ГЛАВА ПЯТАЯ
1. ГРУППЫ СОЕДИНЕНИЯ ОБМОТОК
Схемами соединения обмоток трехфазных силовых трансформаторов, принятые ГОСТ 401-41, являются звезда (Υ) и треугольник (Δ)·
Только схема соединения обмоток еще не характеризует трансформатор, если он должен быть включен и работать параллельно с другими трансформаторами.
Для полной характеристики трансформатора, помимо других параметров, необходимо знать группу соединения его обмоток, которая определяется не только схемой соединения его обмоток (звезда или треугольник), а главным образом смещением между векторами ВН и НН одноименных фаз трансформатора.
Если вектор ОА напряжения обмотки ВН имеет вертикальное направление (рис. 5-1), то в зависимости от направления вектора Оа напряжения обмотки НН и образовавшегося между обоими векторами угла (а) определится группа соединения обмоток.
Так, например, на рис. 5-1, а угол между векторами равен 0, на рис. 5-1,б он равен а, а на рис. 5-1,в — 180°.
Угол сдвига между векторами напряжений обмоток ВН и НН зависит от схемы их соединения и от взаимного направления намотки обеих обмоток, т. е. от того, намотаны ли они в одну сторону или в противоположные.
Рис. 5-1. Угол сдвига между векторами напряжения ВН и НН.
а) а = 0; б) а; в) а = 180.
Рис. 5-2. Последовательность соединения фаз в треугольник. а) а — у. b — z, с — х; б) а — г, б-х, с-у.
В тех же случаях, когда обмотка соединена в треугольник, угол сдвига зависит также и от последовательности соединения фаз при образовании треугольника.
Рис. 5-3. Направление намотки обмоток.
а — левая; б — правая.
В зависимости от взаимного направления обмоток ВН и НН, обозначения кондов и последовательности соединения фаз треугольника (рис. 5-2) при двух принятых ГОСТ 401-141 схемах соединения обмоток (Y и Δ) может быть получено большое разнообразие групп соединения обмоток.
Для того чтобы определить направление намотки по внешнему виду, надо прежде всего знать расположение начала и конца обмотки. Согласно ГОСТ 401-41 начала фаз обмоток ВН обозначаются буквами А, В, С, а концы — X, Y, Z, а обмотки НН—соответственно а, б, с и х, у, г.
Зная начало и конец обмотки, направление ее определяется просто: если смотреть на обмотку со стороны ее начала (рис. 5-3), то при направлении витков обмотки против часовой стрелки обмотка называется левой, а при направлении витков по часовой стрелке — правой.
Для трехфазных двухобмоточных трансформаторов согласно ГОСТ 401-41 приняты следующие группы соединения обмоток и обозначения:
Υ/Υ0 —12 — обмотка ВН соединена в звезду (числитель), обмотка НН соединена в звезду с выведенным нулем (знаменатель), группа 12 (рис 5-4,а);
Υ/Δ—11— обмотка ВН соединена в звезду (числитель), обмотка НН соединена в треугольник (знаменатель), группа 11 (рис. 5-4,6);
Υ0/Δ— 11 —обмотка ВН соединена в звезду с выведенным нулем (числитель), обмотка НН соединена в треугольник (знаменатель), группа 11 (рис. 5-4,в).
Числовые значения в обозначении группы, т. е. числа 12 и 11, характеризуют угол между векторами ВН и НН в часовом обозначении.
Рис. 5-4. Схемы и группы соединения обмоток, принятые ГОСТ 401-41.
я) Υ/Υ0— 12, б) Υ/Δ — 11; е) Υ0/Δ - 11.
Если векторы напряжений одноименных фаз обмоток ВН и НН представить на часовом циферблате (рис. 5-5) так, чтобы вектор напряжения ВН (минутная стрелка) проходил через центр циферблата и цифру 12, то час, на который будет направлен вектор напряжения НН (часовая стрелка), определит группу соединения обмоток в часовом обозначении.
При соединении обмоток трансформатора в звезду и треугольник угол между векторами напряжений ВН и НН всегда кратен 30°.
Рис. 5-5. Часовое обозначение групп. а — группа II; б — группа 12.
Для определения угла смещения в градусах надо умножить часовое обозначение группы на 30.
Рис. 5-6. Векторные диаграммы для группы соединения Υ/Υ — 12.
а — системы векторов напряжений обмоток ВН и НН; б — совмещение обеих систем нулями; в — совмещение обеих систем точками А и а.
При группе 11 угол сдвига будет 11X30 = 330°, а при группе 12 — угол сдвига 12 X 30 = 360°, или 0°, т. е. при группе 12 сдвига между первичным и вторичным напряжениями одной фазы нет.
На рис. 5-6,а показана векторная диаграмма трансформатора со схемой соединения обмоток Υ/Υ с одинаковым направлением намотки обмоток ВН и НН.
При совмещении систем векторов обеих обмоток нулями (рис. 5-6,6) видно, что угол между фазными напряжениями ВН и НН равен 0°.
К такому же результату мы придем, совместив обе системы векторов точками А и а
(рис. 5-6,в). При совмещении видно, что угол сдвига между векторами линейных напряжений ВН и НН также равен нулю и, следовательно, группа имеет часовое обозначение 12.
Рис. 5-7. Векторные диаграммы группы соединения обмоток Υ/Δ—11.
а — системы векторов напряжений обмоток ВН и НН; б — совмещение обеих систем точками А и а.
На рис. 5-7 таким же путем определяется часовое обозначение обмоток, соединенных по схеме Υ/Δ. Как и в предыдущем случае, обмотки ВН и НН намотаны в одну сторону, а треугольник образован по схеме рис. 5-4,б и в. На совмещенной схеме (рис. 5-7,6) мы видим, что угловое смещение векторов ВН (АВ) и НН (ab) составляет 330°, что обозначает в часовом обозначении группу 11.
Как указывалось выше, группы соединения обмоток имеют существенное значение при включении трансформаторов на параллельную работу.
Включение на параллельную работу двух
трансформаторов с различными группами соединения обмоток приводит к появлению в трансформаторах уравнительного тока, величина которого зависит от разницы между углами сдвига векторов напряжений обоих трансформаторов.
Величина уравнительного тока определяется формулой
(5-1)
где а — угол сдвига между векторами напряжений обоих трансформаторов;
uк1 и ик2 — напряжения короткого замыкания первого и второго трансформаторов, %;
I1-I2 — номинальные токи трансформаторов.
Краткость токов при других углах сдвига между векторами напряжения трансформаторов приводится в табл. 5-1.
Таблица 5-1
Как видно, при сдвиге между векторами даже в 30° уравнительный ток превысит номинальный более чем в 5 раз.
Следовательно, ошибка в определении группы соединения обмоток при испытании трансформатора может привести к серьезной аварии при включении трансформатора на параллельную работу с трансформатором, имеющим иную группу.
