Лаб №3 элмаш. Параллельная работа трёхфазных трансформаторов

• Название: Параллельная работа трёхфазных трансформаторов
• Дата: 07.03.2023
• Размер: 237.18 Kb.
• Имя файла: Лаб №3 элмаш.docx
• Тип: Лабораторная работа; #973612

НАО «Карагандинский Технический Университет имени Абылкаса Сагинова»

Кафедра Энергетические системы


ЛАБОРАТОРНАЯ

РАБОТА № 31


по Электрические машины


Тема: Параллельная работа трёхфазных трансформаторов

Принял:

Старший преподаватель

Биличенко А. П.

.

Выполнил:
Группа: ЭЭ-21-4

Шертишова Камила

(подпись, фамилия, и. о.)


Караганда 2023
Лабораторная работа №3
Тема: ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ТРЁХФАЗНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Цель работы: изучить опытным путём условия включения трансформаторов на параллельную работу и установить особенности распределения нагрузки между ними.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Под параллельной работой нескольких трансформаторов понимается такая их работа, когда к их вторичным обмоткам подключается общая нагрузка, а первичные обмотки подключены к одной сети.

Группу соединения обмоток трансформатора выбирают из таких условий, чтобы они:

- препятствовали возникновению высших гармоник в электрических сетях;

- выравнивали нагрузку между фазами первичной обмотки при несимметричной нагрузке вторичной обмотки;

- ограничивали сопротивление нулевой последовательности цепи короткого замыкания в случае питания четырехпроводных сетей.

Для выполнения первого и второго условий одну обмотку трансформаторов соединяют в звезду, а другую — в треугольник.

Для нормальной работы параллельно включенных трансформаторов необходимо соблюдение следующих трёх условий:

1. Группы соединения трансформаторов должны быть одинаковы.

При несоблюдении этого условия вторичные линейные напряжения трансформаторов окажутся сдвинутыми по фазе относительно друг друга, и в цепи трансформаторов появится разностное напряжение ΔU, под действием которого возникает значительный уравнительный ток. Так, если включить на параллельную работу два трансформатора с одинаковыми коэффициентами трансформации, но один из них принадлежит к нулевой (Y/Y – 0), а другой – к одиннадцатой (Y/Δ - 11) группам соединения, то линейное напряжение U₂₁ первого трансформатора будет больше линейного напряжения U₂₁₁ второго трансформатора в √3 раз. Кроме того, векторы этих напряжений окажутся сдвинутыми по фазе относительно друг друга на угол 30°. В этих условиях во вторичной цепи трансформаторов появится разностное напряжение ∆U. Если разностное напряжение ∆U = U₂. Появление такого разностного напряжения привело бы к возникновению во вторичной цепи трансформаторов уравнительного тока, в 15—20 раз превышающего номинальный ток нагрузки, т. е. возникла бы аварийная ситуация. Величина ∆U становится еще большей, если трансформаторы принадлежат нулевой и шестой группам соединения (∆U = 2U₂).

2. Первичные и вторичные номинальные напряжения трансформаторов должны быть соответственно равны.

При соблюдении этого условия даже в режиме холостого хода между параллельно работающими трансформаторами возникает уравнительный ток, обусловленный разностью вторичных напряжений трансформаторов. При нагрузке трансформаторов уравнительный ток накладывается на нагрузочный. При этом трансформатор с более высоким вторичным напряжением холостого хода (с меньшим коэффициентом трансформации) оказывается перегруженным, а трансформатор равной мощности, но с большим коэффициентом трансформации – недогруженным. Так как перегрузка трансформаторов недопустима, то приходится снижать общую нагрузку. При значительной разнице коэффициентов трансформации нормальная работа трансформаторов становится практически невозможной. Однако ГОСТ допускает включение на параллельную работу трансформаторов с различными коэффициентами трансформации, если разница коэффициентов трансформации не превышает ± 0,5 % их среднего значения.

3. Напряжения короткого замыкания не должны отличаться от их среднего арифметического значения больше, чем на .

Несоблюдение третьего условия приводит к тому, что общая нагрузка распределяется между трансформаторами не пропорционально их номинальным мощностям.

Помимо указанных трех условий необходимо перед включением трансформаторов на параллельную работу проверить порядок чередования фаз, который должен быть одинаковым у всех трансформаторов.

Общая нагрузка всех включенных на параллельную работу трансформаторов S не должна превышать суммарной номинальной мощности этих трансформаторов: S < S_ном х.

Рисунок 3.1 Параллельная работа трансформаторов различной мощности

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
1. Произвести контрольную проверку соединения трансформаторов.

2. 
   Провести опыт параллельной работы двух трёхфазных трансформаторов. По опытным данным построить зависимости , и .
   

Опыт параллельной работы трансформаторов провести по схеме рисунка 3.2.

Рисунок 3.2 - Электрическая схема параллельная работа трансформаторов
Перечень аппаратуры

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Трехфазный источник питания	201.2	400 В / 16 А
А2, А7	Трёхфазная трансформаторная группа	347.1	380 ВА; 230 В/242,235, 230, 226, 220, 133, 127 В
Р1	Блок мультиметров	508.2	3 мультиметра 0...1000 В / 0...10 А /0…20 МОм

Описание электрической схемы соединений

Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Обмотки трехфазных трансформаторных групп А2 и А7 (трехфазных трансформаторов) соединены соответственно по схемам Y / Y и Y / ∆.

С помощью мультиметров блока Р1 контролируются напряжения между одноименными фазами трехфазных трансформаторов.
Указания по проведению эксперимента

1. 
   Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.
   
2. 
   Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" трехфазного источника питания G1.
   
3. 
   Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.
   
4. 
   В трехфазных трансформаторных группах А2 и А7 переключателями установите желаемые номинальные вторичные напряжения трансформаторов, например, 127 и 230 В.
   
5. 
   Включите источник G1.
   
6. 
   Включите выключатель «СЕТЬ» блока мультиметров Р1.
   
7. 
   Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.
   
8. 
   С помощью вольтметров Р1.1 и Р1.2 измерьте напряжения U₁ и U_2.
   
9. 
   Отключите источник G1.
   
10. 
    Рассчитайте ожидаемую кратность уравнительного тока I_У (по отношению к номинальному току трансформаторов I_Н) при включении на параллельную работу испытуемых трехфазных трансформаторов с данными группами соединения обмоток по формуле
    

I_У / I_Н =  U₁100 / (2 230U_К),
где U_К – напряжение короткого замыкания трансформаторов, %.

По ожидаемой величине кратности уравнительного тока сделайте вывод о недопустимости параллельной работы трансформаторов с различными группами соединения обмоток.
Содержание отчета

Отчет должен содержать принципиальную схему стенда, таблицы измерений, графики кривых и расчетов и анализ возможных ошибок при проведении замеров.

Контрольные вопросы:

1. В каких случаях целесообразно включение трансформаторов на параллельную работу?

Параллельная работа целесообразна при суточных или сезонных колебаниях нагрузки, а также в случае, когда нагрузка подстанции увеличивается постепенно, в течение ряда лет.

Параллельная работа трансформаторов позволяет при снижении нагрузки отключать часть трансформаторов, уменьшая расход энергии на покрытие магнитных потерь в них. При этом проще решается проблема резервирования, так как в случае выхода из строя какого-либо трансформатора остальные могут полностью или частично принять на себя его нагрузку. Когда нагрузка подстанции увеличивается постепенно, устанавливают несколько трансформаторов последовательно по мере роста нагрузки.

2. Перечислить условия, необходимые для включения на параллельную работу трёхфазных трансформаторов.

Условия при которых возможна параллельная работа трансформаторов, следующие:
одинаковые группы соединений обмоток;

• 
  равные коэффициенты трансформации;
  
• 
  одинаковые напряжения короткого замыкания (допускается включение на параллельную работу при разнице в напряжениях короткого замыкания не более 10%);
  
• 
  отношение мощностей параллельно работающих трансформаторов должно быть не более 3 : 1.
  

3. Как выполняют фазировку вторичных обмоток трансформатора при подключении их на параллельную работу?

Фазировка заключается в измерении напряжения между разноименными фазами включаемого трансформатора и сети (или другого, работающего трансформатора) и определении отсутствия напряжения между одноименными фазами. При проведении фазировки должна быть обеспечена электрическая связь между фазируемыми цепями для образования электрически замкнутого контура, необходимого для измерений. В качестве такой связи могут выступать заземленные нейтрали фазируемых трансформаторов, общий нулевой провод или соединение любой пары предполагаемых одноименных фаз с помощью разъединителя или временной перемычки.
Фазировка производится с помощью вольтметра до 380 В или вольтметра и трансформатора напряжения. При напряжении 2-10 кВ фазировка может производиться с помощью специальных указателей напряжения.
Измерения должны проводиться между всеми одноименными, а также между каждой из них и двумя остальными разноименными фазами (см. рис. 2.20). Если при измерении оказывается, что между одноименными фазами а1- a2, b1 – b2, с1 – с2, напряжение отсутствует, а между одной одноименной и противоположными разноименными a1 – b2, а1 – с2, b1 – а2, b1 – с2, с1 - а2, с1 – b2 напряжение примерно одинаковое (отличаются не более чем на 10%), то такой трансформатор может быть включен в сеть или на параллельную работу. Приведенные условия являются необходимыми и достаточными. 

4. Как распределяется нагрузка между параллельно работающими трансформаторами различной номинальной мощности и неравными напряжениями короткого замыкания?



Это выражение показывает, что нагрузка между параллельно работающими трансформаторами распределяется прямо пропорционально их номинальным мощностям и обратно пропорционально напряжениям короткого замыкания.

При неравенстве напряжений коротких замыканий параллельная работа трансформаторов нежелательна, так как нельзя получить полной мощности этих трансформаторов. При номинальной нагрузке трансформатора с меньшим напряжением короткого замыкания трансформатор с большим напряжением короткого замыкания будет недогружен. Если же трансформатор с большим напряжением короткого замыкания нагрузить номинальной мощностью, то трансформатор с меньшим напряжением короткого замыкания сможет. окажется перегруженным и длительно работать не сможет.

5. Почему нежелательно включение на параллельную работу трансформаторов, мощности которых отличаются во много раз?

Не рекомендуется включение на параллельную работу трансформаторов с отношением номинальных мощностей более 1:3. Это вызвано тем, что даже при небольших перегрузках трансформаторы меньшей мощности будут больше загружаться в процентном отношении и, особенно в том случае, если они имеют меньшие ик. Поэтому при отношении мощностей трансформаторов более 1: 3 целесообразно при возрастании нагрузок совсем отключить трансформатор меньшей мощности, чтобы не подвергать его недопустимой перегрузке.

6. Как определить величину уравнительного тока при неравенстве групп соединения трансформаторов?

Так, если включить на параллельную работу два трансформатора с одинаковыми коэффициентами трансформации, но один из них принадлежит к нулевой (Y/Y – 0), а другой – к одиннадцатой (Y/Δ - 11) группам соединения, то линейное напряжение U₂₁ первого трансформатора будет больше линейного напряжения U₂₁₁ второго трансформатора в √3 раз. Кроме того, векторы этих напряжений окажутся сдвинутыми по фазе относительно друг друга на угол 30°. В этих условиях во вторичной цепи трансформаторов появится разностное напряжение ∆U. Если разностное напряжение ∆U = U₂. Появление такого разностного напряжения привело бы к возникновению во вторичной цепи трансформаторов уравнительного тока, в 15—20 раз превышающего номинальный ток нагрузки, т. е. возникла бы аварийная ситуация. Величина ∆U становится еще большей, если трансформаторы принадлежат нулевой и шестой группам соединения (∆U = 2U₂).