3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКОВ В ОБМОТКАХ АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ
Распределение токов в обмотках обычного автотрансформатора не представляет никаких особенностей по сравнению с трансформаторами, имеющими раздельные обмотки. Наличие третьей обмотки в автотрансформаторе может давать такие сочетания нагрузок, которые заслуживают специального рассмотрения.
Рассмотрим работу автотрансформатора как в понижающем, так и в повышающем режиме для различных случаев нагрузок обмоток током. Лучше всего это уяснить па конкретном примере. Возьмем автотрансформатор типа АТДЦТГ-240000/330 [автотрансформатор трехфазный с дутьевым охлаждением, принудительной циркуляцией масла, трехобмоточный, грозоупорным, проходной (номинальной) мощностью 240 000 кВА класса напряжения 330 кВ, производства Запорожского трансформаторного завода], имеющий следующие данные:
Мощности обмоток, МВА 240/240/80
Номинальные напряжения обмоток, кВ 330/165/11
Номинальные токи обмоток, а 420/840/4 210
Схема Соединении Уоавт о /А-12-11
При рассмотрении характерных случаев распределения токов в обмотках автотрансформатора полагаем, что cos ф нагрузок всех напряжений одинаковы, а потому токи будем складывать алгебраически.
Рис. 8. Схемы различных случаев нагрузок током обмоток понижающего автотрансформатора АТДЦТГ-240000/330.
а — мощность 240 МВА передается из сети 330 кВ в сеть 165 кВ; б — мощность 240 МВА передается из сети 330 кВ в сеть 165 кВ — 160 МВА и в сеть 11 кВ— 80 МВА; в — мощность 160 МВА передается из сети 330 кВ в сеть 165 кВ и 11 кВ по 80 МВА; г — мощность 80 МВА передается из сети 330 кВ только в сеть
11 кВ.
При работе автотрансформатора в повышающем режиме следует, что при нагрузке одной из вторичных обмоток другая обмотка остается полностью или частично недогруженной.
При расчетах ранее мы принимаем cosф нагрузок обмоток автотрансформатора одинаковым. Если cosф нагрузок будет разный, то сложение токов следует производить не алгебраически, а геометрически. Для всех случаев будет справедливо уравнение токов для трехобмоточного автотрансформатора в общем виде
(9)
где I1, I2,I3 — токи обмоток ВН, ОН и НН, приведенные к 'первичной (или какой-либо другой) обмотке.
При блочной работе генератора с автотрансформатором в повышающем режиме имеется возможность использовать обмотку СН автотрансформатора для электрического соединения высоковольтных сетей, питаемых от других генераторов через двухобмоточные трансформаторы.
Рис. 10. Схема коммутации мощной электростанции с семью генераторами, подключенными к сети ВН и СН через автотрансформаторы и трансформаторы.
На рис. 10 дана схема коммутации электрической станции, имеющей четыре генератора, работающих в блоке с автотрансформаторами на сеть ВН и СН, и три генератора, работающих в блоке о двухобмоточными трансформаторами на сеть СН. Такая схема позволяет выдавать полную мощность в любую сеть, т. е. ВН или СН.
Пользование такими схемами резко снижает общую стоимость оборудования повышающих распределительных устройств станции, а потому применение их экономичности выгодно.
Сравнение технических данных автотрансформаторов с трансформаторами равных номинальных мощностей и одинакового класса напряжения показывает, что автотрансформаторы дают: значительное снижение веса — магнитопровода (почти в 2 раза), меди (~20%), масла (~20%), выемной части (25—40%), общего веса ~ на 20—25%; уменьшение почти в 2 раза потерь холостого хода и на 20—25% нагрузочных потерь; к. п. д. увеличивается на несколько десятых процента (3—5). Стоимость автотрансформаторов и эксплуатационные расходы их ниже, чем у аналогичных трансформаторов.
Отличительной особенностью автотрансформаторов, кроме рассмотренных ранее, является меньшая, чем у трансформаторов, величина напряжения короткого замыкания, что будет рассмотрено далее.
Одним из путей дальнейшего снижения весов и потерь холостого хода автотрансформаторов может быть улучшение качества электротехнической стали, полный переход на холоднокатаную сталь толщиной 0,35 мм с удельными потерями 0,45 Вт/кг и ниже (при индукции 10 кгс).
