Включение трансформаторов на параллельную работу.

Параллельная работа трансформаторов, то есть включение их на одни сборные шины ВН и НН, а также СН возможна при:

• равенстве их первичных и вторичных напряжений;

• равенстве напряжений короткого замыкания;

• одинаковом чередовании фаз;

• равенстве номеров групп соединения обмоток.

У трансформаторов, имеющих разные номинальные напряжения или разные коэффициенты трансформации, напряжение на зажимах вторичных обмоток неодинаковы. При включении таких трансформаторов на параллельную работу в замкнутых контурах первичных и вторичных обмоток возникают уравнительные токи, обусловленные разностью вторичных напряжений.

где - разность вторичных напряжений трансформаторов.

- сопротивление первого и второго трансформаторов, определяемое по формуле

где u_k%- напряжение КЗ трансформатора.

Наилучшее использование установленной мощности трансформаторов возможно только при равенстве напряжений КЗ (% или о.е.). В эксплуатации допускается включение на параллельную работу трансформаторов с отклонениями их на основном ответвлении не более чем на ±10%. Это допущение связано с технологией изготовления трансформаторов.

Не рекомендуется включение на параллельную работу трансформаторов с отношением номинальных мощностей более 1 : 3, т.к. даже при небольших перегрузках трансформаторы меньшей мощности будут больше загружаться в процентном отношении и особенно, если они имеют меньшееu_k(как правило так и есть). Поэтому при возрастании нагрузок целесообразно отключить трансформаторы меньшей мощности во избежание их недопустимой перегрузки.

Параллельная работа трансформаторов, принадлежащих к разным группам соединений обмоток, невозможна, т.к. между вторичными обмотками одноименных фаз появится разность напряжений, обусловленная углом сдвига между векторами вторичных напряжений (рисунок 2.20).

Рисунок 2.20 – векторная диаграмма напряжений вторичных обмоток трансформаторов с разными группами соединений обмоток.

Уравнительный ток при этом определяется по формуле:

Нетрудно показать, что эти токи будут достигать значений, близких к токам КЗ.

Пример: при =60⁰получим, т.е. КЗ, (если).

3. Общие вопросы энергетического оборудования

3.1. Условия возникновения и горения дуги

Размыкание электрической цепи при наличии в ней тока сопровождается электрическим разрядом между контактами. Если в отключаемой цепи ток и напряжение между контактами больше, чем критические для данных условий, то между контактами возникает дуга, продолжительность горения которой зависит от параметров цепи и условий деионизации дугового промежутка. Образование дуги при размыкании медных контактов возможно уже при токе 0,4-0,5 А и напряжении 15 В.

Рис. 3.1. Расположение в стационарной дуге постоянного тока напряжения U(a) и напряженностиЕ(б).

В дуге различают околокатодное пространство, ствол дуги и околоанодное пространство (рис. 3.1). Все напряжение распределяется между этими областями U_к,U_сд,U_а. Катодное падение напряжения в дуге постоянного тока 1020 В, а длина этого участка составляет 10^–410^–5см, таким образом, около катода наблюдается высокая напряженность электрического поля (10⁵10⁶В/см). При таких высоких напряженностях происходит ударная ионизация. Суть ее заключается в том, что электроны, вырванные из катода силами электрического поля (автоэлектронная эмиссия) или за счет нагрева катода (термоэлектронная эмиссия), разгоняются в электрическом поле и при ударе в нейтральный атом отдают ему свою кинетическую энергию. Если этой энергии достаточно, чтобы оторвать один электрон с оболочки нейтрального атома, то произойдет ионизация. Образовавшиеся свободные электроны и ионы составляют плазму ствола дуги.

Рис. 3.2. Изменение тока и напряжения при гашении дуги переменного тока в цепи

с индуктивной нагрузкой.

Проводимость плазмы приближается к проводимости металлов [у= 2500 1/(Омсм)]/ В стволе дуги проходит большой ток и создается высокая температура. Плотность тока может достигать 10 000 А/см2 и более, а температураот 6000 К при атмосферном давлении до 18000 К и более при повышенных давлениях.

Высокие температуры в стволе дуги приводят к интенсивной термоионизации, которая поддерживает большую проводимость плазмы.

Термоионизация процесс образования ионов за счет соударения молекул и атомов, обладающих большой кинетической энергией при высоких скоростях их движения.

Чем больше ток в дуге, тем меньше ее сопротивление, а поэтому требуется меньшее напряжение для горения дуги, т. е. дугу с большим током погасить труднее.

При переменном токе напряжение источника питания u_cдменяется синусоидально, так же меняется ток в цепиi(рис. 3.2), причем ток отстает от напряжения примерно на 90°. Напряжение на дугеu_д, горящей между контактами выключателя, непостоянно. При малых токах напряжение возрастает до величиныu_з(напряжения зажигания), затем по мере увеличения тока в дуге и роста термической ионизации напряжение падает. В конце полупериода, когда ток приближается к нулю, дуга гаснет при напряжении гашенияu_г. В следующий полупериод явление повторяется, если не приняты меры для деионизации промежутка.

Если дуга погашена теми или иными способами, то напряжение между контактами выключателя должно восстановиться до напряжения питающей сети -u_вз(рис. 3.2, точка А). Однако поскольку в цепи имеются индуктивные, активные и емкостные сопротивления, возникает переходный процесс, появляются колебания напряжения (рис. 3.2), амплитуда которыхU_в,maxможет значительно превышать нормальное напряжение. Для отключающей аппаратуры важно, с какой скоростью восстанавливается напряжение на участке АВ. Подводя итог, можно отметить, что дуговой разряд начинается за счет ударной ионизации и эмиссии электронов с катода, а после зажигания дуга поддерживается термоионизацией в стволе дуги.