Холостой ход трехфазного трансформатора

Параллельная работа трансформаторов

Трансформаторы в сетях и подстанциях чаще всего работают параллельно. Это обеспечивает надежность в электроснабжении, дает возможность отключить трансформатор на профилактику и в аварийной ситуации. Кроме этого при изменении графика нагрузки в течение суток для повышения КПД установки включать и отключать часть трансформаторов. Для трёхфазных фазных трансформаторов ставятся при условия, выполнение которых обеспечивает нормальную работу трансформаторов.

1) Напряжения первичных и вторичных обмоток трансформаторов должны быть одинаковыми, т.е.

K _I = K _II = K _III = ….

2) Напряжения короткого замыкания параллельно работающих трансформаторов должны быть одинаковыми, т.е.

U _кI = U _кII = U _кIII.

3) Группы соединения параллельно работающих трансформаторов должны быть одинаковыми.

Кроме того, мощность параллельно работающих трансформаторов не должна отличаться более чем в три раза.

При изучении режима холостого хода однофазного трансформатора мы видим, что при подведенном синусоидальном напряжении, кривые первичной ЭДС и основного потока синусоидальны, а кривая тока х.х. не синусоидальна (кривая тока наряду с первой гармоникой содержит сильно выраженную третью гармонику). Посмотрим, как ток третьей гармоники будет влиять на различные схемы соединения трансформаторов.

Холостой ход при соединении обмоток l/l

При соединении обмоток трансформатора l/l без нулевого провода токи третьей гармоники протекать не будут, так как они в любой момент времени направлены в одну сторону.

Так как токи третьей гармоники выпадут из кривой фазных токов, то поток будет не синусоидален, т.е. в кривой потока появится поток третьей гармоники Ф ₃. Рассмотрим, как этот поток будет влиять на групповой и стержневой трансформатор при соединении их обмоток – l/l.

В групповом трансформаторе поток третьей гармоники замыкается по тому же пути, что и основной поток, т.е. по малому магнитному сопротивлению. Поэтому величина потока Ф ₃ достигает 15¸20% от основного потока. Поток Ф ₃ наводит в фазах ЭДС е ₁₃, е ₂₃ с тройной частотой f ₃ = f ₁₃, поэтому фазная ЭДС е ₂₃ достигает 40¸60% от ЭДС первой гармоники Е ₂₃ = 4,44× f ₁ W ₂ Ф ₃. ЭДС третьей гармоники накладывается на фазную ЭДС первой гармоники Е ₁. Искажая ее и увеличивая на 40-60%. Такое повышение фазной ЭДС не желательно, так как возможен пробой изоляции и перегорание потребителей рассчитанных на фазную ЭДС. Поэтому групповой трансформатор по схеме l/l не применяется.

В трехстержневом трансформаторе третья гармоника потока не может замыкаться по магнитопроводу, т.к. во всех фазах направлены в одну сторону (совпадают по фазе). Поэтому третья гармоника потока замыкается по маслу (воздуху), используя на своем пути стальные конструкции (бак, крепежные детали и т.д.). Так как магнитное сопротивление потокам третьей гармоники относительно велико, то эта гармоника потока в трехстержневом трансформаторе относительно не велика и наводимая этим потоком ЭДС так же не велика, поэтому искажение фазной ЭДС практически нет. Однако потоки третьей гармоники замыкаясь по баку и крепежным конструкциям наводят в них с тройной частотой вихревые токи, т.е. увеличивают потери в стали.

Холостой ход при соединении обмоток D/l, l/D

Так как соединение обмоток в треугольник представляет собой контур, по которому все три гармоники тока текут в одном направлении и в каждой фазе присутствует ток третьей гармоники, то кривая потока будет синусоидальной и наводимые фазные ЭДС будут также синусоидальны.

Однако соединение первичной обмотки с D невыгодно, т.к. U _ф = U _л, то изоляцию фазы необходимо выполнить на линейное напряжение (перерасход изоляционных материалов), кроме того число витков фазы рассчитывается на линейное напряжение, т.е. будет перерасход меди. Поэтому на практике применяют соединение обмоток l/D.

Соединение обмоток l/D не имеет существенного отличия от D/l. Действительно, при соединении первичной обмотки l из кривой тока холостого хода выпадает третья гармоническая тока, в силу чего поток имеет упрощенный вид. Третья гармоническая потока Ф ₃ наводит в каждой фазе вторичной обмотки третью гармоническую ЭДС – Е ₂₃, отстающей от Ф ₃ на 90°. ЭДС Е ₂₃ создает ток I ₂₃ замыкающий по вторичному контуру треугольника и отстающего от Е ₂₃ почти на 90°, так как вторичный контур обладает большим индуктивным сопротивлением.

Видим, что ток i ₂₃ находится почти в противофазе с Ф ₁₃, т.е. создает свой поток Ф ₂₃, который практически компенсирует поток Ф ₁₃. Вследствие этого кривая результирующего потока и соответственно фазная ЭДС приближаются к синусоиде.

Дата добавления: 2014-01-20