Известно, что отношение числа витков обмоток ВН и НН равно отношению напряжений обмоток трансформатора при холостом ходе. Если у правильно построенного трансформатора увеличить число витков первичной обмотки и продолжать питать его от прежней сети, напряжение на вторичной обмотке понизится, и наоборот, при уменьшении числа витков первичной обмотки напряжение на вторичной обмотке повысится. При неизменном числе витков и напряжении первичной обмотки увеличение числа витков вторичной обмотки влечет за собой повышение ее напряжения.
Одним из основных условий параллельной работы трансформаторов является равенство напряжения первичных и вторичных обмоток, а следовательно, и одинаковое для всех параллельно работающих трансформаторов отношение числа витков первичной и вторичной обмоток.
Включение на параллельную работу трансформаторов с неодинаковыми напряжениями обмоток чаще всего имеет место при включении трансформаторов после ремонта обмоток или при неправильном выборе ответвлений обмоток, а также при включении двух разных трансформаторов.
При ремонте трансформаторов часто приходится перематывать обмотки, при этом в числе витков очень легко ошибиться, так как в условиях эксплуатации не всегда бывают приспособления для проверки количества намотанных витков. Недомотав или перемотав некоторое количество витков, мы не получим равных напряжений параллельно включаемых трансформаторов.
Силовые трансформаторы должны по условиям эксплуатации допускать изменение напряжений обмоток ВН, например, в пределах ±2-2,5, или ±5%, что осуществляется при помощи регулировочных ответвлений обмоток. Эти ответвления делают обычно на обмотках ВН и подводят отводами к переключателю, находящемуся внутри бака. Переключение отводов производится переключателем при помощи привода с крышки трансформатора или же просто присоединением провода линии к тому или иному отводу ответвления обмотки, выведенному на крышку трансформатора через проходной изолятор (ввод). Иногда переключение делается на доске зажимов, находящихся внутри трансформатора под крышкой. Изменение напряжений в пределах ±2-2,5% применяется как на стороне обмоток ВН для двухобмоточных трансформаторов, так, наряду с обмоткой ВН, и на стороне обмоток СН для трехобмоточных трансформаторов. Рассмотренные нами выше случаи переключения ответвлений обмоток трансформаторов производятся без возбуждения, т. е. после отключения всех обмоток трансформатора от сети. Этот вид регулирования напряжения сокращенно называется ПБВ (переключение без возбуждения).
В последнее время как в отечественной, так и в зарубежной практике широкое применение находит регулирование напряжения путем переключения ответвлений обмоток трансформатора под нагрузкой РПН (регулирование под нагрузкой). Регулирование напряжения под нагрузкой производится в более широких пределах, чем при ПБВ, и может производиться дистанционно, а потому допускает автоматизацию, чего нельзя сделать при ПБВ. Так, например, для трансформаторов мощностью от 1 000 до 6 300 кВА регулирование напряжения при ПБВ производится в пределах ±5, или ±2-2,5%, а при РПН — в пределах ±6-1,5% от номинального, т. е. 12 ступеней регулирования по 1,5% на ступень или в пределах 18% (±9%). Для трансформаторов мощностью от 10 000 до 63 000 кВА при напряжении до 35 кз,
РПН допускает регулирование напряжения в пределах ±8-1,5% от номинального или регулирование на 24% (±12%) 16 ступенями по 1,5%.
В эксплуатации имели место факты, когда полученный с завода новый трансформатор включался на параллельную работу с другими трансформаторами при неверном положении переключателя и, таким образом, напряжение подсоединенного трансформатора отличалось от напряжения уже работающих значительно, на 5 или 10%.
Рис. 1.
а — параллельная работа двух однофазных трансформаторов; б — проверка вольтметром перед включением однофазного трансформатора на параллельную работу.
Во избежание этого проверка положения переключателей ПБВ или РПН перед включением трансформатора на параллельную работу обязательна.
Рассмотрим сначала пример параллельной работы трансформаторов с одинаковыми напряжениями первичных и вторичных обмоток. На рис. 1,а приведена схема параллельной работы двух однофазных трансформаторов Трх и Тр2. При правильной параллельной работе весь ток первого и второго трансформаторов идет на шины, откуда поступает к потребителю, т. е. при равных номинальных первичных и вторичных напряжениях обмоток в замкнутых контурах А1А2Х2Х1 и а\а2х2хх (рис. 2-1,а) сумма э. д. с. будет равна нулю и уравнительных токов не будет.
Если у второго трансформатора Тр2 один конец обмотки НН, например аb соединить с одной из шин 6 600 в, а другой (НН — х2) через вольтметр подключить к другой шине 6 600 в, то вольтметр покажет пуль (рис. 1,6). Этим методом пользуются перед включением трансформаторов на параллельную работу. Если вольтметр покажет нуль, то можно трансформаторы включать на параллельную работу, не боясь появления уравнительных токов, однако следует иметь в виду, что при различных группах соединений обмоток включаемых трансформаторов вольтметр может показать двойное напряжение. Например, при параллельной работе двух однофазных трансформаторов в случае несогласованного включения одного из них вольтметр покажет двойное напряжение.
В заключение отметим, что равенство коэффициентов трансформации является требованием необходимым, по недостаточным — требуется, кроме того еще равенство поминальных напряжений обмоток. При этом условии не будет уравнительных токов и отдаваемая трансформаторами мощность будет равна арифметической сумме мощностей обоих трансформаторов.
При включении трансформаторов с разными номинальными напряжениями и разными коэффициентами трансформации в замкнутом контуре А\А2Х2Хх обмоток ВН и контура а\а2х2хх обмоток НН (рис. 1,а) будут циркулировать токи, обусловленные разностью напряжений и сопротивлениями трансформаторов. Эти токи называются уравнительными. Уравнительные токи в замкнутых контурах обмоток являются результатом несоблюдения указанных выше условий, необходимых для параллельной работы трансформаторов. При правильной параллельной работе уравнительных токов быть не должно.
