разница в отношении Uк.з не должна превышать 10%.

Здесь можно почитать об устройстве силового трансформатора и сфере его применения.

Группы соединений обмоток должны соответствовать друг другу и быть одинаковыми. Разные группы соединений влекут сдвиг фазы, что способствует возникновению уравнительных токов. Мощность обоих трансформаторов не должна быть различной более чем в 3 раза, если это условие не выдержано трансформатор с меньшей мощностью будет перегружен. Соблюдая условия включения трансформаторов на параллельную работу, достигается надежность и безопасность работы электроустановки.

Условия параллельной работы трансформаторов

Условия параллельной работы трансформаторов.

Как рассчитать мощность

Под нормальной параллельной работой трансформаторов понимают работу, при которой в режиме холостого хода нет тока в цепи вторичных обмоток, а при питании потребителей (в режиме нагрузки) токи распределяются пропорционально номинальным мощностям трансформаторов. В режиме холостого хода в цепи вторичных обмоток может быть так называемый уравнительный ток.

Необходимые условия для выполнения параллельной работы трансформаторов

Этот ток в цепи вторичных обмоток загружает трансформатор и вызывает неоправданный нагрев его обмоток и дополнительный расход энергии. В режиме нагрузки уравнительные токи накладываются на токи потребителей и создают неравномерную нагрузку трансформаторов.

Таким образом, первым необходимым условием нормальной параллельной работы трансформаторов является равенство номинальных вторичных напряжений. Из эквивалентной схемы параллельно работающих трансформаторов следует, что токи в двух параллельно включенных обмотках распределяются обратно пропорционально сопротивлениям короткого замыкания.

При соблюдении первых двух условий параллельной работы поменять местами концы одной из обмоток трансформатора, то в контуре вторичных обмоток ЭДС и будут направлены не встречно, а согласно, что равносильно короткому замыканию трансформатора. Для трехфазных трансформаторов также требуется идентичность групп соединения.

Необходимые условия для выполнения параллельной работы трансформаторов

Если это условие не выполнено, ЭДС и соответствующей пары обмоток не совпадают по фазе и в результате появляется уравнительный ток, который может значительно превысить номинальное значение тока и даже быть близким к току короткого замыкания.

Интересный материал в тему: как собрать повышающий трансформатор самостоятельно.

Например, при соединении групп и угол сдвига фаз между одноименными ЭДС (напряжениями) составит 30° и, как показывают расчеты, уравнительный ток будет в 5 раз больше номинального. Следовательно, третьим условием нормальной параллельной работы трансформаторов является идентичность групп соединения обмоток.

Параллельная работа

Условия включения. При параллельной работе первичные обмотки трансформаторов присоединены к общим шинам питающей сети, вторичные — к общим шинам потребителя (рис. 3.22, а). Мощность всех параллельно работающих трансформаторов равна сумме их мощностей.

Необходимые условия для выполнения параллельной работы трансформаторов

При включении на параллельную работу пользуются условным понятием начала и конца обмоток. На рис. 3.23 схематично изображена часть стержня магнитопровода, на который намотаны первичная и вторичная обмотки трансформатора. При изменении потока взаимоиндукции (например, при увеличении) в них индуктируются ЭДС. 

Если обмотки намотаны в одну сторону и имеют одинаковую маркировку, значит векторы ЭДС будут направлены в одну сторону. Если в одной из обмоток начало и конец поменять местами, вектор изменит направление на обратное, хотя физическая картина осталась такой же. Аналогичный сдвиг фазы ЭДС на векторной диаграмме можно получить изменяя направление намотки витков.

Необходимые условия для выполнения параллельной работы трансформаторов

Параллельное подключение трансформаторов.

Для того чтобы охарактеризовать сдвиг фаз линейных э. д. с. первичной и вторичной обмоток с учетом обозначения зажимов, вводится понятие группы соединения трансформатора. В однофазном, трансформаторе может быть две группы соединения, в трехфазном — двенадцать.

При обозначении группы соединений пользуются аналогией с часовым циферблатом. При этом вектор линейной э. д. с. первичной обмотки мысленно совмещают с минутной стрелкой часов, расположенной на цифре 12, а с направлением вектора вторичной линейной э. д. с. совмещают часовую стрелку. Цифра, на которой она расположена, определяет группу соединения трансформатора.

Угловое расстояние между двумя соседними цифрами циферблата составляет 30°. Поэтому для определения угла сдвига линейных э. д. с. обмоток следует умножить номер группы на 30°. Например, число 6 обозначает, что сдвиг между линейными э. д. с. обмоток составляет 180° = 6×30°. Меняя маркировку выводов, можно изменить группу соединения трансформатора.

При нормальной параллельной работе между трансформаторами не должны проходить уравнительные токи. Уравнительные токи отсутствуют, если первичные э. д. с. всех трансформаторов одинаковы и вторичные э. д. с. также одинаковы и находятся в фазе. Это достигается при соблюдении следующих условий: равенство коэффициентов трансформации; равенство напряжений короткого замыкания; принадлежность трансформаторов к одной группе.

Стандарт допускает параллельную работу трансформаторов при условии, что коэффициенты трансформации отклоняются не более, чем на 0,5% от среднего арифметического значения, и напряжения короткого замыкания отклоняются не более чем на 10% от среднего арифметического значения. Перед включением на параллельную работу необходимо опытным путем проверить соблюдение первого и третьего условий. При их соблюдении напряжение между зажимами разомкнутого рубильника (см. рис 2.22, а) равно нулю.

Равенство групп соединения обмоток

Существует несколько групп соединений обмоток трансформатора. Каждая группа отличается своим углом сдвига фаз первичного и вторичного напряжений. Поэтому если включить два трансформатора с разными группами соединения обмоток на параллельную работу, то это приведет к возникновению больших уравнительных токов в обмотках, которые приведут к выходу из строя трансформаторы. Поэтому важным условием включения трансформаторов на параллельную работу является равенство их групп соединений обмоток.

Проверка схем и групп соединения обмоток

На практике проверку схем и групп соединения обмоток трехфазных трансформаторов выполняют по методу двух вольтметров, который основан на измерении напряжений между соответствующими выводами обмоток трансформатора с последующим их сравнением с расчетными значениями. Измеренные напряжения должны быть равны расчетным для заданной группы соединений.

 

Необходимые условия для выполнения параллельной работы трансформаторов

Схема параллельного подключения 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%.

Интересный материал для прочтения: факты о понижающих трансформаторах.

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.

Необходимые условия для выполнения параллельной работы трансформаторов

Определение напряжения между обмотками.

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 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°. Вследствие этого получится геометрическая разность напряжений a1b1 и a2b2, показанная на рисунке отрезком b1b2. Треугольник a1b1b2 равносторонний, поэтому отрезок b1b= a2b1 = a2b2, т. е. равен по величине линейному напряжению обмотки НН.

Номинальная мощность трансформаторов

Условие, необходимое для возможности включения трансформаторов на параллельную работу – соотношение их номинальной мощности не более 1 к 3. Например, если номинальная мощность одного силового трансформатора 1000 кВА, то он может быть включен на параллельную работу с другим трансформатором, мощностью от 400 кВА до 2500 кВА – все величины из данного диапазона мощности в соотношении с мощностью 1000 кВА не более 1 к 3.

Необходимые условия для выполнения параллельной работы трансформаторов

Параллельная работа трансформаторов, принадлежащих к разным группам соединения, невозможна, так как между их обмотками проходит недопустимо большой уравнительный ток.

Коэффициент трансформации

Определение коэффициентов трансформации трансформатора

Определение коэффициентов трансформации.

Равенство номинальных напряжений обмоток подключаемых на совместную работу трансформаторов обязательно для параллельной работы. Если напряжение на вторичных обмотках трансформаторов будет отличаться.

Это приведет к возникновению уравнительных токов, которые в свою очередь приводят к падениям напряжения и нежелательным потерям. Допускается незначительное отклонение напряжений – разница коэффициентов трансформации в пределах до 0,5%.

На трансформаторах, где предусмотрена возможность регулировки коэффициента трансформации путем увеличения или уменьшения количества витков обмотки, нужно учитывать положение переключающих устройств – ПБВ или РПН.

При необходимости посредством применения данных устройств можно откорректировать напряжение на трансформаторе до требуемых значений, после чего можно соединять вторичные обмотки – включать трансформаторы на параллельную работу.

В данной статье были рассмотрены основные факты о параллельной работе трансформаторов. Больше по этой теме можно узнать из учебного материала Параллельная работа трехфазных трансформаторов.

Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vк.coм/еlеctroinfonеt. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.forca.com

www.silovoytransformator.ru

www.zei.narod.ru

www.enargys.ru

www.electrono.ru

www.servomotors.ru

Предыдущая

ТрансформаторыМасляные трансформаторы – что это такое, устройство и принцип работы

Следующая

ТрансформаторыРежим холостого хода для трансформаторов

Принципы трансформаторов в параллельном соединении — Новости

Введение

Для подачи нагрузки, превышающей номинал существующего трансформатора, два или более трансформатора могут быть подключены параллельно с существующим трансформатором. Трансформаторы подключаются параллельно, когда нагрузка на один из трансформаторов больше, чем его емкость.

Принципы трансформаторов в параллельном соединении (часть 1)

Надежность увеличивается при параллельной работе, а не на одном большом блоке.

Стоимость, связанная с поддержанием запасных частей, меньше, когда два трансформатора соединены параллельно. Обычно экономично устанавливать другой трансформатор параллельно вместо замены существующего трансформатора на один большой блок.

Стоимость запасного устройства в случае двух параллельных трансформаторов (одинакового номинала) также ниже стоимости одного большого трансформатора. Кроме того, предпочтительнее иметь параллельный трансформатор по причине надежности.

При этом по меньшей мере половина нагрузки может быть поставлена ​​с отключенным одним трансформатором .

Условие параллельной работы трансформатора

Для параллельного подключения трансформаторов первичные обмотки трансформаторов подключаются к шинам источника, а вторичные обмотки подключаются к шинам нагрузки.

Различные условия, которые должны быть выполнены для успешной параллельной работы трансформаторов:

  1. То же напряжение и коэффициент поворота (как первичное, так и вторичное напряжение одинаково)
  2. То же процентное сопротивление и отношение X / R
  3. Идентичное положение переключателя
  4. Те же рейтинги KVA
  5. Такой же сдвиг угла фазы (группа векторов одинакова)
  6. Точная частота
  7. Одинаковая полярность
  8. Одинарная фазовая последовательность

Некоторые из этих условий являются удобными, а некоторые являются обязательными.

Удобными условиями являются: одинаковое отношение напряжения и коэффициент поворота, одинаковый процентный импеданс, одинаковый рейтинг KVA, одинаковое положение переключателя переплета.

Условиями обязательных условий являются: одинаковый сдвиг по углу фазы, одна и та же полярность, одна и та же фазовая последовательность и одинаковая частота. Когда удобные условия не выполняются, возможна параллельная работа, но не оптимальная.

1. То же соотношение между коэффициентом пропорциональности и коэффициентом поворота (на каждом кране)

Если параллельно подключенные трансформаторы имеют несколько разные отношения напряжения, то из-за неравенства индуцированных э.д.с. во вторичных обмотках циркулирующий ток будет протекать в контуре, образованном вторичными обмотками в состоянии без нагрузки, что может быть намного больше чем нормальный ток холостого хода.

Ток будет довольно высоким, так как импеданс утечки низкий. Когда загружаются вторичные обмотки, этот циркулирующий ток будет иметь тенденцию приводить к не

Принципы параллельного подключения трансформаторов (1)

Введение

Для питания нагрузки, превышающей номинальную мощность существующего трансформатора, два или более трансформатора могут быть подключены параллельно существующему трансформатору. Трансформаторы включаются параллельно, когда нагрузка на один из трансформаторов превышает его мощность.

Principles of Transformers in Parallel Connection (part 1) Principles of Transformers in Parallel Connection (part 1) Принципы параллельного включения трансформаторов (часть 1)

Надежность увеличивается при параллельной работе, чем при использовании одного большего блока.

Затраты, связанные с обслуживанием запасных частей, меньше, если два трансформатора подключены параллельно. Обычно экономически выгоднее установить еще один трансформатор параллельно вместо замены существующего трансформатора одним более мощным блоком.

Стоимость запасного блока в случае двух параллельных трансформаторов (равных номиналов) также ниже, чем у одного большого трансформатора. Кроме того, из соображений надежности желательно иметь параллельный трансформатор.

С этим , по крайней мере, половина нагрузки может быть запитана с одним неработающим трансформатором .

Условие параллельной работы трансформатора

Для параллельного соединения трансформаторов первичные обмотки трансформаторов подключаются к шинам истока, а вторичные обмотки — к шинам нагрузки.

Различные условия, которые должны быть выполнены для успешной параллельной работы трансформаторов:

  1. Такое же напряжение и коэффициент трансформации (номинальные значения первичного и вторичного напряжения одинаковы)
  2. Такое же процентное сопротивление и соотношение X / R
  3. Идентичное положение устройства РПН
  4. Те же номиналы в кВА
  5. Одинаковый сдвиг фазового угла (векторная группа одинакова)
  6. Одинаковая частота
  7. Та же полярность
  8. Та же последовательность фаз

Некоторые из этих условий удобны, а некоторые — обязательны.

Удобные условия для следующие: одинаковое соотношение напряжений и коэффициентов поворота, одинаковый процентный импеданс, одинаковый номинал в кВА, одинаковое положение переключателя ответвлений.

Обязательные условия Условиями являются: одинаковый сдвиг фазового угла, одинаковая полярность, одинаковая последовательность фаз и одинаковая частота. Когда удобные условия не соблюдены, параллельная работа возможна, но не оптимальна.

1. Одинаковое соотношение напряжений и оборотов (на каждом ответвлении)

Если трансформаторы, включенные параллельно, имеют немного разные отношения напряжений, то из-за неравенства наведенных ЭДС во вторичных обмотках в контуре, образованном вторичными обмотками, в условиях холостого хода будет протекать циркулирующий ток, который может быть очень большим. больше нормального тока холостого хода.

Ток будет достаточно высоким, поскольку полное сопротивление утечки низкое. Когда вторичные обмотки нагружены, этот циркулирующий ток будет иметь тенденцию вызывать неравномерную нагрузку на два трансформатора, и может оказаться невозможным принять полную нагрузку от этой группы из двух параллельных трансформаторов (один из трансформаторов может быть перегружен).

Если два трансформатора с разным соотношением напряжений подключены параллельно с одинаковым первичным напряжением питания, будет разница во вторичных напряжениях.

Теперь, когда вторичная обмотка этих трансформаторов подключена к той же шине, между вторичными обмотками и, следовательно, также будет циркулирующий ток. Поскольку внутренний импеданс трансформатора невелик, небольшая разница напряжений может вызвать достаточно высокий циркулирующий ток, вызывая ненужные дополнительные потери I 2 R.

Рейтинги как первичных, так и вторичных должны быть идентичны. Другими словами, трансформаторы должны иметь одинаковое передаточное число i.е. коэффициент трансформации.

2. Тот же импеданс в процентах и ​​соотношение X / R

Если два трансформатора соединены параллельно с одинаковыми импедансами на единицу , они в основном будут делить нагрузку в соответствии с их номинальными значениями кВА. Здесь нагрузка в основном одинакова, потому что можно иметь два трансформатора с одинаковым импедансом на единицу, но разными отношениями X / R. В этом случае линейный ток будет меньше суммы токов трансформатора, и суммарная мощность будет соответственно уменьшена.

Разница в отношении значения реактивного сопротивления к значению сопротивления на единицу импеданса приводит к разному фазовому углу токов, переносимых двумя параллельно включенными трансформаторами; один трансформатор будет работать с более высоким коэффициентом мощности, а другой — с более низким коэффициентом мощности, чем у комбинированного выхода. Следовательно, реальная мощность не будет пропорционально распределяться между трансформаторами.

Ток, разделяемый двумя трансформаторами, работающими параллельно, должен быть пропорционален их номинальным значениям МВА.

Ток, передаваемый этими трансформаторами, обратно пропорционален их внутреннему сопротивлению.

Из двух приведенных выше утверждений можно сказать, что импеданс параллельно работающих трансформаторов обратно пропорционален их номинальным значениям МВА. Другими словами, импеданс в процентах или значения на единицу импеданса должны быть одинаковыми для всех трансформаторов, работающих параллельно.

При подключении однофазных трансформаторов к трехфазным батареям правильное согласование импеданса становится еще более важным.Помимо следования трем правилам параллельной работы, хорошей практикой является попытка согласовать отношения X / R трех последовательных импедансов, чтобы сбалансировать трехфазные выходные напряжения.

Когда однофазные трансформаторы с одинаковыми номиналами кВА подключены в группу Y-∆, несоответствие импеданса может вызвать значительный дисбаланс нагрузки среди трансформаторов

Давайте рассмотрим следующие различные типы случаев: импеданс, коэффициент и кВА.

Если однофазные трансформаторы соединены в группу Y-Y с изолированной нейтралью, то полное сопротивление намагничивания также должно быть одинаковым по омической основе.

В противном случае трансформатор, имеющий наибольший импеданс намагничивания, будет иметь самый высокий процент возбуждающего напряжения, увеличивая потери в сердечнике этого трансформатора и, возможно, приводя его сердечник к насыщению.

Случай 1: равное сопротивление, передаточные числа и одинаковая кВА

Стандартный метод параллельного подключения трансформаторов заключается в том, чтобы иметь одинаковые коэффициенты поворота, процентное сопротивление и номинальные значения кВА. Параллельное подключение трансформаторов с одинаковыми параметрами приводит к равному распределению нагрузки и отсутствию циркулирующих токов в обмотках трансформатора.

Пример Параллельное соединение двух трансформаторов 2000 кВА с импедансом 5,75%, каждый с одинаковым передаточным числом, к нагрузке 4000 кВА.

  • Нагрузка на трансформаторы-1 = KVA1 = [(KVA1 /% Z) / ((KVA1 /% Z1) + (KVA2 /% Z2))] X KVAl
  • кВА1 = 348 / (348 + 348) x 4000 кВА = 2000 кВА.
  • Нагрузка на трансформаторы-2 = KVA1 = [(KVA2 /% Z) / ((KVA1 /% Z1) + (KVA2 /% Z2))] X KVAl
  • кВА2 = 348 / (348 + 348) x 4000 кВА = 2000 кВА
  • Следовательно, кВА1 = кВА2 = 2000 кВА
Случай 2: одинаковые импедансы, отношения и разные кВА

Этот параметр не является обычной практикой для новых установок, иногда два трансформатора с разными кВА и одинаковым процентным сопротивлением подключаются к одной общей шине.В этой ситуации деление тока заставляет каждый трансформатор выдерживать свою номинальную нагрузку. Циркулирующих токов не будет, поскольку напряжения (коэффициенты поворота) одинаковы.

Пример Параллельное соединение трансформаторов 3000 кВА и 1000 кВА, каждый с импедансом 5,75%, каждый с одинаковым коэффициентом поворота, подключенных к общей нагрузке 4000 кВА.

  • Нагрузка на трансформатор-1 = кВА1 = 522 / (522 + 174) x 4000 = 3000 кВА
  • Нагрузка на трансформатор-1 = кВА2 = 174 / (522 + 174) x 4000 = 1000 кВА

Из приведенных выше расчетов видно, что разные номинальные значения кВА на трансформаторах, подключенных к одной общей нагрузке, это деление тока приводит к тому, что каждый трансформатор нагружается только до своей номинальной мощности.Ключевым моментом здесь является то, что процентное сопротивление одинаковое.

Случай 3: Неравное сопротивление, но одинаковые отношения и кВА

В основном этот параметр используется для увеличения мощности электростанции путем параллельного подключения существующих трансформаторов с одинаковым номиналом кВА, но с различным процентным сопротивлением.

Это обычное явление, когда бюджетные ограничения ограничивают покупку нового трансформатора с такими же параметрами.

Мы должны понять, что ток делится обратно пропорционально импедансу, и больший ток протекает через меньший импеданс.Таким образом, трансформатор с более низким процентным сопротивлением может быть перегружен при большой нагрузке, в то время как другой трансформатор с более высоким процентным сопротивлением будет слегка нагружен.

Пример Два параллельно включенных трансформатора 2000 кВА, один с импедансом 5,75%, а другой с импедансом 4%, каждый с одинаковым коэффициентом поворота, подключены к общей нагрузке 3500 кВА.

  • Нагрузка на трансформатор-1 = кВА1 = 348 / (348 + 500) x 3500 = 1436 кВА
  • Нагрузка на трансформатор-2 = кВА2 = 500 / (348 + 500) x 3500 = 2064 кВА

Видно, что поскольку процентное сопротивление трансформатора не совпадает, они не могут быть нагружены до их комбинированного номинального значения в кВА.Распределение нагрузки между трансформаторами неравномерно. При нагрузке ниже комбинированной номинальной кВА трансформатор с полным сопротивлением 4% перегружается на 3,2%, а трансформатор с полным сопротивлением 5,75% нагружается на 72%.

Случай 4: Неравный импеданс и одинаковое отношение кВА

Это трансформаторы, которые редко используются в промышленных и коммерческих объектах, подключенных к одной общей шине с разными кВА и разными импедансами в процентах. Однако может быть такая ситуация, когда две несимметричные подстанции могут быть связаны вместе с помощью шин или кабелей для обеспечения лучшей поддержки напряжения при запуске большой нагрузки.

Если процентное сопротивление и номинальные значения кВА отличаются, следует соблюдать осторожность при загрузке этих трансформаторов.

Пример Два параллельно включенных трансформатора: один 3000 кВА (кВА1) с импедансом 5,75%, а другой — 1000 кВА (кВА2) с импедансом 4%, каждый с одинаковым коэффициентом поворота, подключенные к общей нагрузке 3500 кВА.

  • Нагрузка на трансформатор-1 = кВА1 = 522 / (522 + 250) x 3500 = 2366 кВА
  • Нагрузка на трансформаторе-2 = кВА2 = 250 / (522 + 250) x 3500 = 1134 кВА

Поскольку процентное сопротивление трансформатора на 1000 кВА меньше, он перегружен меньшей, чем комбинированная номинальная нагрузка.

Случай 5: равное сопротивление и неодинаковые отношения кВА

Небольшие перепады напряжения вызывают циркуляцию большого количества тока. Важно отметить, что параллельно включенные трансформаторы всегда должны подключаться к одному ответвлению. Циркулирующий ток полностью не зависит от нагрузки и разделения нагрузки. Если трансформаторы полностью загружены, это может вызвать значительный перегрев из-за циркулирующих токов.

Точка, которую следует соблюдать Помните, что циркулирующие токи не протекают по линии, их нельзя измерить, если контрольное оборудование установлено выше или ниже по потоку от общих точек подключения.

Пример Два трансформатора по 2000 кВА, подключенные параллельно, каждый с импедансом 5,75%, одинаковым отношением X / R (8), трансформатор 1 с отводом, отрегулированным на 2,5% от номинала, и трансформатор 2 с отводом на номинал. Каков процент циркулирующего тока (% IC)

  • % Z1 = 5,75, поэтому% R ’=% Z1 / √ [(X / R) 2 + 1)] = 5,75 / √ ((8) 2 + 1) = 0,713
  • % R1 =% R2 = 0,713
  • % X1 =% R x (X / R) =% X1 =% X2 = 0,713 x 8 = 5,7
  • Пусть% e = разница в соотношении напряжений, выраженная в процентах от нормы, и k = кВА1 / кВА2
  • Циркуляционный ток% IC =% eX100 / √ (% R1 + k% R2) 2 + (% Z1 + k% Z2) 2.
  • % IC = 2,5X100 / √ (0,713 + (2000/2000) X0,713) 2 + (5,7 + (2000/2000) X5,7) 2
  • % IC = 250 / 11,7 = 21,7

Циркуляционный ток 21,7% от тока полной нагрузки .

Случай 6: Неравный импеданс, кВА и разные соотношения

Этот тип параметра маловероятен на практике. Если и отношения, и импеданс различны, циркулирующий ток (из-за неравного отношения) должен быть объединен с долей каждого трансформатора в токе нагрузки, чтобы получить фактический общий ток в каждом блоке.

При единичном коэффициенте мощности 10% -ный циркулирующий ток (из-за неравных соотношений витков) дает только половину процента от общего тока. При более низких коэффициентах мощности циркулирующий ток резко изменится.

Пример Два трансформатора, соединенных параллельно, 2000 кВА1 с импедансом 5,75%, отношением X / R 8, 1000 кВА2 с импедансом 4%, отношением X / R 5, 2000 кВА1 с отводом, отрегулированным на 2,5% от номинала и 1000 кВА2 нарезано на номинальное.

  • % Z1 = 5,75, поэтому% R ’=% Z1 / √ [(X / R) 2 + 1)] = 5.75 / √ ((8) 2 + 1) = 0,713
  • % X1 =% R x (X / R) = 0,713 x 8 = 5,7
  • % Z2 = 4, поэтому% R2 =% Z2 / √ [(X / R) 2 + 1)] = 4 / √ ((5) 2 + 1) = 0,784
  • % X2 =% R x (X / R) = 0,784 x 5 = 3,92
  • Пусть% e = разница в соотношении напряжений, выраженная в процентах от нормы, и k = кВА1 / кВА2
  • Циркуляционный ток% IC =% eX100 / √ (% R1 + k% R2) 2 + (% Z1 + k% Z2) 2.
  • % IC = 2,5X100 / √ (0,713 + (2000/2000) X0,713) 2 + (5,7 + (2000/2000) X5,7) 2
  • % IC = 250/13.73 = 18,21.

Циркуляционный ток 18,21% от тока полной нагрузки .

3. Такая же полярность

Полярность трансформатора означает мгновенное направление наведенной ЭДС во вторичной обмотке. Если мгновенные направления наведенной вторичной ЭДС в двух трансформаторах противоположны друг другу, когда на оба трансформатора подается одинаковая входная мощность, то говорят, что трансформаторы имеют противоположную полярность.

Трансформаторы должны быть правильно подключены с учетом их полярности.Если они подключены с неправильной полярностью, то две ЭДС, индуцированные во вторичных обмотках, которые находятся параллельно, будут действовать вместе в локальной вторичной цепи и вызвать короткое замыкание.

Полярность всех параллельно работающих трансформаторов должна быть одинаковой, в противном случае в трансформаторе будет течь большой циркулирующий ток, но от этих трансформаторов не будет подаваться нагрузка.

Если мгновенные направления наведенной вторичной ЭДС в двух трансформаторах одинаковы при одинаковой входной мощности, подаваемой на оба трансформатора, то говорят, что трансформаторы имеют одинаковую полярность.

4. Та же последовательность фаз

Чередование фаз линейных напряжений обоих трансформаторов должно быть одинаковым для параллельной работы трехфазных трансформаторов. Если последовательность фаз неправильная, в каждом цикле каждая пара фаз будет закорочена.

Это условие необходимо строго соблюдать при параллельной работе трансформаторов.

5. Тот же сдвиг фазового угла (нулевой относительный фазовый сдвиг между напряжениями вторичной линии)

Обмотки трансформатора могут быть соединены различными способами, которые создают разные величины и фазовые сдвиги вторичного напряжения.Все соединения трансформатора можно разделить на отдельные векторные группы.

Группа 1: Сдвиг нулевой фазы (Yy0, Dd0, Dz0)
Группа 2: Сдвиг фазы на 180 ° (Yy6, Dd6, Dz6)
Группа 3: Смещение фазы на 30 ° (Yd1, Dy1, Yz1 )
Группа 4: смещение фаз + 30 ° (Yd11, Dy11, Yz11)

Чтобы иметь нулевой относительный фазовый сдвиг напряжений вторичной обмотки, трансформаторы, принадлежащие к одной группе, могут быть подключены параллельно.Например, два трансформатора с подключениями Yd1 и Dy1 могут быть подключены параллельно.

Трансформаторы групп 1 и 2 можно подключать параллельно только к трансформаторам их собственной группы. Однако трансформаторы групп 3 и 4 можно подключить параллельно, изменив последовательность фаз одного из них. Например, трансформатор с подключением Yd1 1 (группа 4) можно подключить параллельно к трансформатору с подключением Dy1 (группа 3), поменяв местами чередование фаз первичных и вторичных клемм трансформатора Dy1.

Мы можем соединить только Dy1 и Dy11 , пересекая две входящие фазы и те же две выходящие фазы на одном из трансформаторов, поэтому, если у нас есть трансформатор DY11, мы можем пересекать фазы B&C на первичной и вторичной обмотках, чтобы изменить + Фазовый сдвиг 30 градусов в сдвиг -30 градусов, который будет параллелен Dy1, при условии, что все остальные пункты выше удовлетворены.

6. Те же номиналы в кВА

Если два или более трансформатора подключены параллельно, то% распределения нагрузки между ними соответствует их номиналу.Если все имеют одинаковый рейтинг, они разделят одинаковую нагрузку

Трансформаторы с разной номинальной мощностью кВА будут разделять нагрузку практически (но не точно) пропорционально своим номинальным значениям, при условии, что отношения напряжений идентичны, а процентные импедансы (при их собственном номинальном значении кВА) идентичны или очень близки в этих случаях обычно доступно более 90% суммы двух оценок.

Рекомендуется, чтобы трансформаторы, номинальные значения кВА которых различаются более чем на 2: 1, не работали постоянно параллельно.

Трансформаторы, имеющие разные номинальные значения кВА, могут работать параллельно с разделением нагрузки таким образом, чтобы каждый трансформатор нес свою пропорциональную долю от общей нагрузки. Для достижения точного разделения нагрузки необходимо, чтобы трансформаторы были намотаны с одинаковым коэффициентом вращения и чтобы Полное сопротивление всех трансформаторов должно быть одинаковым, если каждый процент выражается на базе кВА соответствующего трансформатора. Также необходимо, чтобы отношение сопротивления к реагенту во всех трансформаторах было одинаковым.

Для удовлетворительной работы циркулирующий ток для любых комбинаций соотношений и импеданса, вероятно, не должен превышать десяти процентов номинального тока полной нагрузки меньшего блока.

7. Идентичное устройство РПН и его работа

Единственный важный момент, о котором следует помнить, это то, что переключатели ответвлений должны находиться в одном положении для всех трех трансформаторов и должны проверять и подтверждать, что вторичные напряжения одинаковы.

Если необходимо изменить ответвление напряжения, все три переключателя ответвлений должны работать одинаково для всех трансформаторов.Настройки OL SF6 также должны быть идентичными. Если подстанция работает с полной нагрузкой, отключение одного трансформатора может вызвать каскадное отключение всех трех трансформаторов.

В трансформаторах Выходное напряжение может регулироваться либо переключателем ответвлений выключенной цепи (переключение ответвлений вручную), либо переключателем ответвлений под нагрузкой (автоматическое переключение).

В трансформаторе с РПН это замкнутая система со следующими компонентами:

1. АВР (автоматический регулятор напряжения) — электронное программируемое устройство).С помощью этого AVR мы можем установить выходное напряжение трансформаторов. Выходное напряжение трансформатора подается в АРН через панель LT. AVR сравнивает напряжение SET и выходное напряжение и выдает сигналы ошибки, если таковые имеются, на OLTC через панель RTCC для переключения ответвлений. Этот AVR установлен в RTCC.

2. RTCC (шкаф дистанционного переключения ответвлений) — Это панель, состоящая из АРН, дисплея положения ответвлений, напряжения и светодиодов для подъема и опускания реле ответвлений, переключателей для автоматического ручного выбора… В АВТОМАТИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ напряжение контролируется АРН.В ручном режиме оператор может увеличивать / уменьшать напряжение, изменяя ответвители вручную с помощью кнопки в RTCC.

3. Устройство РПН установлено на трансформаторе. — Он состоит из двигателя, управляемого RTCC, который меняет ответвления в трансформаторах.

Оба трансформатора должны иметь одинаковое соотношение напряжений на всех ответвлениях, и при параллельном подключении трансформаторов оно должно работать с одинаковым положением ответвлений. Если у нас есть устройство OLTC с панелью RTCC, один RTCC должен работать как ведущий, а другой должен работать как ведомый, чтобы поддерживать те же положения ответвлений трансформатора.

Однако циркулирующий ток может протекать между двумя баками, если импедансы двух трансформаторов различны или если ответвления устройства РПН (РПН) временно не совпадают из-за механической задержки. Циркулирующий ток может вызвать неисправность реле защиты.

Список литературы
  • Say, M.G. Производительность и конструкция машин переменного тока.
  • Руководство по применению, Загрузка трансформатора, Нэшвилл, Теннесси, США.
  • Торо, В.Д. Принципы электротехники.
  • Стивенсон, W.D. Элементы анализа энергосистемы.
  • MIT Press, Магнитные цепи и трансформаторы, John Wiley and Sons.

,

Условия параллельной работы трансформаторов

[ezcol_1third id = ”” class = ”” style = ””] [pageids 1] [/ ezcol_1third]

[ezcol_2third_end id = ”” class = ”” style = ””]

Параллельная работа трансформаторов

Два трансформатора соединены параллельно, это означает, что две первичные обмотки подключены к шине питания, а две вторичные обмотки подключены к нагрузочным шинам, как показано на рисунке.

Parallel Operation of Transformer

Параллельная работа трансформатора

Необходимость параллельной работы трансформаторов

  • Для питания нагрузки, превышающей номинальные параметры существующего трансформатора, два или более трансформатора могут быть подключены параллельно к существующему трансформатору.Это более экономично, если параллельно подключать очень маленький трансформатор вместо того, чтобы держать другой трансформатор большой мощности. Стоимость также меньше при покупке сверхмалого номинального трансформатора.
  • Параллельная работа трансформаторов обеспечивает большую надежность, т.е. даже при отказе или отключении одного трансформатора половина нагрузки шины может управляться с помощью сигнального трансформатора в аварийных случаях.

[/ ezcol_2third_end]

Условия параллельной работы трансформаторов

Существуют следующие условия, которые должны выполняться для успешной работы трансформаторов.

  1. Соотношение линейных напряжений двух трансформаторов должно быть одинаковым.
  2. Значение на единицу импеданса каждого трансформатора должно быть одинаковым, и у них должно быть одинаковое отношение эквивалентного реактивного сопротивления утечки к равному сопротивлению (X / R).
  3. Трансформаторы должны иметь одинаковую полярность вторичной обмотки.
  4. Трансформаторы должны иметь одинаковую последовательность фаз ( Трехфазный трансформатор )
  5. Трансформаторы должны иметь нулевой относительный фазовый сдвиг между напряжениями вторичной линии.( Трехфазные трансформаторы )

1. Коэффициенты линейного напряжения двух трансформаторов должны быть равны

.

Это условие используется, чтобы избежать неравномерной индукции ЭДС на двух вторичных обмотках. Если два трансформатора, соединенные параллельно, имеют несколько разные отношения напряжений, то из-за неравенства наведенных ЭДС во вторичных напряжениях циркулирующий ток будет течь в формате петли во вторичных обмотках. Этот ток больше тока холостого хода и будет довольно высоким из-за меньшего сопротивления утечки во время нагрузки.Когда вторичные обмотки нагружены, этот циркулирующий ток будет иметь тенденцию к неравной нагрузке на два трансформатора, и один трансформатор может быть перегружен, а другой — менее нагружен.

2) Равно на единицу полного сопротивления утечки

Если номинальные значения или линейные напряжения равны, их импеданс утечки на единицу должен быть одинаковым, чтобы обеспечить равное распределение нагрузки обоих трансформаторов. Если номиналы не равны, то трансформатор с меньшим номиналом потребляет больше тока, что приводит к неравному распределению нагрузки.Это также может привести к рассогласованию линейных напряжений из-за падений напряжения. Другими словами, для неравных оценок числовые значения их импеданса должны быть обратно пропорциональны их рейтингам, чтобы ток в них соответствовал их рейтингам.

Разница в отношении значения реактивного сопротивления к значению сопротивления импеданса приводит к разным фазовым углам токов, переносимых двумя параллельными трансформаторами. Из-за разницы фаз между напряжением и током один трансформатор может работать с высоким коэффициентом мощности, а другой трансформатор может работать с более низким коэффициентом мощности.Следовательно, реальное распределение мощности между двумя трансформаторами не пропорционально.

3) Трансформаторы должны иметь одинаковую полярность вторичной обмотки

Трансформаторы должны быть правильно подключены с учетом их полярности. Если они соединены с правильной полярностью, то две ЭДС, индуцированные во вторичной обмотке, которые находятся параллельно, будут действовать вместе и вызывать короткое замыкание между ними. Полная потеря питания и серьезное повреждение трансформаторов.

4) Трансформаторы должны иметь одинаковую последовательность фаз

В случае использования трех обмоточных трансформаторов в дополнение к вышеуказанным условиям, последовательность фаз линейных напряжений обоих трансформаторов должна быть идентична для параллельной работы. Если последовательность фаз неправильная в каждом цикле напряжения, каждая пара фаз закорачивается

5) Трансформаторы должны иметь нулевой относительный сдвиг фаз между напряжениями вторичной сети

Это условие указывает на то, что два вторичных линейных напряжения должны иметь нулевое смещение фаз, что позволяет избежать короткого замыкания между фазами двух обмоток, предусмотренного не по назначению.

Есть четыре группы, в которые классифицируются соединения трехфазных обмоток:

  • Группа 1: Смещение нулевой фазы (Yy0, Dd0, Dz0)
  • Group2: 180 0 Сдвиг фаз (Yy6, Dd6, Dz6)
  • Group3: -30 0 Сдвиг фаз (Ys1, Dy1, Yz1)
  • Group4: +30 0 Сдвиг фаз (Yd11, Dy11, Yz11)

Буквы Y, D и z обозначают соединения обмоток типа звезда, треугольник и зигзаг.Для обеспечения нулевого фазового смещения напряжений вторичной обмотки трансформаторы, принадлежащие к той же группе, могут быть подключены параллельно. Например, с Yd1 и Dy1 можно проводить параллельно. Трансформаторы групп 1 и 2 могут подключаться параллельно к их собственной группе, тогда как трансформаторы групп 3 и 4 могут подключаться параллельно, изменяя последовательность фаз одного из них. Например, трансформатор с подключением Yd11 группы 4 можно подключить параллельно к трансформатору с подключением Dy1 путем изменения чередования фаз как на первичных, так и на вторичных клеммах трансформатора Dy1.

,

Что такое параллельная работа трансформатора? — Причина и необходимое условие

Считается, что трансформатор находится в параллельной работе , когда его первичная обмотка подключена к общему источнику напряжения, а вторичная обмотка подключена к общей нагрузке.

Схема подключения при параллельной работе трансформатора показана на рисунке ниже.

parallel-operation-of-transformer

Параллельная работа трансформатора имеет ряд преимуществ, например, повышает эффективность системы, делает ее более гибкой и надежной.Но это увеличивает ток короткого замыкания трансформаторов.

В комплекте:

Причины параллельной работы

Параллельная работа трансформатора необходима по следующим причинам:

  • Наличие одного большого трансформатора для тяжелых и больших нагрузок непрактично и неэкономично. Следовательно, будет разумным решением подключить несколько трансформаторов параллельно.
  • На подстанциях полная требуемая нагрузка может обеспечиваться соответствующим количеством трансформаторов стандартного размера.В результате уменьшается резервная мощность подстанции.
  • Если трансформаторы подключены параллельно, значит, в будущем будет возможность расширения подстанции для обеспечения нагрузки, превышающей мощность уже установленного трансформатора.
  • В случае выхода из строя трансформатора в системе трансформаторов, соединенных параллельно, не будет прерывания подачи электроэнергии для основных служб.
  • Если какой-либо трансформатор в системе будет выведен из эксплуатации для его технического обслуживания и осмотра, непрерывность подачи питания не будет нарушена.

    Необходимые условия для параллельной работы

    Для удовлетворительной параллельной работы трансформатора необходимы два основных условия. Во-первых, Полярности трансформаторов должны быть одинаковыми. Другое условие: Коэффициент трансформации трансформатора должен быть одинаковым.

    Два других желательных условия следующие: —

  • Напряжение при полной нагрузке на внутреннем импедансе трансформатора должно быть одинаковым.
  • Отношение сопротивлений обмоток к реактивным сопротивлениям должно быть одинаковым для обоих трансформаторов. Это условие гарантирует, что оба трансформатора работают с одинаковым коэффициентом мощности, тем самым разделяя их активную мощность и реактивную мощность вольт-ампер в соответствии с их номинальными параметрами.

Речь идет о параллельной работе трансформатора.

,

Параллельная работа трансформаторов

Parallel transformers - Siemens Parallel transformers - Siemens Параллельные трансформаторы — Siemens

Большинство трансформаторов , установленных параллельно, имеют одинаковые кВА, передаточные числа и импедансы, что может затруднить понимание энергетиками промышленных и коммерческих объектов циркулирующих токов и нагрузки совместное использование.

Поскольку системы меняются с течением времени, а трансформаторы заменяются или добавляются, пользователям необходимо знать влияние параллельных трансформаторов с использованием различных параметров.

.

Необходимость параллельной работы двух или более трансформаторов часто возникает по следующим причинам:

Рост нагрузки , что превышает мощность существующего трансформатора
— Недостаток места (высоты) для одного большого трансформатора
— Мера безопасности (вероятность одновременного отказа двух трансформаторов очень мала)
— Использование трансформатора стандартного размера на всей установке

Общая мощность (кВА)

Общая мощность (кВА), доступная при параллельном подключении двух или более трансформаторов с одинаковым номиналом кВА, равна сумме индивидуальных номиналов, при условии, что все процентные импедансы равны, а отношения напряжений идентичны.

Трансформаторы

с разными номинальными значениями кВА будут разделять нагрузку практически (но не точно) пропорционально своим номинальным значениям, при условии, что отношения напряжений идентичны, а процентные импедансы (при их собственном номинальном значении кВА) идентичны или очень близки.

В этих случаях обычно доступно более 90% суммы двух оценок. Рекомендуется, чтобы трансформаторы, номинальные значения кВА которых отличаются более чем на 2: 1, не работали постоянно параллельно.

Условия, необходимые для параллельной работы

Все подключенные параллельно блоки должны питаться от одной сети. Неизбежные циркулирующие токи, передаваемые между вторичными цепями параллельно включенных трансформаторов, будут пренебрежимо малы при условии, что:

  • Вторичные кабели от трансформаторов до точки параллельного подключения имеют примерно одинаковую длину и характеристики
  • Изготовитель трансформатора полностью проинформирован о функциях, предназначенных для трансформаторов, так что:
    — Конфигурации обмотки (звезда, треугольник, зигзагообразная звезда) нескольких трансформаторов имеют одинаковое изменение фазы между первичным и вторичным напряжениями.
    — Короткое замыкание. полное сопротивление цепи равно или отличается менее чем на 10%
    — Разность напряжений между соответствующими фазами не должна превышать 0.4%
    — Вся возможная информация об условиях использования, ожидаемых циклах нагрузки и т. Д. Должна быть предоставлена ​​производителю с целью оптимизации потерь нагрузки и холостого хода

Общие обмотки

Fig. B21 : Phase change through a Dyn 11 transformer Fig. B21 : Phase change through a Dyn 11 transformer Рис. B21: Изменение фазы через трансформатор Dyn 11

Как описано в 4.4 «Электрические характеристики — конфигурации обмоток» , соотношение между первичной, вторичной и третичной обмотками зависит от:

  • Тип обмотки (дельта, звезда, зигзаг)
  • Подключение фазных обмоток

В зависимости от того, какие концы обмоток образуют звезду (например), звездообразная обмотка будет создавать напряжения, которые смещены на 180 ° по сравнению с теми, которые возникали, если бы противоположные концы были соединены для образования звезды.

Аналогичные изменения на 180 ° происходят в двух возможных способах соединения междуфазных катушек для формирования обмоток треугольником, при этом возможны четыре различных комбинации зигзагообразных соединений.

  • Сдвиг фаз вторичных фазных напряжений относительно соответствующих первичных фазных напряжений.

Как отмечалось ранее, это смещение (если не ноль) всегда будет кратным 30 ° и будет зависеть от двух факторов, упомянутых выше, а именно от типа обмоток и соединения (т.е.е. полярность) фазных обмоток.

Наиболее распространенным типом конфигурации обмотки распределительного трансформатора является подключение Dyn 11 (см. Рис. B21).

ИСТОЧНИК: Schneider Electric

,