Уравнительные токи при параллельной работе трансформаторов
В настоящее время уравнительные токи I ó в режиме холостого хода при параллельной работе двух трехфазных трансформаторов с одинаковыми номинальными мощностями и линейными первичными и вторичными напряжениями, но со схемами и группами соединения их обмоток Y/Y-12 и Y/ -11 в ряде учебников и учебных пособий по электрическим машинам [1 – 3 и др.] и электротехнике [4 и др.], а также в монографиях [5 и др.] рекомендуется определять по формуле
I ó = ( U 12 – U 22 )/( Z ê1 + Z ê2 )
или в относительных значениях
I ó / I í = 51,8/( u ê1 % + u ê2 %).
В формулах (1) и (2) U 12 , U 22 , Z ê1 , Z ê2 , u ê1 %, u ê2 % – векторы вторичных линейных напряжений, комплексные значения фазных сопротивлений короткого замыкания и относительные значения (в процентах) напряжений короткого замыкания трансформаторов 1 и 2; I í – номинальный ток трансформаторов.
Обычно при расчетах трехфазных электриче- ских цепей в симметричном режиме с использованием закона Ома в случае определения линейного тока по известным значениям линейного напряжения и ô азного сопротивления вводится коэффициент 
3 (при соединении в звезду – в знаменателе, при соединении в треугольник – в числителе). Поэтому достоверность формул (1) и (2) вызвала сомнение.
Нами по формуле (2) были подсчитаны относительные значения уравнительных токов при параллельной работе двух трехфазных трансформаторов ТС-2,5/0,5 со схемами и группами соединения обмоток Y/Y-12 и Y/-11, имеющими напряжения короткого замыкания (измерения проводились приборами класса точности 0,5) 3,67 и 3,85%,
I ó / I í = 51,8/(3,67 + 3,85) = 6,89,
а измеренные оказались равны 8,458, что в 1,228 раза больше.
Измерения проводились при схемах соединения обмоток второго трансформатора Y/D и D/Y. В обоих случаях относительные значения уравнительных токов оказались одинаковыми.
При выводе формулы (1) не было учтено то обстоятельство, что в одной и той же трехфазной электрической цепи имеются соединения активных и пассивных элементов в треугольник и звезду. Расчет таких трехфазных электрических цепей в курсе теоретических основ электротехники [6] выполняют путем их эквивалентных преобразований к одной схеме включения элементов. В связи с этим возникла необходимость перехода от соединений источников ЭДС, соединенных в треугольник, в эквивалентную трехлучевую звезду.
Как известно [6], фазные значения полных сопротивлений эквивалентной звезды в 3 раза меньше, чем у симметричного треугольник à сопротивлений, а эквивалентные ЭДС лучей в 
3 раз меньше, чем в ветвях треугольника, но симметричны и повернуты против часовой стрелки на угол 30°.
Используя эти соотношения, установим значе- ния уравнительных токов при включении на параллельную работу двух трехфазных трансформаторов Ò 1 è Ò 2 со схемами и группами соединения их обмоток Y/Y-12 и Y/-11 ( ðèñ. 1, a ). Íà ðèñ. 1, á указаны векторы вторичных ЭДС первого Å a1 , E b1 , Å c1 и второго E ca2 , E ab2 , E bc2 трансформаторов. При эквивалентной замене схемы соединения обмоток второго трансформатора в трехлучевую звезду угловой сдвиг между векторами вторичных фазных
ÝÄÑ E ca2 è Å a2 ( ðèñ. 1, á , â ) составляет 30°, но по модулю они одинаковы, так как в исходной схеме
( ðèñ. 1, à ) вторичные линейные напряжения обоих трансформаторов одинаковы. Таким образом, со стороны вторичных обмоток трансформаторов будет действовать в каждой фазе уравнительная ЭДС E 2ô = E a2 – Å à1 , модуль которой согласно ðèñ. 1, ã
E 2ô = 2 E 2ô sin 15° = 0,518 E 2ô .
Рассматриваемая трехфазная система симметрична, поэтому можно использовать схему замещения трансформаторов для одной фазы. Так как первичные обмотки трансформаторов присоединены к общим шинам, то ЭДС Å 2ô будет создавать в короткозамкнутом контуре уравнительный ток I ó . Если пренебречь токами намагничивания (холостого хода), то для упрощенной схемы замещения трансформаторов ( ðèñ. 2 ) сопротивление электрической цепи состоит из последовательно соединенных: сопротивления короткого замыкания первого трансформатора Z k1 , сопротивления
уравнительный ток
3.79 уравнительный ток: Ток, который разъединитель способен коммутировать при передаче нагрузки с одной системы шин на другую.
Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации . academic.ru . 2015 .
Смотреть что такое «уравнительный ток» в других словарях:
уравнительный ток — Ток, который разъединитель способен коммутировать при передаче нагрузки с одной системы шин на другую. [ГОСТ Р 52726 2007] Тематики высоковольтный аппарат, оборудование … Справочник технического переводчика
уравнительный ток — vienodinimo srovė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. circulating current; equalizing current vok. Ausgleichsstrom, m rus. уравнительный ток, m pranc. courant compensateur, m; courant égalisateur, m … Automatikos terminų žodynas
уравнительный ток тяговой сети (железной дороги) — Электрический ток в тяговой сети железной дороги, вызываемый разностью напряжений на шинах электрических распределительных устройств смежных тяговых подстанций железной дороги при их параллельной работе. [ГОСТ Р 53685 2009] Тематики… … Справочник технического переводчика
уравнительный ток (в приборе) — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN circulating current … Справочник технического переводчика
номинальный уравнительный ток — Iурав.ном, А Максимальный уравнительный ток, который разъединитель способен коммутировать при номинальном уравнительном напряжении [ГОСТ Р 52726 2007] Тематики высоковольтный аппарат, оборудование … Справочник технического переводчика
компенсирующий ток — уравнительный ток — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы уравнительный ток EN compensating… … Справочник технического переводчика
циркулирующий ток — уравнительный ток — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы уравнительный ток EN circulating current … Справочник технического переводчика
номинальный уравнительный то к Iурав.ном — 3.58 номинальный уравнительный то к Iурав.ном , А: Максимальный уравнительный ток, который разъединитель способен коммутировать при номинальном уравнительном напряжении. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ГОСТ Р 52726-2007: Разъединители и заземлители переменного тока на напряжение свыше 1 кВ и приводы к ним. Общие технические условия — Терминология ГОСТ Р 52726 2007: Разъединители и заземлители переменного тока на напряжение свыше 1 кВ и приводы к ним. Общие технические условия оригинал документа: 3.1 IP код: Система кодирования, характеризующая степени защиты, обеспечиваемые… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
номинальный — 3.7 номинальный: Слово, используемое проектировщиком или производителем в таких словосочетаниях, как номинальная мощность, номинальное давление, номинальная температура и номинальная скорость. Примечание Следует избегать использования этого слова … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Разработка устройства для определения уравнительных токов в тяговых сетях переменного тока
1. Разработка устройства для определения уравнительных токов в тяговых сетях переменного тока.
1.1 Структура объекта измерения
Одна из причин возникновения потерь электроэнергии в тяговых сетях переменного тока — протекание уравнительных токов. Они вызваны неравенством потенциалов источников питания по модулю и фазе. Уравнительный ток — это ток, проходящий между двумя точками электрически связанной замкнутой сети и обусловленный разностью напряжений и перераспределением нагрузок в сетях с воздушными и кабельными линиями [1].
Напряжение на шинах смежных подстанций изменяется во времени, и никогда не бывает одинаковым, и, следовательно, по тяговой сети должны циркулировать уравнительные токи.
На линиях переменного тока уравнительные токи определяются разностью напряжений на подстанциях (по модулю и фазе) и полным сопротивлением тяговой сети. Эти токи могут циркулировать по тяговой сети и при отсутствии нагрузки на данной фидерной зоне.
Неодинаковые напряжения на шинах подстанций, от которых получают питание тяговые нагрузки, могут быть вызваны различием: напряжений на вводах, коэффициентов трансформации, например, при регулировании напряжения на трансформаторе, а, также различными потерями напряжения в трансформаторах самих подстанций. Если смежные подстанции питаются от различных энергосистем, то разность напряжения на вводах может достигать больших значений. При питании смежных подстанций от продольной линии передачи различие напряжений на смежных подстанциях определяется падением напряжений в самой линии передачи [1].
В некоторых случаях уравнительные токи, или, что то же самое, транзит мощности по тяговой сети, могут привести к большим потерям энергии в ней и перегрузке подстанций.
Итак, напряжение на смежных подстанциях, питающую одну и ту же фидерную зону, может различаться по модулю и по фазе. В контуре тяговой сети напряжения этих двух подстанций представляется векторами Ů1 и Ů2 (рис.1).
Рис.1 Электроснабжение сети от двух тяговых подстанций
Условия возникновения в сети уравнительных токов.
Разность фаз определяется, в основном, воздействием внешних факторов на источники напряжений U1 и U2. Такими факторами могут являться:
· наличие линий электропередачи
· трансформаторы тяговых подстанций
· протекающие по линиям электропередач нетяговые токи
1. Рассмотрим первый случай, когда векторы Ů1 иŮ2 однонаправленны и
В этом случае уравнительный ток равен нулю (рис.2).
2. Рассмотрим второй случай, когда
При в контуре будет действовать падение напряжения ∆U, равное геометрической разности напряжений и .
Это ∆U вызовет в контуре уравнительный ток, протекающий по сопротивлению тяговой сети.
По 2-му закону Кирхгофа:
· при уравнительный ток совпадает по фазе с ∆ Ů
· если в контуре, присутствует активно-индуктивное сопротивление, то вектор уравнительного тока, будет отставать от вектора ∆ Ů на
угол .
3. В третьем случае примем:
· при уравнительный ток совпадает по фазе с ∆ Ů.
· в данном случае вектор уравнительного тока опережает вектор ∆ Ů, следовательно -активно-емкостной (рис.4).
4. Рассмотрим четвертый возможный случай возникновения в цепи уравнительных токов.
· При уравнительный ток совпадает по фазе с ∆ Ů.
· в нашем случае, вектор уравнительного тока отстает от вектора
∆ Ů, следовательно, -активно-индуктивный
Другими словами, неравенство по модулю напряжений смежных подстанций, а, следовательно, и регулирование напряжения на них приводит к появлению к появлению в основном реактивного тока, т.е. при этом происходит перераспределение реактивной мощности.
Если же вектор Ů1 меньше по модулю вектора Ů2 и повернут на угол , то в уравнительном токе есть реактивная и активная составляющие. Угол обычно невелик, и поэтому в уравнительном токе преобладает в основном реактивная составляющая.
В тех случаях, когда возможно появление в линии уравнительного тока неизбежно появление причин, которые приводят к ухудшению технико-экономических показателей работы сети и электроприемников. Увеличиваются потери электроэнергии, снижается мощность электродвигателей, увеличиваются высшие гармонические составляющие на стороне выпрямленного тока, уменьшается пропускная способность тяговой сети. Для необходимости измерения и контроля уравнительных токов возможно применение метода непрерывного контроля уравнительных токов.
Параллельная работа трансформаторов
На повышающих и понижающих трансформаторных подстанциях обычно несколько трансформаторов включаются на параллельную работу для:
1. Повышения надёжности электроснабжения;
2. Создания резерва на случай аварии или ремонта;
3. Уменьшения потерь энергии в периоды малых нагрузок подстанции путём отключения части работающих трансформаторов.
Для достижения наилучших условий работы трансформатора необходимо, чтобы:
1. Общая нагрузка подстанции распределялась между параллельно работающими трансформаторами пропорционально их номинальным мощностям;
2. В трансформаторах не возникало уравнительных токов, не было бросков тока;
3. Перед первым включением трансформаторов на параллельную работу необходимо проверить их фазировку, т.е. убедиться в том, что на одну и туже шину включены такие фазы трансформатора, напряжения которых совпадают по фазе
Исходя из этого, необходимые условия включения трансформаторов на параллельную работу:
1. Равенство коэффициентов трансформации:
где n – число трансформаторов, включаемых на параллельную работу
2. Одинаковые группы соединения трансформаторов;
3. Равные номинальные напряжения к.з.:
Если эти условия не выполняются, то в обмотках начинают протекать уравнительные токи, которые, если даже невелики и не приводят к аварии, вызывают неравномерную нагрузку трансформаторов, а также излишние потери и нагрев обмоток.
Схема включения на параллельную работу на рис. 2.67.
Первичные обмотки трансформаторов подключаются параллельно на общую сеть, а вторичные – к нагрузке выключателем .
Покажем необходимость выполнения всех условий включения.
1. Равенство коэффициентов трансформации.
Если не выполняется это условие, т.е.
Так как трансформаторы подключаются на общую сеть, то
Следовательно, в замкнутом контуре вторичных обмоток действует разность ЭДС:
Под действием ЭДС возникает уравнительный ток (рис. 2.68):
Этот уравнительный ток имеет во вторичных обмотках трансформатора различные относительно действующих в них ЭДС направления: первый трансформатор отдаёт уравнительный ток, второй – потребляет. Падения напряжения, вызываемые уравнительными токами в обмотках, выравнивают вторичные напряжения обмоток. Уравнительные токи протекают по обмоткам даже в режиме х.х. При включении нагрузки в трансформаторе протекают токи нагрузки I нгI = I нгII = I нг. Складываясь с ними, уравнительные токи вызывают неравенство результирующих токов I 2I I 2II и неравномерную нагрузку трансформатора (рис. 2.69):
Таким образом, трансформатор с меньшим коэффициентом трансформации перегружается, с большим – недогружается. Нормальной работы на общую нагрузку не получается. ГОСТ допускает разницу коэффициентов трансформации не более 1%.
2. Одинаковые группы соединения трансформаторов.
Допустим, на параллельную работу включены 2 трансформатора со следующими группами:
Тогда вторичные ЭДС соответствующих фаз этих трансформаторов будут равны по величине и сдвинуты на 60° (рис. 2.70). Из-за сдвига этих векторов по фазе образуется разница ЭДС, под действием которой протекает уравнительный ток:
Уравнительный ток в этом случае: , т.е. наличие такого уравнительного тока в обмотке равносильно режиму короткого замыкания. Таким образом, включение на параллельную работу трансформаторов с разными группами соединения крайне опасно и недопустимо по требованиям ГОСТ.
3. Одинаковые номинальные напряжения короткого замыкания.
Рассмотрим параллельную работу, когда включены 2 трансформатора с равными номинальными напряжениями короткого замыкания, с одинаковыми коэффициентами трансформации и группами соединения. Схема подключения на рис. 2.71.
где – комплексные сопротивления короткого замыкания первого и второго трансформаторов.
А поскольку , то
Умножим и разделим правую часть последнего уравнения на I н1 :
Затем умножим и разделим правую и левую части на U н:
Из этого выражения можно сделать вывод, что относительные полные мощности – т.е. относительная нагрузка – параллельно работающих трансформаторов обратно пропорциональны их напряжениям короткого замыкания. Если напряжения короткого замыкания параллельно работающих трансформаторов равны, то трансформаторы нагружены равномерно и при повышении нагрузки достигают номинальной мощности одновременно. Если же напряжения короткого замыкания не равны, то при повышении нагрузки номинальной мощности, прежде всего, достигает трансформатор с наименьшим напряжением короткого замыкания. Другие трансформаторы будут при этом ещё недогружены, и в то же время дальнейшее повышение нагрузки недопустимо, т.к. первый трансформатор будет перегружаться. Таким образом, установленная мощность трансформаторов останется недоиспользованной. Рекомендуется включать на параллельную работу такие трансформаторы, что разница их напряжений короткого замыкания:
где n – число трансформаторов, работающих параллельно
При этом отношение номинальных мощностей должно быть в пределах: 1:3. Допустимые перегрузки трансформаторов нормируются ГОСТом.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: