Соединение обмоток трехфазного трансформатора в заданную группу

СОЕДИНЕНИЕ ОБМОТОК ТРЕХФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА В ЗАДАННУЮ ГРУППУ

 

Цель работы

 

Изучить устройство трехфазного трансформатора, схемы соединений его обмоток, а также методику проверки правильности маркировки выводов и соединения фазных обмоток в заданную группу.

 

 

Основные теоретические положения

Трехфазные трансформаторы имеют наиболее широкое применение в системах электроснабжения. Это связано с тем, что на электростанциях электроэнергия производится в виде системы трехфазного тока.

Трансформаторы, служащие для преобразования энергии переменного тока в электрических сетях энергетических систем (на электростанциях, подстанциях и промышленных предприятиях, в городских и сельских сетях), называются силовыми.

Устройство трехфазных и однофазных трансформаторов в целом аналогично. На рис. 2. 1 представлена наиболее широко распространенная конструкция активной части. На трех стержнях плоского магнитопровода расположены фазы обмоток ВН и НН с концентрическим относительным расположением.

 

 

Рис. 2. 1. Устройство активной части трехфазного двухобмоточного трансформатора

 

Выводы фаз обмоток ВН силового трехфазного трансформатора
обозначаются прописными буквами: начала –  А, В, С, концы –  Х, Y, Z.  Выводы фазных обмоток НН – строчными буквами: начала –  а, в, с, концы –  х, y, z (рис. 2. 1). В большинстве случаев фазные обмотки силовых трехфазных трансформаторов соединяются в звезду (Y) или треугольник (Δ ), и в некоторых случаях – в зигзаг (Z) (рис. 2. 2, а-г). Наличие вывода нейтральной точки обозначается буквой «н»: Y_н, Z_н.

 

      а)                                  б)                              в)                                 г)

 

Рис. 2. 2. Схемы соединения фаз обмоток трехфазного трансформатора с группами «0» и «11»

 

Способы соединения в звезду и треугольник известны из курса электротехники (рис. 2. 2, а-в). При соединении в зигзаг каждая фаза обмотки разбивается на две одинаковые части («равноплечий» зигзаг), которые располагаются на разных стержнях (см. обмотку НН на рис. 2. 2, г). Конец первой полуфазы на одном стержне соединен с концом второй полуфазы на другом стержне, начала вторых полуфаз обмотки соединены в одну общую потенциальную (нейтральную) точку. При таком соединении вторая полуфаза подключается по отношению к первой последовательно-встречно, обеспечивая в каждой фазной обмотке минимально возможную разность фаз (60^°) между ЭДС ее частей. При этом результирующая ЭДС фазы получается в  больше ЭДС полуфазы.

Обычно соединение в зигзаг с выводом нейтральной точки используется для вторичных обмоток НН (рис. 2. 2, г) трансформаторов распределительных сетей, преобразователей и др. Соединение в зигзаг можно рассматривать как разновидность соединения в звезду. В некоторых случаях оно имеет определенные преимущества, в частности, обладает большей устойчивостью к несимметричной нагрузке. Недостатком является то, что для создания одинакового напряжения соединенная в зигзаг обмотка должна иметь в  раз большее число витков по сравнению с обмоткой, соединенной в звезду, в связи с чем увеличивается расход обмоточного провода.

Условное буквенно-цифровое обозначение схем и групп соединения обмоток трехфазного трансформатора имеет следующую структуру: схема обмотки ВН ® схема обмотки НН ® группа, например: Δ /Y_н-11.

В системах электроснабжения предприятий в процессе эксплуатации в ряде случаев возникает необходимость в параллельной работе трансформаторов. Это может быть как кратковременная работа на период оперативных переключений, так и длительная, обусловленная технико-экономическими причинами. Для определения возможности включения силовых трансформаторов на параллельную работу необходимо знать сдвиг по фазе, который они вносят в преобразуемое напряжение, то есть, разность фаз между линейными напряжениями первичной и вторичной обмоток. Для характеристики этого сдвига вводится понятие о группе соединения обмоток. У параллельно работающих трансформаторов они должны быть одинаковы. В противном случае из-за разности фаз, обусловленной различием групп соединения, ЭДС вторичных обмоток не будут взаимно уравновешены, и по обмоткам трансформатора будет протекать недопустимо большой уравнительный ток, многократно превышающий номинальное значение. Это может привести к перегреву обмоток и выходу трансформаторов из строя.

Группой соединения обмоток трансформатора называют условное число, характеризующее сдвиг по фазе одноименных линейных напряжений обмоток ВН и НН. Это число, умноженное на 30^°, дает угол отставания в градусах векторов линейных напряжений обмотки НН по отношению к векторам соответствующих напряжений обмоток ВН. Группа соединения каждого силового трансформатора проверяется перед первым вводом в эксплуатацию или после ремонта.

Для определения группы соединения обмоток трехфазного трансформатора можно использовать мнемоническое правило – «часовой» метод, который проиллюстрируем примером. На рис. 2. 3, а-б представлены потенциальные векторные диаграммы фазных и линейных напряжений, построенные для схемы соединений обмоток Y/Z_н (рис. 2. 2, г). Представим, что пара одноименных (например, U_AB и U_ab) векторов линейных напряжений обмоток являются жестко связанными минутной и часовой стрелками на циферблате стрелочных часов. Если вектор U_AB линейного напряжения ВН («минутная стрелка») установить на «12», то вектор U_ab одноименного линейного напряжения НН («часовая стрелка») укажет группу соединений обмоток трансформатора (рис. 2. 3, в).  

 

 

       а)                   б)                              в)                  г)                   д)

 

Рис. 2. 3 Определение группы соединений обмоток трехфазного трансформатора:
а, б, г – потенциальные диаграммы векторов ВН и НН при схеме соединений обмоток Y/Z_н; в, д) – определение группы «часовым» методом

 

Различные группы можно получить сочетанием схем соединения фаз обмоток, маркировки зажимов этих фаз по стержням трехфазного трансформатора и направлением намотки. Четные группы образуются при схемах соединения обмоток Y/Y_н, Δ /Δ, нечетные – при схемах Y/Δ, Δ /Y_н Y/Z_н и др.

В качестве примера рассмотрим, как изменится группа соединения Y/Z_н-11 (рис. 2. 2, г) после циклической перемаркировки выводов обмотки НН по часовой стрелке: а, в, с ® в, с, а. При этом потенциальная диаграмма векторов НН будет иметь вид, показанный на рис. 2. 3, г. Ее общий вид остается прежним, но соответственно новой маркировке меняется обозначение векторов и соответствующая этому обозначению фаза. Из сравнения диаграмм видно, что после перемаркировки «новоименованный» вектор U_ab (рис. 2. 3, г) поменял фазу на 120^° по часовой стрелке относительно прежнего одноименного вектора (рис. 2. 3, б), что приводит к изменению группы: Y/Z_н-3.

В соответствии с ГОСТ силовые трехфазные трансформаторы изготовляются с группами соединения обмоток 0 или 11: Y/Y_н-0; Y/Δ -11; Δ /Y_н-11, Y/Z_н-11 и др. Угол отставания векторов линейных напряжений обмотки НН по отношению к векторам соответствующих напряжений обмоток ВН для группы «0» составляет 0^°, а для группы «11» – 330^°.

Четные группы образуются при однотипных схемах соединения обмоток ВН и НН (Y/Y, D/D, Z/Z), а также D/Z; нечетные – при разнотипных (Y/D, D/Y и Y/Z). У основных групп катушки фаз ВН и НН с одинаковой маркировкой выводных зажимов располагаются на одних и тех же стержнях, у производных – на различных. Производные группы соединения обмоток можно получить из основных путем перемаркировки зажимов (без изменения порядка чередования фаз).

Однофазные трансформаторы могут принадлежать только к группам «0» или «6».

К основным паспортным данным силового трехфазного трансформатора относятся: номинальная полная мощность S_н[кBA]; номинальное высшее U_ВН [кB] и низшее U_НН [кB] напряжения; ток холостого хода I₀и напряжение короткого замыкания U_к в процентах; мощность потерь холостого хода P₀ (Вт) и короткого замыкания P_к(Вт); номинальная частота тока f_н=50 Гц; группа соединения обмоток трансформатора.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: