Параллельная работа трансформаторов

Проблема параллельного включения трансформатора возникает тогда, когда один из имеющихся в наличии трансформаторов не обеспечивает достаточную мощность, необходимую потребителю. Увеличение мощности трансформаторной подстанции можно получить или заменой трансформатора более мощным, или включением параллельно первому второго трансформатора. При параллельной работе первичные обмотки трансформаторов потребляют энергию из одной сети, а вторичные обмотки питают одну и ту же нагрузку. Мощность потребителя распределится между трансформаторами равномерно, если оба параллельно работающие трансформаторы идентичны. Однако чаще всего включаются параллельно трансформаторы разной мощности. Мощность потребителя в идеальном случае должна распределяться между трансформаторами пропорционально их номинальной мощности. В противном случае один из трансформаторов будет перегружаться, а другой трансформатор будет работать в облегченном режиме.

Схема параллельного включения однофазных трансформаторов представлена на рис. 5.38.

 

Рис. 5.38

 

Ранее отмечалось то, что фазовый сдвиг между входным и выходным напряжениями трансформатора зависит от способа соединения обмоток. Если соединение обмоток трансформаторов различно, то даже при равенстве модулей выходных напряжений параллельное включение трансформаторов может привести к короткому замыканию и выходу из строя трансформаторов.

Параллельная работа трансформаторов возможна при выполнении трех условий:

1) трансформаторы должны иметь одинаковую группу соединений;

2) они должны иметь одинаковые первичные и вторичные номинальные напряжения;

3) они должны иметь одинаковые напряжения короткого замыкания.

Два первых условия исключают возможность появления значительных уравнительных токов трансформаторов, работающих
в режиме холостого хода, вызванных несовпадением фазных напряжений или неравенством амплитуд электродвижущих сил вторичных обмоток. Третье условие должно удовлетворяться для того, чтобы распределение нагрузки между двумя параллельно включенными трансформаторами было бы пропорционально их номинальным мощностям.

Для понимания процесса перераспределения нагрузки между трансформаторами, заменим их приведенными трансформаторами. Сопротивление нагрузки также приведем к первичной обмотке.

Учитывая то, что токи параллельных намагничивающих цепей малы по сравнению с номинальными токами первичных обмоток, пренебрежем этими ветвями в схемах замещения, и трансформаторы, включенные параллельно, будут представлены в эквивалентной схеме двумя сопротивлениями короткого замыкания (рис. 5.39), включенными параллельно.

 

Рис. 5.39

 

Если сопротивление короткого замыкания первого трансформатора , а второго , то ток нагрузки распределится обратно пропорционально сопротивлениям и .

.

Если напряжения короткого замыкания равны, то имеем

и ,

где - номинальная мощность первого трансформатора;

- номинальная мощность второго трансформатора;

, , - сопротивление, ток и мощность первого трансформатора;

, , - сопротивление, ток и мощность второго трансформатора.

Таким образом, мощность нагрузки между трансформаторами распределяется пропорционально их номинальным мощностям.

Параллельная работа трансформаторов может быть проанализирована с использованием внешних характеристик. Внешней характеристикой называют зависимость при постоянном входном напряжении и постоянном коэффициенте мощности нагрузки . У силовых трансформаторов при номинальном вторичном токе и коэффициенте мощности нагрузки напряжение короткого замыкания составля-
ет 5, 5…10, 5 % и падение напряжения при изменении тока нагрузки от нуля до номинального тока составляет 5…8 % номинального напряжения. В случае включения в параллельную работу трансформаторов одного типа одинаковой номинальной мощности внешние характеристики будут совпадать, и ток одного трансформатора будет всегда равен половине тока нагрузки.

Рис. 5.40

Если номинальные мощности трансформаторов различны, а напряжения короткого замыкания равны, то при номинальных токах падения напряжения в трансформаторах будут равными. Внеш­ние характеристики таких транс­форматоров представлены на рис. 5.40. Если сопротивление нагрузки увеличится вдвое, то и токи трансформаторов увеличатся вдвое.

На рис. 5.40 кривая 1 представляет собой внешнюю харак­те­ристику первого трансформатора, а кривая 2 - второго. При увеличении тока нагрузки при равенстве напряжений короткого замыкания внутреннее падение напряжения первого трансформатора происходит при номинальном токе , а второго трансформатора - , причем . Мощность нагрузки перераспределится между трансформаторами пропорционально их номинальной мощности.