Работа № 1 Тема: Исследование параллельной работы трансформаторов

Цель работы - ознакомиться с условиями параллельной работы трансформаторов и выяснить влияние разных значений коэффициентов трансформации трансформаторов и разных значений напряжения короткого замыкания (U_K3) на рас­пределение нагрузки между трансформаторами.

Задание

1. Включить на параллельную работу два трехфазных трансформатора с одинаковыми коэффициентами трансформации и одинаковыми напряжениями короткого замыкания. Нагрузить трансформаторы и выяснить распределение нагрузки между ними.

2. Включить на параллельную работу два трехфазных трансформатора с не­одинаковыми коэффициентами трансформации, но одинаковыми U_K3. Нагрузить их и выяснить распределение нагрузки между ними.

3. Включить на параллельную работу два трехфазных трансформатора с не­одинаковыми напряжениями короткого замыкания. Нагрузить их и выяснить распре­деление нагрузки между ними.

Описание работы

Включение трансформаторов на параллельную работу возможно только при соблюдении условий тождественности групп соединения обмоток трансформаторов и равенства коэффициентов трансформации (согласно ГОСТу на трансформаторы допускается различие в коэффициентах трансформации в пределах ±0,5%), а также равенства напряжений короткого замыкания (различие допускается в пределах ±10%).

Условие тождественности групп соединения обмоток

В данной работе используются трансформаторы с группой соединения обмо­ток /-12, у которых векторы вторичных линейных напряжений совпадают по фазе. Если же включить на параллельную работу трансформаторы с различными группа­ми, например, /-12 и /∆-11, то векторы вторичных линейных напряжений будут сдвинуты на угол 30°. Из-за векторной разности напряжений появится уравнитель­ный ток, превышающий номинальный в несколько раз. Поэтому параллельная рабо­та трансформаторов с различными группами соединения обмоток невозможна.

Равенство коэффициентов трансформации и напряжений короткого замы­кания - второе и третье условие параллельной работы трансформаторов.

Распределение нагрузки между трансформаторами, имеющими одинаковую мощность, K₁ =K₂ и U_K31 = U_K32 происходит поровну. Для трансформаторов, имеющих различия, нагрузка распределяется пропорционально их номинальным мощностям. Это видно из равенства падения напряжения при параллельной работе трансфор­маторов: I _t1 * Z_t1 = I _t2 * Z_{t 2} (1)

ИЛИ : I _t1 / I _t2 = Z_t1 / Z_{t 2} =(U_кз2/I_{ном т2})/(U_кз1/I_{ном т1}) (2)

Где U_кз1/I_{ном т1} = Z_{t1 ,} U_кз2 =U_{кз1 ,} I _t1 / I _t2 =I_{ном т1}/I_{ном т2}

Умножая и деля правую часть на V3*Uном получим I _t1 / I _t2 =S_{ном т1}/S_{ном т2.}

Если S_номт1=S_номт2 to I_t1 = I_t2 . т.е. нагрузка распределяется между трансформаторами по­ровну.

Распределение нагрузки между трансформаторами, имеющими К1<>К2, связано с появлением уравнительных токов, протекающих в контуре, образованном вторич­ными обмотками. Появление этих токов обусловлено неравенством вторичных э.д.с. Если пренебречь малыми активными сопротивлениями обмоток r_т1 и r_т2 при K1<K2, уравнительный ток определяется формулой

I _YP = (U₁ / K₁ - U₂/K₂)/(X_T1 - X_T2) ( 3)

При наличии нагрузки и при неравных коэффициентах трансформации на ток нагрузки будет накладываться уравнительный ток

Ï _т1 = Ï _нагр/2+ Ï _ур; Ï _{т2 =} Ï_нагр/2 - Ï_ур (4)

где Ï_нагр/2 - ток во вторичных обмотках первого и второго трансформаторов при K₁=К₂ (предполагается, что трансформаторы имеют одинаковую номинальную мощ­ность).

Из соотношения (4) видно, что трансформатор, имеющий меньший коэффи­циент трансформации, будет нагружаться больше. При значительной разнице в ко­эффициентах трансформации первый трансформатор будет перегружен, а второй недогружен. Чтобы избежать этого, различие в коэффициентах трансформации не должно превышать 0,5%.

Распределение нагрузки между двумя параллельно работающими трансфор­маторами, имеющими U_кз1 <>U_кз2, связано с неравенством Z_t1 и Z_{t 2} . Из соотношения (2) видно, что при I_ном1=I_ном2 и U_кз1 <>U_кз2, I _t1 / I _t2 =U_кз1/U_кз2 т.е. нагрузка между трансфор­маторами распределяется обратно пропорционально напряжениям короткого замы­кания, большую нагрузку принимает на себя трансформатор, имеющей меньшее U_K3.