Рис. 45. Схема переключателя ответвлений обмотки высшего напряжения трансформатора;
α, в и с — выводы обмоток низшего напряжения, А, В и С выводы обмоток высшего напряжения
Трансформаторы служат для повышения или понижения напряжения переменного тока. Основными частями трансформатора являются магнитопровод, набранный из листов электротехнической стали, и обмотки, изолированные от магнитопровода и друг от друга.
Конструкция трехфазного силового трансформатора небольшой мощности (400 кВ·А) показана на рис. 44. Магнитопровод 9 с обмотками 10 и 11 помешен в залитый трансформаторным маслом металлический кожух 8 с радиатором 7 для лучшего охлаждения. Выпускаются также трансформаторы с кожухом, заполненным негорючим жидким диэлектриком, и сухие трансформаторы.
При нагреве трансформатора объем его масла увеличивается, а при охлаждении — уменьшается. Поэтому трансформаторы имеют расширители, которые обеспечивают постоянное заполнение трансформатора маслом при разных режимах работы, обусловленных температурой окружающего воздуха. Расширители позволяют также уменьшить соприкосновение масла с воздухом, его окисление и увлажнение. В некоторые трансформаторы на зимнее время масло частично доливают, а в летнее — сливают. Выпускаются также трансформаторы без расширителя и с баком усиленной прочности.
Рис. 46. Соединения трехфазных обмоток: а - в звезду, б - в треугольник
Рис. 47. Группы соединений обмоток силовых трансформаторов
Для изменения числа включенных витков обмотки высшего напряжения при отключенном от сети трансформаторе внутри его бака установлен переключатель ответвлений, схема которого показана на рис. 45. Изменяя число витков обмотки высшего напряжения, можно изменить напряжение на стороне низшего напряжения в пределах ±5% от номинального (в некоторых трансформаторах имеется также ступень ±2,5%). Изготовляются также трансформаторы с регулировкой напряжения под нагрузкой.
Обмотки трансформатора могут быть соединены в звезду или треугольник (рис. 46). Имеется несколько групп соединений трансформаторных обмоток, но наибольшее распространение приобрели группы соединений трехфазных трансформаторов, показанные на рис. 47. Расшифруем для примера условное обозначение группы соединений Y/Yн — 0: трехфазный трансформатор, обмотки высшего напряжения соединены в звезду, обмотки низшего напряжения — в звезду с выведенной нулевой точкой. В группе соединения трехфазных трансформаторов приняты обозначения схемы соединения обмоток: в числителе — высшего напряжения и в знаменателе — низшего напряжения; при этом значком Δ обозначено соединение в треугольник и значком Y — соединение в звезду. Кроме того, цифрами обозначено угловое смещение вектора первичного напряжения относительно вектора вторичного напряжения, отсчитанное условно на циферблате часов.
Каждый трансформатор имеет определенную величину напряжения короткого замыкания ек, которое надо приложить к обмотке высшего напряжения, чтобы в замкнутой накоротко обмотке низшего напряжения протекал номинальный ток. В современных трансформаторах ек равно 5—10% номинального, а иногда и больше.
Для включения трансформаторов на параллельную работу должны быть соблюдены следующие условия:
номинальные напряжения обмоток высшего и низшего напряжений трансформаторов должны быть равны (допускается отклонение по коэффициенту трансформации в пределах ±0,5%);
группы соединений обмоток должны быть одинаковы;
мощность наибольшего трансформатора не должна более чем в три раза превышать мощность наименьшего трансформатора;
напряжения короткого замыкания должны быть равны.
Соблюдение этих условий необходимо, чтобы между параллельно работающими трансформаторами было правильное распределение нагрузок (соответственно их мощности) и чтобы между ними не протекали большие уравнительные токи.
Допускается отклонение напряжений короткого замыкания не более ±10% от их среднего значения. Если, например, у одного трансформатора ек равно 8%, а у другого 9%, их средние значение
Πри среднем значении напряжения короткого замыкания, равном 8,5% для параллельной работы допустимы трансформаторы, у которых ек имеет величину не более (8,54-0,1X8,5) =9,35% и не менее (8,5—0,1 X8,5) =7,65%. Таким образом, трансформаторы, имеющие ек равное 8 и 9%, для параллельной работы пригодны.
Рис. 48. Схема фазирования трансформаторов на напряжение до 380 В:
а — с заземленной нейтралью, б — с изолированной нейтралью
Перед включением на параллельную работу следует проверить совпадение фаз у включаемых трансформаторов (фазирование). При напряжении до 380 В включительно фазирование осуществляется при помощи вольтметра на двойное напряжение по схеме, показанной на рис. 48. У фазируемых трансформаторов вторичные обмотки должны иметь электрическую связь. Если фазируемые трансформаторы имеют заземленные нейтрали (рис. 48, а), то электрической связью служит цепь заземления. Если фазируемые трансформаторы не имеют заземленной нейтрали, электрическая связь создается временным металлическим соединением любой пары одноименных зажимов (на рис. 48, б между а1 и а2).
Фазирование выполняется в следующем порядке. Вольтметр на двойное напряжение поочередно подключают к зажимам каждой пары фаз фазируемых трансформаторов. При правильном совпадении фаз между одноименными фазами, соединяемыми для параллельной работы, напряжение должно быть равно нулю. Если между какими-либо двумя зажимами напряжение окажется равным линейному, а между двумя другими — двойному линейному, ранее сделанное металлическое соединение между двумя зажимами снимают и переносят на зажимы, между которыми оказалось линейное напряжение, и вновь измеряют вольтметром, пока напряжение между каждой парой зажимов не будет равно нулю.
Если при фазировании трансформаторов со схемой соединения обмоток Δ/Υ не получают нулевых показаний вольтметра, со стороны питания у фазируемого трансформатора перекрещивают любую пару фаз и повторяют фазировку. Если и после этого не получают нулевые показания вольтметра, это означает, что фазируемый трансформатор непригоден для параллельной работы.
При напряжении вторичных обмоток выше 380 В фазирование выполняют косвенным методом через измерительные трансформаторы напряжения по схеме, показанной на рис. 49.
Рис. 49. Схема фазирования трансформаторов на напряжение выше 380 В:
а — предварительная фазировка трансформаторов напряжения, б — фазировка трансформаторов посредством измерительных трансформаторов
Вначале фазируют между собой измерительные трансформаторы (рис. 49, а) при включенном шиносоединительном выключателе. Фазирование выполняется в порядке, аналогичном показанному на рис. 48, а. Затем шиносоединительный выключатель выключают (рис. 49, б), подключают ко второй системе шин фазируемый трансформатор и вновь через трансформаторы напряжения выполняют фазирование.
Фазирование при напряжении до 10 кВ может быть выполнено непосредственно на стороне высшего напряжения при помощи двух указателей высокого напряжения (рис. 50). В этом случае в один из указателей высокого напряжения вместо неоновой лампочки должно быть вставлено сопротивление 2,4 МОм. Если фазы, соединяемые для параллельной работы, совпадают, при включении между ними двух указателей высокого напряжения неоновая лампочка не должна загораться.
При напряжении выше 10 кВ фазирование выполняют только при помощи трансформаторов напряжения и вольтметра.
Рис. 50. Два указателя для фазирования трансформаторов на высоком напряжении (до 10 кВ): 1 — неоновая лампочка, 2 — сопротивление 2,4 МОм, 3 — конденсаторы, 4 — провод «магнето»
