Параллельная работа трехобмоточных трансформаторов

На электрических станциях и подстанциях широкое применение получили трехобмоточные трансформаторы, которые используются для связи различных электрических систем с неодинаковыми напряжениями, для получения нескольких напряжений, когда требуется передача электроэнергии на разные расстояния, для компенсации реактивной мощности в линии электропередачи, когда к одной из обмоток трехобмоточного трансформатора подключен синхронный компенсатор, и для многих других целей.
Трехобмоточные трансформаторы изготовляются как повышающие, так и понижающие с тремя обмотками, имеющими различные напряжения. Наиболее распространенными являются трехобмоточные трансформаторы с одной первичной и двумя вторичными обмотками. Остановимся на некоторых определениях для трехобмоточного трансформатора.
Номинальные мощности обмоток трехобмоточного трансформатора согласно ГОСТ 401-41 имеют следующие четыре исполнения, выраженные в процентах от номинальной мощности трансформатора (табл. 1).
Номинальная мощность трехобмоточного трансформатора есть номинальная мощность его наиболее мощной обмотки.
Напряжением короткого замыкания любой пары обмоток трехобмоточного трансформатора при разомкнутой третьей обмотке называется напряжение, которое при номинальной частоте следует подвести к вводам одной из обмоток данной пары при замкнутой накоротко другой обмотке, чтобы в них установились токи, соответствующие номинальной мощности трансформатора.

Таблица 1

Таблица 2

Так же как и в двухобмоточных трансформаторах, напряжение короткого замыкания выражается в процентах соответствующего данной обмотке номинального напряжения и приводится к значению номинальной рабочей температуры обмотки (75° С).
Таким образом, все три напряжения короткого замыкания трехобмоточного трансформатора вне зависимости от мощности данной обмотки приводятся к номинальной мощности трансформатора. Эти значения напряжения короткого замыкания и указываются на щитке трансформатора.
Отечественные трехобмоточные трансформаторы 110 кВ согласно ГОСТ по значениям Uк изготовляются в двух исполнениях, указанных в табл. 2.
Производственно два исполнения трехобмоточных трансформаторов следует понимать так: в обоих случаях обмотка ВН бывает наружной, т. е. наиболее удаленной от стержня магнитопровода. При первом исполнении обмотка СН расположена первой к магнитопроводу, а НН— между ВН и СН. При втором исполнении обмотка НН насажена первой к магнитопроводу, а СН находится между обмотками ВН и НН.
Трехобмоточные трансформаторы в зависимости от мощностей отдельных обмоток и значений Uк между каждой парой обмоток изготовляются согласно ГОСТ 401-41 в соответствии с табл. 3, в которой каждому исполнению присвоено условное обозначение (I, II, III).
Таблица 3

Потерями короткого замыкания трехобмоточного трансформатора, определяемыми из опытов короткого замыкания согласно ГОСТ, называются максимальные из возможных в трансформаторе потерь (за вычетом потерь холостого хода), имеющих место при номинальных первичном напряжении и частоте при различных нагрузках отдельных обмоток, когда арифметическая полусумма нагрузок всех трех обмоток равняется номинальной нагрузке трансформатора и ни одна из обмоток не нагружена выше своей номинальной мощности.
Схемы и группы соединения обмоток трехфазных трехобмоточных трансформаторов согласно ГОСТ (как указывалось ранее) имеют два исполнения Y0/Yq/A- 12-11 или Yo/A/A-11-11, а однофазных — одно 1/1/1-12-12.
Номинальные мощности и напряжения однофазных и трехфазных трехобмоточных трансформаторов согласно ГОСТ 401-41 даны в табл. 4 (однофазные) и 5 (трехфазные)
Приведенные в табл. 4 номинальные напряжения представляют собой линейные напряжения трехфазных сетей, в которых работают однофазные трансформаторы при соединении обмоток ВН и обмоток СН на 38,5 кВ звездой, а обмоток СН на 11 или 6,6 кВ и обмоток НН на все напряжения — треугольником.
Характеристики однофазных трехобмоточных трансформаторов даны в табл. 6, а трехфазных — в табл. 7.
Таблица 4
Сочетания напряжений, к в, при мощности, кВА

Продолжение табл. 4
Сочетания напряжений, кВ, при мощности, кВА

Условия параллельной работы трехобмоточных трансформаторов те же, что и двухобмоточных (см. гл. 1). В отношении трехобмоточных трансформаторов их можно формулировать следующим образом:
Номинальные напряжения обмоток ВН, СН и НН должны быть соответственно равны.
Напряжения короткого замыкания каждой пары обмоток (ВН—НН; ВН—СН; СН—НН) параллельно работающих трансформаторов должны быть соответственно равны.

ГОСТ не оговариваются и установлены техническими условиями, согласованными с заводом-изготовителем.

Группы соединений соответствующих обмоток должны быть тождественны.
Отношение номинальных мощностей соответствующих обмоток ВН, СН, НН параллельно работающих трансформаторов не должно быть более 3.
Если будут точно соблюдены эти четыре условия, то параллельная работа трех- обмоточных трансформаторов между собой или с двухобмоточными будет безупречной и в замкнутых контурах между трансформаторами не будут циркулировать уравнительные токи.
При несоблюдении условий параллельной работы появятся уравнительные токи, которые вызовут перегрузку одного трансформатора и недогрузку другого, а иногда и перегрузку обоих. Это может осложнить параллельную работу или сделать ее невозможной.
В этой главе будут рассмотрены особенности параллельной работы трехобмоточных трансформаторов. Вопросы, общие для двухобмоточных и трехобмоточных трансформаторов, когда выполнение условий не вызывает затруднений, рассматриваться не будут. К таким вопросам следует отнести в первую очередь равенство номинальных напряжений соответствующих обмоток и тождественность групп соединений обмоток трансформаторов. Нами будут рассмотрены только распределения токов нагрузки по обмоткам трансформаторов для различных случаев параллельной работы.
При параллельной работе трехобмоточных трансформаторов, так же как и при параллельной работе двухобмоточных, следует следить за тем, чтобы ни одна из обмоток параллельно работающих трансформаторов не была нагружена более ее номинальной мощности.
Допускается параллельная работа не только трехобмоточных трансформаторов между собой, но также и с двухобмоточными. При этом распределение мощностей должно быть определено каждый раз соответствующим расчетом.
Схемы различных соединений обмоток трехобмоточных трансформаторов, расположение вводов на крышке трансформатора, а также обозначение концов обмоток и регулировочных ответвлений были рассмотрены ранее.
Регулирование напряжений, служащих для компенсации изменения вторичного напряжения при нагрузке как повышающих, так и понижающих трансформаторов, производится ответвлениями в обмотках ВН и СН в пределах ±2x2,5% номинального для ПБВ (переключение без возбуждения) и в больших пределах при РПН (регулирование под нагрузкой).