Эксплуатация электрических подстанций и распределительных устройств

2.4. Параллельная работа трансформаторов

Параллельная работа трансформаторов (автотрансформаторов) разрешается при следующих условиях:

группы соединения обмоток одинаковы. Параллельная работа трансформаторов, принадлежащих к разным группам соединения обмоток, невозможна по причине того, что между вторичными обмотками одноименных фаз соединяемых трансформаторов появляется разность напряжений, обусловленная углом сдвига между векторами вторичных напряжений;

соотношение мощностей трансформаторов не более 1:3. Это вызвано тем, что даже при небольших перегрузках трансформаторы меньшей мощности будут больше загружаться в процентном отношении, особенно в том случае, если они имеют меньшие напряжения КЗ (u_к);

коэффициенты трансформации отличаются не более чем на +0,5 %;

и_к отличаются не более чем на ±10 %;

произведена фазировка трансформаторов.

Для выравнивания нагрузки между параллельно работающими трансформаторами с различными напряжениями КЗ допускается в небольших пределах изменение коэффициента трансформации путем переключения ответвлений при условии, что ни один из трансформаторов не будет перегружен.

Во избежание значительных величин уравнительного тока, которые возникают при включении трансформаторов на параллельную работу, разность вторичных напряжений должна быть минимальной.

Напряжение КЗ является постоянной величиной для каждого трансформатора, зависящей от его конструкции. При работе трансформаторов под нагрузкой необходимо равенство этих напряжений. Это требование объясняется тем, что нагрузка между трансформаторами распределяется прямо пропорционально напряжениям КЗ. Неравенство напряжений КЗ приводит к недогрузке одного параллельно работающего трансформатора и перегрузке другого. Если два трансформатора номинальной мощности S₁ и S₂ имеют различные напряжения КЗ u_к1 и u_к2 соответственно, то распределение общей нагрузки S между ними определяется по следующей формуле:

Выравнивание нагрузки в данном случае можно достичь путем изменения коэффициента трансформации за счет повышения вторичного напряжения недогруженного трансформатора. Однако при этом возрастают потери от уравнительного тока, вследствие чего данный способ в эксплуатации нерентабелен.

Оптимальное использование установленной мощности трансформаторов возможно лишь при равенстве напряжений КЗ. Однако в эксплуатации допускается включение трансформаторов на параллельную работу с 10 %-ным отклонением U_к в сторону увеличения или уменьшения, что связано с конструкцией трансформаторов (размерами обмоток) и технологией их изготовления.

Группы соединения обмоток в ряде случаев могут быть изменены путем перемаркировки выводов и соответствующего присоединения к ним шин. В противном случае необходимо вскрывать трансформатор для изменения группы соединения его обмоток.

На практике важной проблемой является определение экономически целесообразного числа параллельно включенных трансформаторов.

На ПС с двумя и более трансформаторами целесообразно иметь на параллельной работе такое число трансформаторов, при котором активные потери ХХ всех включенных трансформаторов и активные потери КЗ будут наименьшими.

Потери ХХ Р_х — величина постоянная, не зависящая от нагрузки трансформатора.

Потери КЗ Р_к зависят от нагрузки и изменяются пропорционально квадрату тока, возрастая от нуля до полных потерь пропорционально росту нагрузки соответственно от нуля до номинальной мощности.

При возрастании нагрузки к n параллельно включенным трансформаторам подключают еще один трансформатор, если

при снижении нагрузки отключают один из трансформаторов, если

Формулы (2.7) и (2.8) применимы только для однотипных трансформаторов одинаковой мощности. При наличии на ПС неоднотипных трансформаторов различной мощности пользуются кривыми приведенных потерь, которые строят на одной координатной плоскости для каждого трансформатора и для нескольких одновременно включенных трансформаторов.

Для того чтобы отключение по экономическим соображениям части трансформаторов не отразилось на надежности электроснабжения, выводимые в резерв трансформаторы снабжаются устройствами АВР. Исходя из необходимости сокращения числа оперативных переключений частота вывода трансформатора в резерв по экономическим соображениям не должна превышать 2–3 раз в сутки.

2.5. Обслуживание устройств регулирования напряжения

В соответствии с требованиями ПТЭ, устройства РПН должны быть в работе, как правило, в автоматическом режиме. Их работа должна контролироваться по показаниям счетчиков числа операций. Для автоматического управления РПН снабжаются блоками автоматического регулирования коэффициента трансформации (АРКТ).

Допускается дистанционное переключение РПН с пульта управления, если колебания напряжения в сети находятся в пределах, удовлетворяющих требования потребителей. Переключения под напряжением вручную (с помощью рукоятки) не разрешаются.

Устройство РПН приводится в действие дистанционно со щита управления ключом или кнопкой и автоматически от устройств автоматического регулирования напряжения. Предусмотрено также переключение приводного механизма РПН специальной рукояткой или с помощью кнопки, располагаемой в шкафу (местное управление).

Местное управление является вспомогательным, и к нему прибегают только при ремонте.

Один цикл переключения РПН выполняется за 3-10 с. Процесс переключения сигнализируется красной лампой, которая загорается в момент подачи импульса и горит до тех пор, пока механизм не закончит цикл переключения с одной ступени на другую.

Переключающие устройства РПН трансформатора разрешается включать в работу при температуре верхних слоев масла выше минус 20 °C (для наружных резисторных устройств РПН) и выше минус 45 °C — для устройств РПН с токоограничивающими реакторами, а также для переключающих устройств с контактором, расположенным на опорном изоляторе вне бака трансформатора и оборудованным устройством искусственного подогрева.

Наиболее распространенным способом регулирования напряжения на шинах ПС является переключение ответвлений на трансформаторах. С этой целью, как правило, у обмоток ВН трансформатора, имеющих меньший рабочий ток, предусматриваются регулировочные ответвления и специальные переключатели ответвлений, при помощи которых изменяют число включенных в работу витков w, увеличивая или уменьшая коэффициент трансформации, равный

K_ВН-HН = U_ВН/U_НН = w_ВН /w_НН. (2.9)

Переключения секции витков производят на работающем трансформаторе под нагрузкой устройством РПН или на отключенном от сети трансформаторе устройством переключения без возбуждения (ПБВ).

Трансформаторы большой мощности с устройством ПБВ имеют до 5 ответвлений для получения 4-х ступеней напряжения относительно номинального (±2x2,5 %)U_ном.