Методика определения групп трансформаторов.

Рассмотрим одну фазу трёхфазного трансформатора. Если обмотки низкого и высокого напряжения намотаны в одну сторону, то есть или по левой или по правой винто-

Рисунок 2.1.7- Группы соединений однофазного трансформатора

вой линии, верхние зажимы обмоток принять за их начала, а нижние за их концы, то ЭДС (векторы) индуктируемые в обмотках, во-первых, параллельны, т.к. индуктируются одним и тем же потоком, а во-вторых, направлены в одну сторону. Если зажимы обмотки НН перемаркировать, то Е_А и Е_а будут направлены параллельно, но встречно. При построении ВД, необходимой для определения группы, следует также учитывать, что, если на схеме концы обмоток соединены в одной точке, то и на векторной диаграмме соответствующие точки векторов фазных напряжений, обозначенных те ми же буквами, также соединены вместе.

Обычно векторы линейных ЭДС обмоток уподобляют стрелкам часового циферблата, причём вектор ВН принимают за минутную стрелку, установленную на цифре 12, а вектор НН – за часовую стрелку, и цифра, на которую указывает часовая стрелка, определяет группу трансформатора. Пусть трёхфазный трансформатор имеет соединение обмоток ВН и НН в звезду. При этом:

Рисунок 2.1.8 – Трехфазный трансформатор со схемой соединения звезда

1) обмотки НН и ВН имеют одинаковую намотку;

2) начала и концы обмоток расположены одинаково;

3) одноимённые обмотки расположены на общих стержнях (например А и а, В и в).

Построим теперь ВД фазных и линейных ЭДС обмоток ВН и НН.

Рисунок 2.1.9 – Трехфазный трансформатор с группой соединений Y/Y-0

При этом одноимённые векторы ЭДС совпадают по фазе, и если совместимость на циферблате с цифрой 12, то «часовая стрелка» покажет 12 или 0 «часов».

Если теперь в схеме Y/Y поменять местами начала и концы обмоток НН, то в ВД НН вектор поменяет направление на противоположное, и «часы» будут показывать 6-ю группу. При круговой перемаркировке фаз обмотки НН можно получить группы 4 и 8, поменяв местами начала и концы: 2 и 6, т.е. все чётные группы. Чётные группы получаются также при соединении Δ / Δ, а нечётные - Δ /Y и Y/Δ.

Рассмотрим теперь соединение Y/Δ.

Рисунок 2.1.10 – Трехфазный трансформатор со схемой и группой соединений Y/D-11

Из рисунка видно, что вектор линейной ЭДС НН смещен на 30⁰ по отношению к вектору ВН и расположится напротив цифры 11. Перемаркировкой зажимов можно получить группы 1, 3, 5, 7 и 9. Чтобы обеспечить параллельную работу трансформаторов в РФ изготавливаются трансформаторы: Y/Y₀-0; Δ /Y₀-11, Y₀ / Δ -11, Y / -11; слева от дроби –ВН; справа НН; «0» – вывод наружу нулевой точки. Y/Y₀-0 – применяют на 10/0, 4 и 6/0, 4 кВ, при неравномерной нагрузке фаз: Y / - 11; 35/10 кВ и 35/6 - Y / Δ -11, при U_ЛН> 110 кВ – Y₀ / Δ -11.

С точки зрения влияния высших гармоник и поведения при несимметричной нагрузке целесообразно одну из обмоток соединить в треугольник, т. к. при этом исчезают во внешней цепи токи нулевой последовательности и гармоник, кратных трём.

2.1.3.2 Намагничивание сердечников трёхфазных трансформаторов

В теории однофазного трансформатора мы выяснили, что если к первичной обмотке подводится синусоидальное напряжение, то синусоидален и основной поток, но намагничивающий ток при этом имеет высшие гармоники. Аналогичные явления имеют место в трёхфазном трансформаторе.

Соединение Δ /Y.

Если фазное напряжение синусоидально, то Ф тоже, а , и будут содержать нечетные высшие гармоники, кратные 3. Основные гармоники фаз будут сдвинуты относительно друг друга на 120⁰; третьи -3·120⁰ =360⁰ или 0, пятые - 5·120⁰=600⁰ или 240^о и т.д. Т.е. гармоники кратные трем в отдельных фазах обмотки будут совпадать по фазе. В линейных токах, которые равны разности соответствующих фазных токов, эти гармоники будут отсутствовать. Т.е. токи этих гармоник будут циркулировать внутри замкнутого треугольника, образуя общий замкнутый циркуляционный ток.

Соединение Y/Δ.

В этом случае гармоники, кратные трём в первичном намагничивающем токе отсутствуют, т. к. они должны совпадать по фазе и их сумма должна равняться нулю, а этого быть не может. Поэтому несинусоидальный поток третьей гармоники Ф_3Y будет индуктировать во вторичной рбмотке, соединенной треугольником, три равных по величине и совпадающих по фазеЕ_3Δ , а они. в свою очередь, ток I_3Δ . Создаваемый этим током Ф_3Δ будет почти полностью компенсировать Ф_3Y.

Итак: При соединении одной из обмоток трансформатора в треугольник, поток Ф и напряжение U фаз остаются синусоидальными. Только в фазах обмотки, соединённой треугольником, будут циркулировать гармоники тока, кратные трём. Всё это относится и к групповым трансформаторам и трансформаторам с общим сердечником.

СоединениеY/Y: В этом случае токи на обеих сторонах не могут содержать третьи гармоники, поэтому несинусоидален поток, а, следовательно, несинусоидальны фазные э.д.с. и U. Но линейные E и U синусоидальны, т. к. в разности э.д.с. двух фаз E₃ исчезают. В групповых (а), броневых и бронестержневых трансформаторах Ф₃ замыкается по магнитной системе, но в стержневых(б) – по сердечнику замыкаться не могут, т. к. совпадают по фазе.

Поэтому Ф₃ от одного ярма к другому замыкаются через масло и воздух, крепёж и стенки бака, вызывая в них потери на вихревые токи.

а) б)

Рисунок 2.1.11 – Третьи гармоники потока в сердечниках трехфазных

трансформаторов

Поэтому в мощных высоковольтных трансформаторах не применяют соединение Y / Y. Если такая потребность есть, то в трансформаторе можно намотать дополнительную третичную обмотку с соединением в треугольник, сечение которой рассчитано только на токи I₃.