3.3. Условия включения трансформаторов на параллельную работу

     В некоторых электроустановках трансформаторы работают параллельно на общую нагрузку. При этом проще решаются вопросы надежного электроснабжения потребителей; при сезонных и суточных изменениях нагрузки можно отключить часть трансформаторов, снижая потери электрической энергии; упрощается организация профилактических ремонтных работ и т.п.

     При включении трансформаторов на параллельную работу необходимо, чтобы в режиме холостого хода в их обмотках не возникали уравнительные токи, а при нагрузке общая нагрузка распределялась между ними пропорционально их номинальным мощностям. Для этого требуется соблюдение следующих условий:

     1) равенство номинальных первичных и вторичных напряжений, например, для двух параллельно работающих трансформаторов.

     U_1I = U_1II, U_2I = U_2II,
т.e. трансформаторы должны иметь одинаковые коэффициенты трансформации k_I = k_II. Практически допускается разница в коэффициентах трансформации не более ± 1,0%;

     2) тождественность групп соединения обмоток, что обеспечивает совпадение по фазе одноименных вторичных напряжений;

     3) равенство напряжений короткого замыкания U_кI% = U_кII%. Допускается отклонение напряжения короткого замыкания U_к% каждого трансформатора от среднеарифметического значения напряжений короткого замыкания всех трансформаторов не более чем на ± 10%;

     4) рекомендуется включать на параллельную работу трансформаторы, отличающиеся по мощности не более чем в 3 раза.

     При соблюдении первых двух условий исключается появление уравнительного тока при холостом ходе параллельно работающих трансформаторов

     I_ур=DU/(Z_кI + Z_кII), (1)
где DU - векторная разность вторичных напряжений трансформаторов при холостом ходе; Z_кI , Z_кII - сопротивления короткого замыкания трансформаторов.

     Уравнительный ток обусловливает неравномерную нагрузку трансформаторов, сопровождающуюся увеличением потерь мощности и нагрева.

     Третье условие необходимо соблюдать для распределения нагрузки между трансформаторами пропорционально их номинальным мощностям. Если напряжения U_к% трансформаторов не равны, то перегружается трансформатор с меньшим значением U_к%, т.е. с меньшим сопротивлением Z_к. Распределение нагрузки между двумя трансформаторами можно оценить из выражения:

     (S_I/S_II) = (S_номI/S_номII)·(U_кII%/U_кI%), (2)
где S_I, S_II - мощности нагрузки параллельно работающих трансформаторов;
S_номI, S_номII - номинальные мощности трансформаторов.

     Таким образом, как следует из (2), мощность нагрузки S_I и S_II между параллельно работающими трансформаторами распределяется обратно пропорционально их напряжениям короткого замыкания U_кI% и U_кII%. Мощность нагрузки параллельно работающего трансформатора можно определить по формуле:

     S_I = S_нг S_номI U_кII%/(S_номI U_кII% + S_номII U_кI%), (3)
где Sнг = SI + SII - мощность общей нагрузки трансформаторов.

     4. Экспериментальные исследования

     4.1. Проверка маркировки выводов обмоток

     У трехфазных трансформаторов, предназначенных для включения на параллельную работу, маркировка выводов обмоток указана, поэтому необходимо только убедиться, что она выполнена правильно.

     Прежде всего следует проверить обозначения начал и концов обмотки ВН. Для этого фазные обмотки ВН соединяют “звездой”, подключают фазу В - У к сети с напряжением 127 В (рис.2.9а) и измеряют напряжения и ЭДС U_BY, E_AX , E_CZ, U_AB, U_BC. Так как магнитный поток в среднем стержне трансформатора, где расположена обмотка фазы В - У, будет в два раза больше чем магнитные потоки в крайних стержнях и имеет противоположное им направление, то измеренные при правильной маркировке обмоток напряжения и ЭДС будут равны:

     E_BY ~ U_BY , E_XA = U_ZC ~ 0,5U_BY, U_AB = U_BC = 1,5U_BY.

     Если маркировка обмоток выполнена неправильно, то одно из напряжений U_AB или U_BC (или оба) будут равны 0,5U_BY. Например, для рис.2.9б U_AB = 0,5U_BY, U_BC = 1,5U_BY. Результаты измерений и заключение по ним записываются в табл. 2.1.

Таблица 2.1

	UbB, B	UAX, B	UCZ, B	UAB, B	UBC, B	Заключение
Трансформатор I
Трансформатор II

     Маркировку обмоток НН проверяют поочередно для каждой фазы. На рис.2.9в приведена схема для проверки маркировки фазы а - х обмотки НН (аналогично и для других фаз). При правильной маркировке фазы а - х напряжение U_Xx = U_AX - U_ax. Результаты измерений записываются в табл.2.2.

Таблица 2.2

	Uax, B	UAX, B	UXx, B	Uby, B	UBY, B	UYy, B	Ucz, B	UCZ, B	UZz, B	Заключение
Трансформатор I
Трансформатор II

     4.2. Проверка схем и групп соединений 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 (рис.2.10 и табл.П.1) Измеренные напряжения должны быть равны расчетным для заданной группы соединений.

     В данной работе следует проверить две схемы и группы соединения У/Д-11 и Д/Д-0 (студентам может быть предложено осуществить и проверить другие схемы и группы соединений). Расчетные напряжения определяются по формулам (см. табл.П.1):

     а) для группы У/Д-11

     U_bB = U_cB = U_ab (1– k_л(3)^1/2+ k_л²)^1/2, U_bC =U_ab (1+ k_л²)^1/2;

     б) для группы Д/Д-0

     U_bC = U_cB = U_ab (1– k_л + k_л²)^1/2, U_bB =U_ab ( k_л -1 ),
где k_л = U_AB / U_ab – линейный коэффициент трансформации.

     Схема измерений для трансформаторов со схемой и группой соединения обмоток У/Д-11 и Д/Д-0 приведена соответственно на рис.2.4 и на рис.2.6. Первичная обмотка (обмотка ВН) подключается к трехфазной сети с напряжением 127 В. Результаты измерений и расчетов сводятся в табл. 2.3.

Таблица 2.3