5 условий параллельной работы трансформаторов, особенности и схема

5 условий параллельной работы трансформаторов, особенности и схема

Некоторые особенности эксплуатации электрических сетей и установок требуют возможность включения нескольких устройств преобразования электроэнергии. При соблюдении условий параллельной работы силовых трансформаторов улучшаются большинство показателей электроснабжения, в том числе перегрузочная способность и надежность.

Включение по данной схеме требует проведения дополнительных работ, направленных на недопущение неправильных подключений и возникновение недопустимых режимов и аварийных ситуаций.

Чтобы обеспечить нормальную эксплуатацию оборудования, работающего в указанном режиме, требуется соблюдать несколько важных условий. Рассмотрим детальнее правила, учитывающие подобные режимы эксплуатации данных устройств.

Схему можно увеличить кликнув по ней:

Принцип равенства групп соединения обмоток

Угол сдвига фаз может различаться в разных группах соединения трансформаторных обмоток. Для каждой из групп характерен свой угол фаз по первичному и вторичному напряжению.

При параллельном соединении двух агрегатов, у которых различаются группы по соединению обмоток, резко возрастает величина силы уравнительных токов в катушках, в результате оба устройства могут выйти из строя.

При подборе трансформаторов для работы в условиях параллельного подключения, важно, чтобы указанные группы и параметры углов фаз совпадали.

Параметры номинальной мощности

Ещё одно требование, без которого параллельное подключение с обеспечением нормальной работы агрегатов невозможно – различие в значении характеристики мощности устройств не более чем в три раза.

К примеру, если у одного агрегата величина номинальной мощности составляет 1 000 кВА, то к нему можно подключать только трансформаторы со значением указанной характеристики в пределах диапазона от 400 до 2 500 кВА. Данная величина мощности не выходит за границы указанного диапазона.

Если нарушить соблюдение этого правила, аппарат с меньшими мощностными характеристиками будет работать в условиях постоянной перегрузки, что грозит его поломкой.

Подбор по номинальному напряжению катушек и коэффициенту трансформации

Для каждого трансформатора характерно определённое номинальное напряжение, на величину которого рассчитан прибор. Если на выходе каждого из параллельно подключённых устройств образуется разное значение напряжения, такая ситуация вызовет возникновение уравнительных токов.

При соединении приборов с различными характеристиками на выходе, резко возрастут нежелательные потери со снижением напряжения. Отклонение не рекомендуется превышать более чем на половину процента.

Конструкция современных трансформаторов предусматривает возможность изменения количества витков на входной и выходной катушках, с соответствующим регулированием коэффициента трансформации. Для этого используются специальные устройства – ПБВ или РПН, позволяющие выполнять указанную регулировку соответственно с отключением агрегата и непосредственно под нагрузкой.

Формула по вычислению коэффициента трансформации

Перед параллельным соединением, следует с помощью указанных устройств отрегулировать величину напряжения на выходе, чтобы обеспечить нормальную работу аппаратов.

Значение напряжения короткого замыкания

Каждый трансформатор характеризуется собственной величиной напряжения короткого замыкания, указанной в паспортных характеристиках оборудования изготовителем. Указанный параметр характеризует сопротивление обмоток и, соответственно, уровень потерь.

Прибор с меньшей величиной напряжения КЗ будет принимать большую нагрузку, с постоянным перегрузом при работе. Нормативы предусматривают допустимое отклонение между указанной характеристикой в двух аппаратах в пределах 10 процентов.

Правильность фазировки

При соединении двух трансформаторов, должны объединяться соответствующие фазы. Если фазировка выполнена неверно, возникнет короткое замыкание с полным выходом из строя обоих агрегатов.

При соблюдении перечисленных условий, параллельно подключённые трансформаторы будут работать в штатном режиме, что обеспечит исправность оборудования и предупредит опасность аварии. Чтобы исключить возможные аварийные ситуации, к выполнению подобных подключений необходимо привлекать квалифицированный персонал, прошедший профессиональное обучение и получивший допуск к работам в электроустановках с присвоением группы электробезопасности.

Соединение трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности

На рис. 2.4.12. можно изучить схему соединения трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности. Только во время однофазных или двуфазных КЗ на землю появляется ток в реле. Эту схему можно применять во время защиты от КЗ на землю. КЗ IN=0 при двухфазных и трехфазных нагрузках. Но часто ток небаланса Iнб появляется из–за погрешности трансформаторов тока в реле.

Необходимость подготовительного расчета

При повреждении 1-го из 2-ух трансформаторов не всегда может быть подобрать полностью таковой же, который на сто процентов бы соответствовал покоробленному по условиям и режимам работы. В этих случаях выбор трансформатора обосновывается по сложным подготовительным расчетам, которые демонстрируют, что обмотки обоих трансформаторов будут загружены умеренно, и ни одна из их не будет по нагрузке превосходить нагрузочную способность каждого раздельно взятого трансформатора.

Напряжение короткого замыкания

Параллельная работа трансформаторов возможна при относительном равенстве значений напряжений коротких замыканий на обмотках. Если же значения КЗ разные, то перед включением в совместную работу необходимо предварительно изменить коэффициент трансформации одного трансформаторы с помощью специального переключателя. Таким образом можно достичь компенсации перераспределенных нагрузок, которые возникают из-за различий напряжений короткого замыкания. Возникающие благодаря такому несоответствию уравнительные токи не будут перегружать трансформатор с меньшим значением напряжения КЗ.

Естественно, необходимо учесть нагрузочные способности — как отдельно у каждого электроприбора, так и во время такого мероприятия, как параллельная работа силовых трансформаторов. На режиме холостого хода, однако, различие в значениях напряжения короткого замыкания абсолютно не сказывается, потому что коэффициенты трансформации уравниваются и становятся одинаковыми. Под нагрузкой же вторичные напряжения будут разными, так как неравные падения напряжения могут привести к протеканию уравнительных токов по обмоткам, при этом у одного трансформатора уравнительный ток будет суммироваться с основным, а у второго вычитаться. Рекомендуемое соотношение мощностей наиболее мощного трансформатора к самому маломощному должно составлять не более трех к одному.

Условия, необходимые для параллельной работы

Все параллельные устройства должны питаться от одной сети.

Циркулирующий ток между вторичными цепями параллельных трансформаторов будет пренебрежительно малым при условии что:

  • вторичные кабельные соединения трансформаторов до точки параллельного включения имеют приблизительно равные длины и характеристики;
  • производитель трансформаторов полностью информирован о режиме предполагаемого применения трансформаторов и учитывает при изготовлении нижеследующее:

— конфигурации обмотки («звезда», «треугольник», «зигзаг») нескольких трансформаторов имеют одинаковый фазовый сдвиг между напряжениями первичной и вторичной обмоток;
— сопротивления короткого замыкания равны или отличаются на менее чем на 10%;
— разница напряжений между соответствующими фазами не должна превышать 0,4%;
— вся возможная информация по условиям использования, ожидаемым циклам нагрузки должна быть доведена до производителя с целью оптимизации потерь, связанных с нагрузкой, и при холостом ходе.

Чтобы отправить ответ, вы должны войти или зарегистрироваться

1 Тема от zagoskin.a 2017-07-23 17:52:04 (2017-07-23 17:55:00 отредактировано zagoskin.a)

  • zagoskin.a
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2017-07-23
  • Сообщений: 2
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Тема: Параллельное соединение ТТ

Всем доброго дня суток!
Возникла следующая проблема:
проектируемое здание (600 кВт,

1000А), подключение от ТП по 0,4 кВ, 4 точки подключения, категория надежности — II, подключение через пристенный шкаф, в котором устанавливаются автоматические выключатели и приборы учета.
присоединение сделал по стандартной схеме: во ВРУ здания два вводных шкафа со схемой «крест», номинальные токи автоматов в точках подключения (в шкафах около ТП) по 500А (для обеспечения послеаварийного режима), во ВРУ — 4х250А.
Сетевая организация не согласовывает такую схему, т.к. нет ограничения мощности: потребитель в нормальном режиме может получить 4х500А=2000А, т.е. в два раза больше, чем по ТУ.
Сейчас рассматриваю следующий вариант ограничения:
1) На каждой фазе каждой кабельной линии устанавливается дополнительный трансформатор тока
2) ТТ подключаются параллельно (см. приложенную схему), т.е. их токи должны суммироваться
3) Если сумма токов больше 1000А, срабатывает токовое реле и через независимые разцепители отключает 2 автоматических выключателя.

Читайте также  Печатный бетон своими руками

К сожалению, информации в интернете и литературе по параллельной работе ТТ очень мало и вопросы следующие:
1) будут ли адекватно суммироваться токи от ТТ в таком случае? например, при различной нагрузке кабельных линий, или если какие-то кабельные линии вообще будут отключены
2) есть ли какие-нибудь нормы, ограничивающие сдвиг фаз между секциями? (кабельные линии подключены в разным секциям и соответственно при наличии сдвига сумма токов не будет равна алгебраической)

Заранее спасибо! Я специально зарегистрировался на вашем форуме, чтобы задать этот вопрос. Все-таки именно инженеры рза больше всех работают с трансформаторами тока.

Схема для форума rzia.jpg 68.73 Кб, 1 скачиваний с 2017-07-23

You don’t have the permssions to download the attachments of this post.

2 Ответ от Александр США 2017-07-23 22:45:12

  • Александр США
  • Journeman Relay Tech/Startup Coordinator
  • Неактивен
  • Откуда: Planet Earth
  • Зарегистрирован: 2011-08-05
  • Сообщений: 1,570

Re: Параллельное соединение ТТ

К сожалению, информации в интернете и литературе по параллельной работе ТТ очень мало и вопросы следующие:
1) будут ли адекватно суммироваться токи от ТТ в таком случае? например, при различной нагрузке кабельных линий, или если какие-то кабельные линии вообще будут отключены
2) есть ли какие-нибудь нормы, ограничивающие сдвиг фаз между секциями? (кабельные линии подключены в разным секциям и соответственно при наличии сдвига сумма токов не будет равна алгебраической)

Одним из следствий самой природы ТТ является высокий импеданс вторичной обмотки. Которая подключается к априори низкому импедансу нагрузки. Это значит, в Вашем случее параллельного подключения вторичных обмоток ТТ, что в обмотке Вашего токого реле происходит геометрическое суммирование токов и циркуляции токов между ТТ нет, вернее она, теретически, есть, но игнорируется в силу малой величины. Не зная российской релейной терминологии и практики в достаточной мере, в к-ве иллюстрации, использую стандарт IEEE C.57-13.

1. Судя по приведенной Вами схеме, трудно сказать, что Ваши ТТ имеют одинаковые характеристики, за исключением КТТ и полярности подключения. Предположим, все ТТ одинаковы.
2. Предположим все ваши ТТ 1000/5 имеют С-класс равный 400 (С400). Это значит, что при кратности вторичного тока равной десяти (5А*10 = 50А) Ваш ТТ будет работать адекватно и пропорционально при импедансе нагрузки в
Zн= 400V/50A = 8 [Ohm], иными словами, даже при таком огромном импедансе в 8 ом этот ТТ будет способен развить напряжение в 400 Вольт с тем, чтобы без искажений не превышающих 10%, «продавить» сквозь 6 ом нагрузки, ток величиной 50 Ампер.
Это, в свою очередь, значит, чтобы Ваши ТТ работали нормально при КЗ в 10000 Ампер, сопротивление вторичных цепей не должно превышать 8 Ohm/
3. Если Вы попробуете провести опыт Холостого Хода на вторичной обмотке ТТ (этот метод используется часто для снятия Вольт-Амперной Характеричтики ТТ), то записывая напряжение и ток опыта, Вы увидите, что вплоть до достижения точки насыщения сердечника, ток эксперимента будет составлять от долей миллиампер, вплоть до одного-двух миллиампер.. Дальнейший рост напряжения приведет к экспоненциальному росту тока..
Это — весьма грубо — переводится в в очень высокий внутренний импеданс вторичной обмотки ТТ при работе ТТ вне режима насыщения. Не имея перед глазами таблицы со стандартными кривыми, предположу, что импеданс вторичной обмотки ТТ будет составлять десятки, если не сотни Ом. Сравните это с максимальной для данного класса ТТ, нагрузкой вторичных цепей в восемь Ом (что само по себе, очень высокая величина и должна в идеале, быть намного меньше), и станет ясно, что перераспределение вторичного тока в паралллельных ТТ не убедет иметь заметной величины и ей можно пренебречь.

Еще раз, я использовал стандарт IEEE. Европейский подход может сильно отличаться и пусть коллеги меня поправят если заметят ошибки.

Добавлено: 2017-07-23 13:45:12

1) будут ли адекватно суммироваться токи от ТТ в таком случае? например, при различной нагрузке кабельных линий, или если какие-то кабельные линии вообще будут отключены
2) есть ли какие-нибудь нормы, ограничивающие сдвиг фаз между секциями? (кабельные линии подключены в разным секциям и соответственно при наличии сдвига сумма токов не будет равна алгебраической)
Заранее спасибо! Я специально зарегистрировался на вашем форуме, чтобы задать этот вопрос. Все-таки именно инженеры рза больше всех работают с трансформаторами тока.
Схема для форума rzia.jpg 68.73 Кб, файл не был скачан.

Забыл дать конкретные ответы на Ваши вопросы:
1) Параллельные ТТ будут работать в любом из режимов, нагрузки описанном Вами. Совершенно не важно, один, или все фидеры нагружены.
2) Я не знаком с нормами регурирующими допустимую величину сдвига фаз между вторичными токами параллельных ТТ. По крайней мере, здесь я подобного не видел. Каждый ТТ имеет небольшую угловую погрешность, но она как правило, очень невелика, обычно десятые доли процента в хороших ТТ, и игнорируется. Алгебраические суммы величин в цепях переменного тока Вы врядли встретите где-либо.

Самое Главное! — Имейте в виду, что если Вы закорачиваете — с той или иной целью — ОДИН из ТТ, то вы одновременно закорачиваетеВСЕ. Ваши ТТ. Именно поэтому лично я считаю запараллеливание ТТ в защитах линий хотя и более дешевым, но крайне непрактичным и опасным подходом.

При этом, этот метод широко используется в в высокоимпедансных ДЗТ и ДЗШ..

Назначение и виды

Классический станционный трехфазный силовой трансформатор используется для преобразования высоковольтной энергии в удобную для потребителя форму. На его первичные обмотки подается высокое напряжение (6,3-10 киловольт), а на выходе получают более удобные для использования в быту 220 Вольт. Эта величина измеряется между фазами и нулевой жилой трансформатора, называемой нейтралью. Ее принято обозначать как фазное напряжение, в отличие от линейных 380 Вольт, отсчитываемых между каждой из фаз.

Трехфазные понижающие трансформаторы этого класса обеспечивают передачу тока от местной подстанции по подземному кабелю или линии электропередач непосредственно до конечного потребителя. Для этих целей используется специальный 4-хжильный кабель в бронированном сердечнике, либо воздушный провод марки СИП. По ним электрическая энергия доставляет прямо по назначению – на вводно-распределительные устройства обслуживаемых территорий и объектов.

По своему функциональному назначению 3 фазные трансформаторы подразделяются на следующие классы:

  • линейные (станционные) устройства;
  • специальные преобразовательные агрегаты.

Специальные устройства делятся на следующие виды:

  • Испытательные трансформаторы. К ним принято относить трехфазные автотрансформаторные системы.
  • Устройства, используемые для питания специальной аппаратуры: сварочных агрегатов, в частности.
  • Симметрирующие трансформаторные агрегаты.

Первые два типа применяются в исследовательских целях. Трансформаторы симметрирующие трехфазные используются для устранения перекоса фаз, возникающего в электрических сетях из-за неравномерности распределения нагрузок.

В электротехнике также встречаются варианты двухфазных трансформаторов, нередко применяемых в электронных схемах и устройствах автоматики. Они устроены так, что два выходных напряжения сдвинуты одно относительно другого на 90 электрических градусов. Чаще всего такие электротехнические решения используются в сварочном оборудовании.

Включение трансформаторов на параллельную работу

Стоит отличать данный режим (1 на рисунке ниже — трансформаторы подключены к общим шинам как со стороны ВН, так и со стороны НН) от другого, когда подключение к общим шинам есть только с высокой стороны (2 на рисунке, совместная работа), то есть к секции 10кВ подключены два транса, а с низкой стороны каждый из них питает свою секцию 0,4кВ.

Читайте также  Что можно разместить в подвале жилого дома

Если отключается один из Т (1 на рис.), то на втором происходит перегрузка, но все механизмы остаются в работе. Если же отключается один из трансов (2 на рис.) — то нагрузка либо отключается, либо переходит на резервный источник питания по АВР.

Ну и естественно расчет схем замещения для данных случаев будет разным:

  • 1 — складываем // сопротивления двигателей, затем складываем // иксы трансформаторов, а затем последовательно первое со вторым
  • 2 — суммируем ветви (двигатель плюс трансформатор), затем полученные иксы складываем параллельно

Далее буду рассматривать только схему под цифрой 1 на рисунке. Для чего же может применятся параллельная работа трансформаторов:

  • повышается надежность, так как при выходе из строя одного из трансов, потребитель не лишается энергии.
  • резервная мощность параллельно включенных трансформаторов будет больше, чем у одного большого
  • при сезонных снижениях нагрузки (зимой больше нагрузки, летом меньше) возможно отключение одного из нескольких. При этом будет обеспечен более экономичный режим работы, так как уменьшаться потери холостого хода

Все плюсы улетучиваются, если установлено два транса по причине нехватки мощности одного из-за роста нагрузки например.

Условия параллельной работы:

    Равенство номинальных напряжений первичных и вторичных обмоток. Следовательно и одинаковое число витков первичных и вторичных обмоток для всех параллельно работающих трансформаторов. Так же перед включением необходимо проверять положения ПБВ и РПН. Если всё подобрано правильно то не должны возникать уравнительные токи. Они возникают из-за неравенства коэффициентов трансформации и текут даже в режиме холостого хода. Воспользовавшись схемой аналогичной схеме замещения ТТ, можно вывести формулу уравнительного тока:

В данной формуле U’, U»; I’, I» — напряжения и токи первого и второго;

uk1, uk2 — напряжения короткого замыкания в процентах;

Избавиться от уравнительного тока можно либо переключив устройства регулировки в нужное положение, либо, устроив ремонт, добиться одного числа намотанных витков.

  • Равенство напряжений короткого замыкания. Напряжение короткого замыкания — такое напряжение, которое необходимо подать в одну из обмоток при замкнутой второй, чтобы в обеих тек номинальный ток. Данное условие необходимо выполнять потому, что отношение uk пропорционально распределению нагрузок и токов.
  • Принадлежность к одной группе присоединения
  • Отношение максимальной мощности к минимальной параллельно работающих трансформаторов должно быть не более 3 к 1. Если отношение мощности будет больше трех, то перегрузка меньшего из Тр может быть больше допустимой и целесообразнее будет вообще его отключить.
  • По ГОСТ 11677-85 ни одна из обмоток не должна быть перегружена током больше допустимого для данной обмотки
  • Если имеется РПН, то окончание переключения ответвлений должно происходить практически одновременно у всей группы. Трансформаторы с РПН мощностью ниже 1000кВА не предназначены для параллельной работы
  • Число параллельно работающих трансформаторов выбирается исходя из условия наименьших суммарных потерь холостого хода и нагрузочных потерь всех машин.
  • Первичные и вторичные обмотки соединяются параллельно. При отключении одного, на втором Т возникает перегрузка, которая должна быть учтена при отстройке уставки МТЗ.

    На // подключенных т мощностью 4 МВА и выше должна устанавливаться ДЗТ. Она производит быстрое и селективное срабатывание, отключая только поврежденное оборудование. В случае с МТЗ, при аварии со стороны НН могут отключиться оба трансформатора за счет равенства выдержек времени.

    Для более глубокого погружения в данный вопрос рекомендую прочитать книгу Г.В. Алексенко — Параллельная работа трансформаторов и автотрансформаторов (Трансформаторы, вып. 17) — 1967 года.

    Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями