Условия параллельной работы

Необходимость параллельной работы трансформаторов

Под параллельной работой двухобмоточных трансформаторов понимается работа трансформаторов (двух, трех или более) при параллельном соединении как первичных, так и вторичных обмоток.
Параллельная работа нескольких трансформаторов имеет ряд следующих технических и экономических преимуществ по сравнению с работой одного мощного трансформатора:
а) надежность снабжения потребителей электроэнергией, так как выход из строя одного из трансформаторов не лишает потребителей энергии. Нагрузка выбывшего трансформатора может быть временно принята полностью или частично оставшимися трансформаторами;
б) резервная мощность трансформаторов при их параллельном включении будет значительно меньшей, чем при питании потребителей от одного мощного трансформатора;
в) в периоды снижения нагрузок (в течение суток или весеннего и летнего сезона) в энергетических системах — на повышающих, понижающих или на районных трансформаторных подстанциях,— часть трансформаторов может быть отключена, что обеспечит более экономичный режим работы подстанции за счет уменьшения потерь холостого хода трансформаторов и их загрузки на максимальный к. п. д.;
г) Постепенное развитие подстанций. При подключении новых потребителей электрической энергии увеличение трансформаторной мощности может быть выполнено дополнительным включением одного или нескольких трансформаторов на параллельную работу. Это особенно необходимо на районных понижающих подстанциях, снабжающих энергией большие промышленные районы. Новое строительство, электрификация различных отраслей народного хозяйства, расширение действующих предприятий требуют из года в год увеличения мощностей электрических установок, а следовательно, и большего отпуска электроэнергии районными подстанциями.
Следует строго отличать параллельную работу трансформаторов от совместной, когда они включены лишь одной стороной на общие шины. На рис. 1-1 показаны различные примеры включения трансформаторов одной стороной на общие шины. На рис. 1-1,а показана совместная работа двух повышающих трансформаторов, когда первичные обмотки их включены на общие шины 6 300 в, а вторичные работают раздельно; на рис. 1,1,б — совместная работа трех понижающих трансформаторов, включенных со стороны первичных обмоток (ВН) на общие шины 110 000 в, а вторичные обмотки работают раздельно, а на рис. 1-1,в — совместная работа двух повышающих трансформаторов, включенных вторичными обмотками на общие шипы 121 000 в, в то время как их первичные обмотки электрически не связаны.

Рис. 1-1. Различные виды совместной работы трансформаторов
а — совместная работа повышающих трансформаторов со стороны обмоток НН б — совместная работа повышающих трансформаторов со стороны обмоток ВН; в — совместная работа повышающих трансформаторов со стороны обмоток BН.
Совместная работа трансформаторов, т. е. случаи, когда трансформаторы одной из своих обмоток (безразлично какой) работают на общие шины, нами рассматриваться не будут. Ниже будут рассмотрены различные случаи параллельной работы трансформаторов, т. е. когда первичные и вторичные обмотки трансформаторов соединены параллельно (рис. 1-2).

Рис. 1-2. Параллельная работа четырех трансформаторов.

Условия параллельной работы трансформаторов

При параллельной работе двухобмоточных трансформаторов нагрузка между ними будет распределяться пропорционально их номинальной мощности лишь при следующих условиях:
Номинальные напряжения первичных и вторичных обмоток трансформаторов должны быть соответственно равны.
Напряжения короткого замыкания должны быть равны.
Группы соединений обмоток трансформаторов должны быть тождественны, т. е. параллельно работающие трансформаторы должны принадлежать к одной группе.
Кроме того, согласно ГОСТ отношение наибольшей номинальной мощности к наименьшей не должно превышать 3:1.
Суммарная нагрузка параллельно включенных трансформаторов согласно ГОСТ должна быть такова, чтобы ни один из трансформаторов не был нагружен более его нагрузочной способности. ГОСТ допускает параллельную работу трансформаторов и при неполном равенстве номинальных напряжений и напряжений короткого замыкания при условии, чтобы ни один из параллельно включенных трансформаторов не был нагружен более его нагрузочной способности.
Согласно новому ГОСТ, имеются следующие три указания, относящиеся к параллельной работе трансформаторов:
Допускается параллельная работа двухобмоточных трансформаторов и трехобмоточных трансформаторов между собой на всех трех обмотках, а также двухобмоточных с трехобмоточными, если предварительным расчетом установлено, что пи одна из обмоток параллельно соединенных трансформаторов не нагружается выше ее нагрузочной способности на тех ответвлениях и в тех режимах, в которых предусматривается параллельная работа.
Параллельная работа трансформаторов с отношением номинальных мощностей больше чем 3 не рекомендуется.
При параллельной работе трансформаторов с РПН (РПН— регулирование напряжения путем переключения ответвлений обмотки трансформатора под нагрузкой), имеющих дистанционное ручное или автоматическое управление, их приводы должны обеспечивать при подаче команды на переключение практически одновременное окончание процесса переключения с одного ответвления па другое для всех параллельно работающих трансформаторов.
Трансформаторы с РПН мощностью ниже 1 000 кВА не предназначены для параллельной работы.

Ещё по теме:

Параллельная и совместная работа трансформаторов

При установке на подстанциях двух и более трансформаторов при малых нагрузках выгоднее использовать один трансформатор, а при увеличении нагрузки подключить один трансформатор на параллель. Параллельная работа – эта такая схема подключения, при которой одноименные выводы как вторичной, так и первичной обмотки соединены между собой. Соединение либо только первичных обмоток, либо только вторичных обмоток называется совместной работой. Для подключения необходимо соблюдать следующие условия:

1) Первичные и вторичные номинальные напряжения трансформаторов должны быть равны U1ном = U1’ном; U2ном = U2’ном;

2) Активные и индуктивные потери напряжения трансформаторов должны быть равны, что приводит к равенству напряжений КЗ трансформаторов.Uк.з. 1 = Uк.з. 2;

3) Одинаковая схема соединения обмоток (группы);

4) Отношение номинальных мощностей должны быть не более 1:3.

— При несоблюдении 1 и 3 условий в контурах обмоток трансформатов возникают уравнительные токи, которые приводят к перегрузке 1-го трансформатора и недогрузке второго.

— При несоблюдении только 3 условия, эти токи имеют недопустимо большие значения.

— При несоблюдении 2 условия трансформаторы загружаются неравномерно.

Наилучшее использование установленной мощности трансфор­маторов может быть только при равенстве напряжений КЗ. Одна­ко в эксплуатации допускается включение на параллельную рабо­ту трансформаторов с отклонением напряжений КЗ от их средне­го значения, но не более чем на ±10 %. Это допущение связано с тем, что при изготовлении трансформаторов возможно отступле­ние в размерах обмоток, влияющих на UКЗ (в пределах производ­ственных допусков). Не рекомендуется включение на параллельную работу транс­форматоров с отношением номинальных мощностей более трех. Объясняется это тем, что даже при небольших эксплуатационных перегрузках трансформатор меньшей мощности может оказаться сильно перегруженным в процентном отношении, особенно в том случае, если у него меньше £/кз. Параллельная работа трансформаторов, принадлежащих к раз­ным группам соединений, невозможна по той причине, что меж­ду их вторичными обмотками возникает напряжение, обуслов­ленное углом сдвига ср между векторами вторичных напряжений. Уравнительные токи, загружая обмотки трансформаторов, уве­личивают потери энергии и снижают суммарную мощность под­станции, поэтому прохождение их нежелательно. У трансформато­ров, включаемых на параллельную работу, коэффициенты транс­формации не должны отличаться более чем на ±0,5%. Различие в значениях напряжений КЗ трансформаторов обус­ловливает распределение между ними общей нагрузки пропорци­онально их номинальным мощностям и обратно пропорциональ­но напряжениям КЗ. Допускается параллельная работа двухобмоточных трансфор­маторов между собой, трехобмоточных трансформаторов между собой на всех трех обмотках, а также двухобмоточных с трехобмоточными, если предварительным расчетом установлено, что ни одна из обмоток параллельно соединенных трансформаторов не нагружается выше ее нагрузочной способности на тех ответвле­ниях и в тех режимах, в которых предусматривается параллель­ная работа. Параллельная работа трансформаторов с отношением номи­нальных мощностей больше 3:1 не рекомендуется. Трансформаторы с РПН при дистанционном или ручном управ­лении должны допускать параллельную работу между собой. При параллельной работе или автоматическом подключении на параллельную работу трансформаторов с РПН и автоматиче­ском управлении на подстанции должны быть предусмотрены ме­роприятия, исключающие возможность такого рассогласования ступеней напряжения параллельно работающих трансформаторов, которое привело бы к нагрузке обмотки одного из этих трансфор­маторов, превышающей ее нагрузочную способность.

Экономически целесообразный режим

Определение экономически целесообразного числа параллельно включенных трансформаторов. На подстанциях с двумя и более трансформаторами в зависимости от суммарной нагрузки выгодно иметь на параллельной работе такое число трансформаторов, при котором актив­ные потери холостого хода Рх всех включенных трансформаторов и актив­ные потери короткого замыкания Рк будут наименьшими. Потери Рх не за­висят от нагрузки, они всегда одина­ковы. Потери же Рк изменяются про­порционально квадрату тока, увеличи­ваясь от нуля до полных потерь, когда загрузка возрастает соответственно от нуля до номинальной мощности. На практике экономически целесообразные режимы работы реализуются редко. Это обусловлено относительно небольшим экономическим эффектом и усложнением эксплуатации из-за частых включений – отключений одного из тр-ров.

Под параллельной работой этих устройств понимают их совместную работу на шины, к которым подключен потребитель. Питание по высокой стороне, трансформаторы могут получать от разных источников, однако, общность режима работы заключается в питании секций шин имеющих электрическую связь.

Ниже приведены несколько основных условий, соблюдением которых достигается нормальная работа электрооборудования:

Первое и пожалуй, наиболее важное — это соответствие фазировки двух трансформаторов. При несоблюдении этого условия, и включении их на одни шины произойдет междуфазное короткое замыкание. Фазировка высоковольтного оборудования выполняется довольно легко, по цепям вторичного напряжения, снимаемым с обмоток трансформаторов напряжения.

Вторым непременным условием параллельной работы этих электрических машин, является равенство первичных и вторичных напряжений. Тут все предельно понятно: нельзя включить трансформатор на напряжение, которое не соответствует его классу изоляции.

Из этого же условия вытекает равенство коэффициентов трансформации (согласно Правил Технической Эксплуатации Электроустановок Потребителей (ПТЭЭП), разница между ними должна быть в диапазоне ±0,5%). Так как коэффициент трансформации это отношение вторичного напряжения к первичному, а они у нас равны, то и сам коэффициент одинаков.

Третьим условием является равенство напряжений короткого замыкания. Термин напряжение короткого замыкания характеризует потери в обмотках трансформатора. Чем выше Uкз, тем больше сопротивление обмотки.

Соответственно, трансформатор, имеющий меньшее Uкз, будет “брать” на себя больше нагрузку и работать с постоянным перегрузом. Максимальное допустимое различие этих показателей, также регламентированное ПТЭЭП (п. 2.1.19) — не более 10%.

Четвертое условие – одинаковые группы соединения обмоток. Его невыполнение приведет к появлению уравнительных токов, так как фазы будут сдвинуты на определенный угол.

Соотношение мощностей, параллельно подключаемых трансформаторов, должно различаться не более чем в три раза. В противном случае, менее мощный трансформатор будет работать с перегрузом.

Соблюдение перечисленных выше основных условий позволит работать оборудованию в номинальном режиме, что повысит уровень надежности электроснабжения потребителя.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *