Как подключать трансформатор на параллельную работу?

Подключение трансформаторов на параллельную работу требует соблюдения нескольких условий, чтобы обеспечить их правильное функционирование и равномерное распределение нагрузки. 

Следование этим шагам и условиям поможет обеспечить надежную и безопасную параллельную работу трансформаторов.

Вот основные шаги и условия для параллельного подключения трансформаторов:

1. Соответствие коэффициентов трансформации: У трансформаторов, подключаемых параллельно, должны быть одинаковые коэффициенты трансформации. Это необходимо для того, чтобы напряжение на их вторичных обмотках было одинаковым, что предотвращает циркуляцию токов между трансформаторами.

2. Соответствие групп соединений: Трансформаторы должны иметь одинаковые группы соединений (например, звезда-звезда, треугольник-треугольник и т.д.). Различие в группах соединений может привести к фазовым сдвигам, что создаст дополнительную нагрузку и потенциально приведет к неисправностям.

3. Схема соединения обмоток: Важно правильно соединить первичные и вторичные обмотки трансформаторов. Соединения должны быть выполнены таким образом, чтобы исключить фазовые сдвиги и неправильное распределение токов.

4. Сопротивления короткого замыкания: Трансформаторы должны иметь близкие значения сопротивлений короткого замыкания. Это нужно для того, чтобы каждый трансформатор делил нагрузку пропорционально своим номинальным мощностям.

5. Согласование фазировки: Перед параллельным подключением необходимо проверить фазировку трансформаторов, чтобы убедиться, что все фазы подключены правильно и нет фазового сдвига между ними.

Процесс подключения:

1. Проверка трансформаторов: Проверьте все вышеупомянутые параметры на соответствие. Убедитесь, что трансформаторы соответствуют друг другу по коэффициентам трансформации, группам соединений, сопротивлениям короткого замыкания и фазировке.

2. Отключение нагрузки: Перед подключением трансформаторов к сети, отключите все нагрузки от вторичных обмоток трансформаторов.

3. Соединение первичных обмоток: Подключите первичные обмотки трансформаторов к источнику питания, соблюдая правильную фазировку.

4. Соединение вторичных обмоток: Подключите вторичные обмотки трансформаторов между собой, убедившись в правильности фазировки. Обычно для этого используются специальные устройства или методы для проверки фазировки.

5. Проверка параллельной работы: После подключения, перед подачей нагрузки, проведите проверку параметров работы трансформаторов на холостом ходу и под небольшой нагрузкой, чтобы убедиться в отсутствии циркуляции токов и правильном распределении напряжения.

6. Подключение нагрузки: Если все проверки пройдены успешно и трансформаторы работают синхронно, подключите нагрузку к вторичным обмоткам трансформаторов.

Формулы, которыми следует руководствоваться при подключении трансформаторов на параллельную работу

При подключении трансформаторов на параллельную работу необходимо учитывать несколько ключевых параметров и уравнений для обеспечения правильного распределения нагрузки и предотвращения возникновения циркуляционных токов. Вот основные формулы и условия, которые следует учитывать:

1. Коэффициент трансформации (номинальное напряжение на первичной и вторичной обмотках):

где U₁ и U₂ — напряжения первичной и вторичной обмоток первого трансформатора, 

U₁′ и U₂′ — напряжения первичной и вторичной обмоток второго трансформатора. Оба трансформатора должны иметь одинаковый коэффициент трансформации.

2. Сопротивления короткого замыкания:

где Z_sc1 и Z_sc2 — сопротивления короткого замыкания первого и второго трансформаторов соответственно. Допустимо небольшое различие, но желательно, чтобы сопротивления были максимально близкими.

3. Распределение токов нагрузки между трансформаторами:

При одинаковых сопротивлениях короткого замыкания, токи нагрузки распределяются пропорционально номинальным мощностям трансформаторов:

где I₁ и I₂ — токи нагрузки через первый и второй трансформаторы соответственно,

S₁ и S₂ — номинальные мощности трансформаторов.

4. Циркуляционные токи:

Чтобы минимизировать циркуляционные токи, необходимо обеспечить равенство напряжений на вторичных обмотках:

где U₂⁽¹⁾ и U₂⁽²⁾ — напряжения на вторичных обмотках первого и второго трансформаторов соответственно.

5. Проверка фазировки:

Фазировка проверяется, чтобы убедиться в отсутствии фазового сдвига между трансформаторами. Для этого можно использовать векторную диаграмму напряжений и токов.

6. Сопротивления трансформаторов:

Если сопротивления короткого замыкания Z_sc отличаются, токи нагрузки будут распределяться по следующей формуле:

где I_total — общий ток нагрузки.

Практический пример:

Предположим, у нас есть два трансформатора с номинальными мощностями S₁ = 100 кВА и S₂ = 150 кВА, коэффициентами трансформации 10:1 и сопротивлениями короткого замыкания Z_sc1 = 0.04 и Z_sc2 =0.06.

1. Проверка коэффициентов трансформации:

Коэффициенты совпадают.

2. Проверка сопротивлений короткого замыкания:

Различие в сопротивлениях Z_sc1 и Z_sc2 незначительно.

3. Распределение токов нагрузки:

При общей нагрузке I_total = 200 А, токи распределятся следующим образом:

Следуя этим формулами и условиям, можно обеспечить корректную параллельную работу трансформаторов.

Короткое замыкание трансформатора (используется для ввода в параллельную работу)

Процедура короткого замыкания трансформатора используется для проверки и настройки перед вводом трансформаторов в параллельную работу. Она позволяет определить параметры трансформаторов, такие как сопротивление короткого замыкания, и убедиться в правильном распределении нагрузки при параллельной работе.

Процедура короткого замыкания трансформатора

1. Подготовка:

   • Убедитесь, что трансформатор отключен от сети и всех внешних нагрузок.
   • Подготовьте измерительные приборы: амперметры, вольтметры и ваттметры для измерения токов, напряжений и мощности.

2. Подключение к источнику питания:

   • Подайте напряжение на первичную обмотку трансформатора. Напряжение должно быть снижено до уровня, при котором вторичная обмотка может быть безопасно замкнута. Обычно это составляет 5-10% от номинального напряжения первичной обмотки.

3. Создание короткого замыкания на вторичной обмотке:

   • Замкните вторичную обмотку трансформатора (это можно сделать с помощью мощного выключателя или контактора, способного выдержать ток короткого замыкания).

4. Измерение параметров:

• Измерьте ток, протекающий через первичную обмотку I_sc, и напряжение на первичной обмотке U_sc.
• Измерьте мощность потерь P_sc с помощью ваттметра.

5. Вычисление параметров короткого замыкания:

• Сопротивление короткого замыкания Z_sc.
• Активное сопротивление R_sc.
• Реактивное сопротивление X_sc.

Пример расчета

Предположим, у нас есть трансформатор с номинальным напряжением первичной обмотки 10 кВ и вторичной обмотки 1 кВ. При коротком замыкании на вторичной обмотке мы измерили следующие параметры:

• Ток короткого замыкания на первичной обмотке I_sc = 10 А
• Напряжение короткого замыкания на первичной обмотке U_sc = 500 В
• Потери короткого замыкания P_sc = 1 кВт

Вычислим параметры короткого замыкания:

• Сопротивление короткого замыкания
• Активное сопротивление
• Реактивное сопротивление

Использование результатов

После проведения короткого замыкания и расчета параметров Z_sc, R_sc и X_sc для каждого трансформатора, предназначенного для параллельной работы, необходимо убедиться, что значения этих параметров достаточно близки. Это поможет гарантировать равномерное распределение нагрузки и минимизацию циркуляционных токов.

Проверка готовности к параллельной работе

Перед вводом в параллельную работу выполните следующие шаги:

1. Проверка фазировки: Убедитесь, что фазы трансформаторов совпадают. Для этого можно использовать метод «временной маркировки» или осциллограф.

2. Проверка равенства напряжений: Убедитесь, что напряжения на вторичных обмотках трансформаторов равны при одинаковой нагрузке.

3. Проверка распределения токов: Подключите трансформаторы параллельно и измерьте токи нагрузки. Убедитесь, что токи распределяются пропорционально номинальной мощности трансформаторов.

Соблюдение этих шагов и условий поможет обеспечить корректную параллельную работу трансформаторов.