Praca równoległa transformatorów

Praca równoległa transformatorów występuje wówczas, gdy transformatory są przyłączone do wspólnych szyn zbiorczych zarówno po stronie pierwotnej, jak i wtórnej.

Kryteria pracy równoległej są następujące :

a) kryterium I dotyczące stanu jałowego ; współpracujące transformatory pobierają z sieci wyłącznie swe prądy jałowe i nie płynie między nimi prąd wyrównawczy

b) kryterium II dotyczące stanu obciążenia : prąd rozdziela się między transformatorami proporcjonalnie do ich mocy znamionowych, przy czym prądy współpracujących transformatorów są ze sobą w fazie, a więc dodają się arytmetycznie.

Warunki prawidłowej pracy równoległej;

Warunki wynikające z kryterium I

a)- przekładnie współpracujących transformatorów muszą być sobie równe

b) - przesunięcia godzinowe muszą być zgodne

Warunki wynikające z kryterium II

c) -napięcia zwarcia współpracujących transformatorów o tych samych

napięciach znamionowych powinny mieć jednakową wartość ;

stosunek UR/Ux, czyli kształty trójkątów zwarcia powinny być jednakowe.

W praktyce najczęściej współpracują dwa transformatory.

Niedotrzymanie warunku a)

powoduje prąd wyrównawczy, którego wartość względna wynosi

u-względna wartość napięcia zasilającego

-względny uchyb przekładni odniesiony do przekładni średniej

-u_k- napięcie zwarcia %

S^I_N, S^II_N –moce znamionowe transformatora I i II

Wartość bezwzględna prądu wyrównawczego po stronie wtórnej jest jednakowa w obu transformatorach pierwotnej, natomiast po stronie pierwotnej (ze względu na różnicę przekładni) jest niejednakowa. Wobec tego z sieci zasilającej dopływa prąd dodatkowy .Prąd dodatkowy jest mały w porównaniu z prądem wyrównawczym. Odniesiony do prądu wyrównawczego jest równy względnemu uchybowi przekładni. Jeżeli różnica przekładni współpracujących transformatorów wynika z pełnego wykorzystania tolerancji zwojowej o przeciwnych znakach, to prąd wyrównawczy nie przekracza kilkunastu procent, zaś prąd dodatkowy jest rzędu 0,1% i nie da się wyodrębnić z prądu stanu jałowego.

Niedotrzymanie warunku b):

Powoduje bardzo duży prąd wyrównawczy. Najmniejsza możliwa wartość przesunięć godzinowych w układzie trójfazowym to 1h =30 ⁰. W tym przypadku przy jednakowych przekładniach napięć przewodowych geometryczna różnica napięć wynosi . Po podstawieniu , podstawiając do wyżej podanych zależności na prąd wyrównawczy i dodatkowy otrzymujemy i_w=6,84, oraz i_dod=3,54. Zabezpieczenia nadmiarowe nie dopuszczają do takiej współpracy.

Niedotrzymanie warunku c):

Powoduje nierównomierny podział obciążeń względnych zgodnie z wyrażeniem

Niedotrzymanie warunku d):

Może mieć tylko znaczenie dla transformatorów małej mocy. Jeżeli moce znamionowe są podobne to trójkąty napięć są na ogół podobne.

Podsumowując, warunki pracy równoległej zapewniają realizację wyżej podanych wymagań są następujące, aby w uzwojeniach strony wtórnej nie płynęły prądy wyrównawcze transformatory powinny odpowiadać następującym warunkom :

-napięcia znamionowe pierwotne i wtórne powinny być sobie równe.

-grupy połączeń powinny być takie same.

-jednako imienne zaciski należy podłączyć do tych samych szyn.

Grupy połączeń transformatorów

Zestawiając różne układy połączeń uzwojeń po obu stronach transformatora, otrzymuje się różne grupy połączeń transformatorów trójfazowych. M a to wpływ na charakter magnesowania rdzenia transformatora trójfazowego. W zależności od sposobu połączeń obu uzwojeń można uzyskać różne przesunięcia fazowe między napięciami wysokiego i niskiego napięcia. Kątowi 30⁰ odpowiada 1 godzina. Kąt ten jest mierzony od napięcia górnego do dolnego w kierunku zgodnym z następstwem faz czyli oznacza, o ile napięcie dolne spóźnia się w fazie względem napięcia górnego. Przy układzie połączeń w gwiazdę są tylko możliwe dwie grupy połączeń, grupa Yy0 oraz Yy6. Ze względu na pracę równoległa transformatora, konieczne jest ograniczenie różności grup połączeń. Norma PN-83/E-06040 zaleca stosowanie tylko grup połączeń :Yy0, Dy5, Yd5, Yz5, Dy11, Yd11, oraz Yz11.

Przebieg ćwiczenia:

1. Załączenie transformatorów do pracy równoległej. Jeden z zacisków strony wtórnej dołączanego transformatora należy połączyć z odpowiadającym mu zaciskiem układu szyn zbiorczych i po zasileniu strony pierwotnej sprawdza się różnicę napięć między jednoimiennymi zaciskami strony wtórnej przyłączanego transformatora a szynami zbiorczymi. Po stwierdzeniu, że różnica napięć we wszystkich fazach jest praktycznie równa zeru można załączyć ten transformator.

2. Pomiar prądów wyrównawczych w stanie jałowym.

Ø Badanie wpływu przesunięcia godzinowego na pracę równoległą dwóch jednakowych transformatorów przy obniżonym napięciu tak, aby prądy wyrównawcze nie przekraczały prądu znamionowego. Pomiary wykonać dla szeregu różniąc w przesunięciach godzinowych wtórnych sił elektromotorycznych transformatorów.

Ø Badanie wpływu zmiany przekładni zwojowej dołączanego transformatora na pracę równoległą. Pomiary wykonać dla biegu jałowego i kilku obciążeń załączając różne odczepy jednego z transformatorów przy pracy równoległej dwóch jednakowych transformatorów o takich samych grupach połączeń.