Краткие теоретические сведения. Параллельное включение нескольких трансформаторов широко применяется в электрических системах

Параллельное включение нескольких трансформаторов широко применяется в электрических системах. При параллельной работе лучше решаются вопросы расширения и резервирования мощностей подстанций, а в случае весьма больших мощностей только при условии параллельного включения возможно осуществить передачу энергии. Выбор числа параллельно включенных трансформаторов представляет собой оптимизационную задачу, так как с ростом единичной мощности стоимость суммарных потерь уменьшается, а стоимость резервирования возрастает. При параллельной работе трансформаторов справедливы соотношения:

(3.1)

При идеальной параллельной работе суммарная номинальная мощность нагрузки равна сумме номинальных мощностей параллельно работающих трансформаторов: Tα, Тβ, Тγ… , т.е. справедливо соотношение:

(3.2)

В этом случае все трансформаторы нагружаются пропорционально своей номинальной мощности. Для осуществления идеальной параллельной работы трансформаторов необходимо, чтобы уравнительные токи были равны нулю. Для нулевых уравнительных токов необходимо совпадение групп соединения трансформаторов и равенство коэффициентов трансформации:

(3.3)

Для равенства сумм номинальных мощностей токи трансформаторов должны складываться арифметически, т.е. справедливо соотношение:

(3.4)

Пренебрегая намагничивающим током, получим схему замещения параллельно-работающих трансформаторов (рисунок3.1 а).

 

а б

 

Рисунок 3.1 Схема замещения трансформаторов при их параллельной

работе – а, диаграмма ЭДС двух трансформаторов групп 0 и I

 

(3.5)

 

. (3.6)

В формуле (3.6) величины φКα и φКβ - углы между током и напряжением в треугольнике короткого замыкания. Чтобы токи совпадали по фазе, необходимо равенство нулю величины Δφк.

Из рисунка 3.1 следует, что

(3.7)

или в относительных единицах:

(3.8)

где ZК* , UК* - относительные значения сопротивлений и напряжений короткого замыкания, причем ZК* = UК*.

Таким образом, для параллельной работы трансформаторов необходимо выполнение следующих условий:

1) одинаковые группы соединения обмоток трансформаторов;

2) равные коэффициенты трансформации;

3) равные относительные значения напряжений короткого замыкания;

4) равные активные и реактивные составляющие обмоток.

Если КαКβ, то уже в режиме холостого хода по обмоткам протекают уравнительные токи, определяемые относительной разностью ΔK:

(3.9)

Отклонение величин коэффициентов трансформации трансформаторов не должны быть более чем ΔK ≤ 0,01.

Различие групп соединения вовсе не допустимо. Минимальная ЭДС ΔE при включении на параллельную работу трансформаторов соседних групп, например 0 и I , исходя из правой части рисунка 3.1, равна:

. (3.10)

При различии напряжений короткого замыкания трансформаторы нагружаются не одинаково, причем перегружается тот трансформатор, у которого напряжение короткого замыкания Uк меньше. Поэтому допускается различие в напряжениях короткого замыкания Uк не более чем на 10%.

Если углы в треугольниках короткого замыкания различны, то их токи будут складываться геометрически и допустимая мощность нагрузки также будет меньше суммы номинальных мощностей трансформаторов.

Чем больше номинальная мощность трансформатора, тем меньше активная составляющая напряжения короткого замыкания Uа, и тем больше реактивная составляющая Ux. Поэтому не рекомендуется включить на параллельную работу трансформаторы, мощности которых отличаются более чем в 3 раза, так как при большей разности мощностей будут больше отличаться активные и реактивные составляющие обмоток.