Интернет журныл о промышленности в Украине

Групи з'єднання трансформаторів

  1. Умови паралельної роботи трансформаторів. Більшість трансформаторів живить споживачів паралельними...
  2. Позначення групи з'єднань
  3. Техніка побудови векторних діаграм, що застосовується для визначення групи з'єднання.

Умови паралельної роботи трансформаторів.

Більшість трансформаторів живить споживачів паралельними групами. Для включення на паралельну роботу трансформатори повинні мати:
однакові коефіцієнти трансформації . В іншому випадку між їх вторинними обмотками буде циркулювати зрівняльний струм, який навіть при невеликій різниці в коефіцієнтах трансформації може привести до пошкодження електрообладнання внаслідок перегрівання;
однакові напруги короткого замикання u до,%, інакше вони не зможуть ділити навантаження пропорційно своїм потужностям 1. Іншими словами, одні трансформатори будуть недовантажені, інші - перевантажені;
однакові групи з'єднання . Якщо групи з'єднання різні, то між відповідними векторами вторинних напруг трансформаторів, що включаються паралельно, утворюється зсув фаз . Він спричинить за собою різниця напруги. А так як в одній і тій же точці одночасно не можуть існувати різні напруги, то для їх вирівнювання між трансформаторами виникне зрівняльний струм. Як пояснено нижче, при найменшому з можливих зрушень (при різних групах з'єднання) - зсуві в 30 ° - зрівняльний струм приблизно в 5 разів перевищує номінальний струм трансформатора. При найбільшому зсуві - в 180 ° - в 20 разів.

Що таке група з'єднання?

На малюнку 1 зображено 10 трансформаторів, обмотки яких з'єднані по-різному, причому це далеко не все з можливих з'єднань. Не розглядаючи поки, в чому полягають відмінності, звернемо увагу на поміщені поруч зі схемами векторні діаграми, які розташовані в наступному порядку: зліва - векторна діаграма напруг первинної обмотки, в середині - векторна діаграма напруг вторинної обмотки, праворуч - векторні діаграми напруг обох обмоток суміщені (в годинах). Їх "центри тяжіння" перебувають в центрі циферблата годинника. Хвилинна стрілка годинника збігається з напрямком одного з векторів напруг первинної обмотки (на малюнку 1 з вектором B). Годинникова стрілка збігається з вектором напруги вторинної обмотки однойменної фази, тобто з вектором b.

Малюнок 1. Приклади освіти груп з'єднань трансформаторів.
Почала первинних обмоток позначені A, B, C, кінці X, Y, Z. Почала вторинних обмоток a, b, c кінці x, y, z.

Зверніть увагу на те, що порівнюється розташування векторів первинної і вторинної зірок. Тому в разі з'єднання обмотки в трикутник треба, перед тим як визначати групу з'єднання, вписати в трикутник зірку. Після цього, розглядаючи зірки, стрілки направляють уздовж векторів зірок в вершини B і b (A і a, C і c).

За малюнком 1 легко переконатися в тому, що кілька схем, незважаючи на відмінність у з'єднаннях, дають однаковий зсув векторів однойменних напруг, що чітко видно по відповідним їм "годинах", так як вони вказують одне і той же час.

Кілька схем, що дають однаковий зсув, утворюють групу з'єднання. Іншими словами, вторинна напруга однойменних фаз всіх трансформаторів, що мають одну і ту ж групу з'єднання, збігаються з фазі . Тому їх можна з'єднувати паралельно, не ризикуючи отримати зрівняльний струм.

Основних груп може бути дванадцять (1 ч, 2 ч, ..., 12 ч) - по числу цифр на циферблаті. Це пояснюється тим, що вектори первинних і вторинних напруг в залежності від схеми з'єднання обмоток і їх розташування на стрижнях можуть мати зрушення, кратні 30 °. Таким чином, групі 1 ч відповідає зрушення 30 °, групі 2 ч - 60 °, 3 ч - 90 °, 4 ч - 120 ° і так далі. Зрушення в 360 ° (або, що те ж, відсутність зсуву, так як 360 ° і 0 ° - це одне і те ж) має група 12 або 0 год. При зсуві 6 ч вектори напруг однойменних фаз первинних і вторинних обмоток спрямовані прямо протилежно .

Парні групи (2, 4, 6, 8, 10, 12) виходять, якщо обидві обмотки вищої напруги (ВН) і низької напруги (НН) мають однакові з'єднання - обидві в зірку або обидві в трикутник. З'єднання однієї обмотки в зигзаг - зірку при іншій обмотці, з'єднаної в трикутник, дає парні групи.

Непарні групи (1, 3, 5, 7, 9, 11) виходять, якщо одна обмотка з'єднана в зірку, інша - в трикутник, а також, якщо одна обмотка з'єднана в зигзаг - зірку, а інша - в зірку.

Позначення групи з'єднань

складається з двох частин: зліва від риски розташовані знаки або букви, що характеризують схему з'єднання обмоток, а праворуч - цифри, що вказують зрушення в часовому позначенні.

Схеми з'єднань позначають знаками і буквами. Наведемо приклади літерного позначення: Y або У - зірка, Yн або Y0 або Ун або У0- зірка з виведеною нульовою точкою; Δ або Д або D - трикутник; Z - зигзаг, Zн або Z0 - зигзаг з виведеною нульовою точкою.

Розглянемо один приклад можливих позначень групи з'єднання двохобмотувальні трансформатора, у якого обмотка ВН з'єднана в трикутник, обмотка НН - в зірку з виведеною нульовою точкою і із зсувом 11 год (330 °, так як 11 × 30 ° = 330 °) між векторами первинного і вторинного напруг однойменних фаз:

Δ / Yн - 11 або Д / Ун - 11 або Д / У0 - 11 або D / Yн - 11 або D / Y0 - 11.

З наведеного прикладу легко зрозуміти систему побудови позначень груп з'єднання двообмоткових трансформаторів. У лівій частині чисельник дробу вказує схему з'єднання обмоток вищої напруги, знаменник - нижчої напруги. Цифри в правій частині - це годинне позначення групи сполук.

Трьохобмотувальні трансформатори позначаються, наприклад, Ун / У / Д - 12 - 11 або Ун / У / Д - 0 - 11. Це означає, що обмотка ВН з'єднана в зірку з виведеною нульовою точкою. Обмотка середньої напруги (СН) з'єднана в зірку. З'єднання обмотки НН - трикутник. Перше число 12 або 0 вказує зсув в часовому позначенні між обмотками ВН і СН; друге число 11 - зсув між обмотками ВН і НН. Легко зрозуміти, що в даному прикладі зрушення між СН і НН можна позначити 11.

Кількість груп з'єднань трансформаторів обмежена стандартами. Але в практиці можна зіткнутися з усіма 12 групами і навіть з такими сполуками, коли напрямку обертання векторів ВН і НН не збігаються. Такі трансформатори не мають групи в часовому позначенні.

Помилково отримати не ту групу, яка потрібна, можна з багатьох причин, наприклад, внаслідок простий перемаркировки фаз, перехрещення фаз і тому подібного. Тому завжди необхідна перевірка групи з'єднання, а це відповідальна і складна робота. У трансформаторів, як правило, є шість (сім) висновків на кришці, а не дванадцять, тобто обмотки між собою з'єднані всередині трансформатора. У цих складних умовах перевірка групи з'єднання виконується послідовними вимірами за певною системою, яка досить повно описана в книзі Алексенко Г.В. "Паралельна робота трансформаторів і автотрансформаторів", 1967р.

Перез'єднання на кришці трансформатора можна перевести групи одну в іншу: або групи 12, 4 і 8, або 6, 10 і 2, або всі непарні групи.

Наведені тут відомості мають обмежену мета - показати широкі можливості змінювати групу з'єднання без розтину трансформатора. Техніка перез'єднання з докладними поясненнями для всіх практично можливих випадків докладно описана в вищевказаної книзі.

Техніка побудови векторних діаграм, що застосовується для визначення групи з'єднання.

На схемах обмотки чергують в такому порядку, як вони приєднані до висновків трансформатора. Це означає, що, починаючи рахунок з виведення A обмотки ВН і обходячи трансформатор в напрямку стрілки (рисунок 2, а), будемо зустрічати його висновки в наступному порядку: A, B, C, c, b, a. Саме так їх розташовують і на схемі.

Почала обмоток ВН позначають буквами A, B, C; початку обмоток НН - a, b, c. Кінці обмоток ВН позначають X, Y, Z, кінці обмоток НН - x, y, z. Домовимося розташовувати у однаково намотаних обмоток на схемах все початку вгорі, всі кінці внизу (малюнок 2, б). У обмоток різного напрямку початку будемо мати у своєму розпорядженні з різних сторін (рисунок 2, в).

У обмоток різного напрямку початку будемо мати у своєму розпорядженні з різних сторін (рисунок 2, в)

Малюнок 2. Система позначень обмоток для визначення групи з'єднань.

Вектори напруг, що відносяться до однієї і тієї ж фазі (обмотки надіті на один стрижень), паралельні. Прийнято будувати векторні діаграми для того моменту, коли потенціали A, a (B, b, C, c) вище потенціалів X, x (Y, y, Z, z).

Найменування фаз первинної обмотки і розташування їх векторів напруги визначаються первинною мережею і тому для всіх схем з'єднань однакові.

Розглянемо кілька прикладів.

1. Потрібно визначити групу сполук для схеми на малюнку 3, а. Перший крок: будуємо векторну діаграму обмотки ВН (рисунок 3, б). Другий крок: будуємо векторну діаграму обмотки НН (рисунок 3, в). Дотримуючись раніше обумовленим умовам, вектори AX, BY, CZ і ax, by, cz відповідно паралельні і спрямовані в ті ж боку, так як електрорушійні сили (е. Д. С.) Обмоток мають однакові напрямки (їх початку позначені на малюнку 3, а зверху).

) Обмоток мають однакові напрямки (їх початку позначені на малюнку 3, а зверху)

Малюнок 3. Приклади визначення групи з'єднання при включенні обох обмоток в зірку.

Третій крок: поєднуємо центр ваги векторної діаграми обмотки ВН з центром годин, направляючи вектор однієї з фаз, наприклад фази BY, на 12 год. Четвертий крок: поєднуємо центр ваги векторної діаграми НН з центром годин і дивимося, на котру годину показує вектор тієї ж фази, в нашому випадку by. Ця година і визначає собою групу з'єднання, в даному прикладі 0 або 12 (рисунок 3, г).

2. Визначення групи з'єднання для схеми на малюнку 3, д, у якій напрям обмоток по-різному, виконано за тим же планом і пояснень не потребує. В даному випадку виходить група У / У - 6.

3. Побудуємо векторні діаграми для схеми на малюнку 4, а з однаково намотаних обмотками, якщо обмотка НН з'єднана в трикутник. Векторна діаграма обмотки ВН (рисунок 4, б) має такий же вигляд, як на малюнку 3, б. Чому? Тому що вона також визначається первинною мережею. Паралельно вектору BY будуємо вектор by, направляючи його в ту ж сторону (рисунок 3, в). Потім, бачачи за схемою, що висновок b з'єднаний з висновком z, ставимо на векторній діаграмі поряд з буквою b букву z. А так як точка z належить вектору cz, проводимо через неї лінію I - I паралельно вектору CZ. Потім, бачачи, що висновок y з'єднаний з висновком a, ставимо на векторній діаграмі поряд з буквою y букву a і проводимо через неї лінію II - II, паралельну вектору AX. Точка перетину ліній II та II - II утворює вершину трикутника, відповідну з'єднанню між висновками c і x. Залишається розставити стрілки у векторів cz і ax.

Малюнок 4. Приклади визначення групи з'єднання при включенні обмотки НН в трикутник

Тепер потрібно поєднати центри тяжкості векторних діаграм обмоток ВН і НН, помістити їх в центр годин і визначити групу з'єднання. В даному випадку трансформатор має 11-ю групу, так як вектор b показує 11 год. Групу в даному випадку визначає вектор b, а не вектори a і c, так як на 12 год спрямований вектор B, а не вектори A і C.

Пояснимо, як були знайдені центри тяжкості. Центр тяжкості обмотки ВН, з'єднаної в зірку, - її нульова точка. Центр тяжкості обмотки НН, з'єднаної в трикутник, знаходять наступним побудовою: кожну сторону трикутника ділять навпіл і її середину з'єднують з протилежною вершиною. Перетин отриманих трьох ліній (медіан) і є центр ваги.

На малюнку 4, д обмотки також намотані однаково і теж з'єднані в зірку і трикутник, але вийшла група не 11 год, а 1 ч. Це пояснюється тим, що виконуючи з'єднання обмоток НН, ми на цей раз обходимо їх інакше, ніж на малюнку 4, а. У першому випадку кінець обмотки by з'єднувався з початком обмотки ax, у другому - кінець обмотки by з'єднується з початком обмотки cz. В результаті іншого напрямку обходу трикутник повернувся.

При з'єднанні обмоток НН в трикутник ми орієнтувалися по веторам обмотки ВН, причому, як вже згадувалося, вони зображували напруги мережі живлення. Іншими словами, вершини трикутника векторів A, B, C були задані.

При з'єднанні обмоток ВН в трикутник ця умова також необхідно дотримуватися, звідки випливає, що при будь-якому поєднанні обмоток ВН - і в зірку (рисунок 5, а), і в трикутник (рисунок 5, б і в) - точки A, B, C на векторних діаграмах розташовуються однаково: це мережа. Однак напрямок векторів при з'єднанні в трикутник може бути по-різному. Воно визначається порядком виконання з'єднань.

Воно визначається порядком виконання з'єднань

Малюнок 5. Розташування векторів при з'єднанні в трикутник обмоток ВН.

Дійсно, на малюнку 5, б з'єднання виконано від обмотки B до обмотці C, а від неї до обмотці A, чому і відповідає напрямок стрілок на векторній діаграмі.

На малюнку 5, в з'єднання виконано в іншому порядку: від обмотки B до обмотці A і від неї до обмотці C. Тому напрямок стрілок на векторній діаграмі змінилося на протилежне.

1 Ставлення потужностей паралельно включених трансформаторів не повинно бути більше 1: 3. В іншому випадку навіть невеликі абсолютні перевантаження паралельно працюючих трансформаторів можуть виявитися в процентному відношенні для малих трансформаторів неприпустимо великими.

Джерело: Камінський Є. А., "Зірка, трикутник, зигзаг" - 4-е видання, перероблене - Москва: Енергія, 1977 - 104с.

Що таке група з'єднання?
Чому?