Испытания трансформаторов и реакторов — Фазировка трансформаторов
Фазировка трансформаторов производится перед их включением на параллельную работу между собой или с сетью. При отсутствии тождественности фаз напряжений включаемых трансформаторов возможно появление значительных уравнительных токов между ними, которые приводят к ограничению мощности или значительной перегрузке трансформаторов, а при несовпадении чередования фаз — к короткому замыканию.
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. Если при производстве замеров напряжения между фазами отличаются от выше отмеченных, то в каждом отдельном случае необходимо построить векторные диаграммы фазируемых напряжений и определить условия, при которых возможна параллельная работа трансформаторов.
На рис. 2.21 представлены векторные диаграммы для нормального случая фазировки трансформаторов, а на рис. 2.22 — векторные диаграммы для некоторых ненормальных случаев фазировки. На рис. 2.22,а трансформаторы соединены по схеме Y/Y, нейтрали заземлены; при измерении нулевых показаний нет; измеренное напряжение между одноименными фазами равно 2•Eф, а между разноименными — Еф. Включение возможно, но для этого требуется поменять начала и концы всех обмоток фазируемого трансформатора. На рис. 2.22,б, в, г трансформаторы соединены по схеме Y/Δ; нейтрали незаземлены; нулевых измерений нет; при измерении одно напряжение равно Еф, а второе — 2•Еф. В этом случае перемычкой соединяются такие разноименные фазы, между которыми показания были равны Eф и после этого вновь повторяется фазировка. В данном случае оказались перепутаны между собой фазы а2 и с2 (рис. 2.22,6) или а2 и b2 рис. 2.22,в). Рис. 2.22, г относится к случаю восстановления перепутанных фаз. На рис. 2.22,д, е, ж показаний с нулевыми значениями нет или имеется только одно, а другие измерения дают значения 3 Е, или 2 Е, при различных соединениях а2 с с1, рис. 2.22,д), а2 с b1 рис. 2.22,е) и а2 и а1 рис. 2.22,ж).
Из этих рисунков видно, что имеет место случай сдвига одноименных фаз на б0 т. е. несоответствие групп. В этом случае необходимо поменять местами фазы как со стороны питания фазируемого трансформатора так и с низкой стороны, например А с В и а с Ь, что должно дать обратный сдвиг на 60 и обеспечить соответствие групп. Фазировку после этого необходимо повторить.
Рис. 2.20. Фазировка силовых трансформаторов
а) — фазировка на низком напряжении. Образование замкнутого контура через заземление; б) – фазировка на низком напряжении. Образование замкнутого контура перемычкой; c) — фазировка на напряжение более 380 В. Образование замкнутого контура через заземление. Q — шиносоединительный выключатель, отключен.
Рис. 2.21. Векторные диаграммы для нормального случая фазировки трансформаторов
Рис. 2.22. Векторные диаграммы для некоторых ненормальных случаев фазировки трансформаторов
Перед фазировкой на высоком напряжении с помощью трансформаторов напряжения у последних должна быть проверена фазировка между собой подачей на них одинаковых напряжений.
Другие случаи оценки возможности включения трансформаторов на параллельную работу между собой или с сетью с построением векторных диаграмм можно найти в известной справочной литературе.
Параллельная работа трансформаторов
При включении двух (или более) трансформаторов на параллельную работу соединяют друг с другом одноименные выводы как на первичной, так и на вторичной сторонах. Параллельная работа трансформаторов считается нормальной, когда между ними отсутствуют уравнительные токи, нагрузочные токи распределяются пропорционально их мощностям и токи нагрузки совпадают по фазе.
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.
Перед включением трансформаторов на параллельную работу производят их фазировку на стороне напряжения до 1000 В. Если вторичные обмотки трансформаторов соединены в треугольник (рис. а) или звезду без нулевой точки, то фазировку выполняют следующим образом: соединяют одну из фаз одного трансформатора с какой-либо фазой другого трансформатора и вольтметром отыскивают одноименные фазы на остальных четырех зажимах.
На одноименных фазах показания вольтметра будут нулевыми, и если концы этих фаз расположены друг против друга, то трансформаторы включают на параллельную работу. Вольтметр должен иметь шкалу на двойное линейное напряжение, так как при несовпадении фаз напряжение между зажимами может быть равно двойному линейному напряжению. Если ни одно из измерений не дает нулевого показания, меняют местами подводящие концы со стороны питания у фазируемого трансформатора и снова повторяют фазировку.
При наличии нулевых выводов у вторичных обмоток для фазировки соединяют нулевые выводы обоих трансформаторов. Если нулевые выводы трансформаторов заземлены наглухо, дополнительного соединения делать не следует. Вольтметром, имеющим шкалу на линейное напряжение, определяют одноименные фазы (рис. б). На этих фазах показания вольтметра будут нулевыми, и если концы этих фаз расположены друг против друга, то трансформаторы включают на параллельную работу. Если при фазировке не получится нулевых показаний вольтметра, фазировка невозможна и трансформаторы включать на параллельную работу нельзя.
Схема фазировки трансформаторов
а — при соединении обмоток в треугольник, б — при соединении обмоток в звезду с заземленной нулевой точкой
Фазировка трансформаторов
Включение трансформатора на параллельную работу после его монтажа, а также после работ, связанных с возможностью нарушения фазировки (капитальный ремонт со сменой обмоток) отсоединение кабелей, прокладка нового кабеля и пр.), допустимо только после предварительной фазировки, т. е. после того, как будет проверено совладение по фазе вторичных напряжений у двух трансформаторов, присоединенных со стороны высшего напряжения к одной и той же сети.
Рис. 7. Фазировка трансформаторов с заземленными (а) и изолированными (б) нейтралями
При фазировке проверяют симметричность подведенных для фазировки напряжений (каждой из фазируемых сторон в отдельности) и находят попарно выводы, между которыми нет разницы напряжений.
Мы рассмотрим лишь фазировку трансформаторов, имеющих обмотку низшего напряжения до 380 В. В этом случае фазировка производится только со стороны низшего напряжения.
В обмотках низшего напряжения должны быть предварительно соединены перемычкой какие-нибудь два вывода для получения замкнутого контура. У трансформаторов, имеющих заземление нейтралей, таким соединением является соединение нейтралей через землю (других соединений делать не следует, так как соединение двух неодинаковых фаз является коротким замыканием).
Если заземление нейтралей отсутствует у обоих трансформаторов, то соединяют перемычкой любые два вывода фазируемых трансформаторов. Фазируемые трансформаторы питаются со стороны высшего напряжения. Схемы соединений для обоих случаев даны на рис. 7.
При фазировке трансформаторов с заземленными нейтралями (рис. 7, а) измеряют напряжение между выводом а\ и тремя выводами аг, Ь2, с2> между выводом B\ и этими же тремя выводами.
При фазировке трансформаторов без заземленных нейтралей (рис. 7, б) ставят перемычку в последовательном порядке между выводами а2—ai, а2—Ьи аг—С\ и измеряют напряжение между четырьмя парами других выводов.
Таблица 4
Векторные диаграммы напряжений при фазировке трансформаторов с заземленными нейтралями
На основании этих измерений строят векторные диаграммы и по ним судят о возможности параллельного включения.
В табл. 4 и 5 приведены векторные диаграммы для различных случаев фазировки и дана оценка результатов измерений.
Для осуществления параллельного включения трансформаторов предварительное определение групп трансформаторов является необязательным, так как в процессе фазировки представляется возможным выяснить, могут ли трансформаторы быть включены параллельно и какие пересоединения необходимо выполнить для такого включения.
Таблица 5
Векторные диаграммы напряжений при фазировке трансформаторов без заземленных нейтралей
Трансформаторы имеют одинаковые группы соединений. Параллельное включение возможно при соединении выводов
Трансформаторы имеют разные группы соединений; векторы вторичных ЭДС сдвинуты на 180*. Параллельное включение возможно для нечетных групп путем пересоединения концов, подводимых к трансформатору со стороны высшего и низшего напряжения; для четных групп необходимо внутреннее пересоединение обмотки.
Трансформаторы имеют разные группы соединений; векторы вторичных ЭДС сдвинуты на 60°. Параллельное включение возможно между трансформаторами нечетных групп (например, Y/A»IJ и ПУ*
тем пересоедикения концов, подводимых к трансформатору со стороны высшего и низшего напряжения.
Трансформаторы имеют разные группы соединений; векторы вторичных ЭДС сдвинуты на 120°. Параллельное включение возможно путем пересоединения концов, подводимых к трансформатору со стороны высшего и низшего напряжения.
Трансформаторы имеют разные группы соединений (четную и нечетную); векторы вторичных ЭДС сдвинуты на 30°. Параллельное включение невозможно.
Условия параллельной работа силовых трансформаторов
Параллельная работа силовых трансформаторов представляет собой одновременное подключение двух трансформаторов на одноименные выводы обмоток, как со стороны первичного, так и вторичного напряжения. Соединение между собой только низковольтных или высоковольтных обмоток трансформаторов называют совместной работой. Силовые трансформаторы, которые планируют включать на параллельную работу, должны отвечать следующим требованиям:
- Соотношение номинальной мощности составляет не более 1:3. Это условие обусловлено тем, что электрическая нагрузка на менее мощный силовой трансформатор будет превышать его максимальное значение мощности.
- Величина коэффициента трансформации различается не более, чем на ± 0,5%. На силовых трансформаторах, где есть возможность регулировки коэффициента трансформации с помощью ПБВ и РПН, в обязательном порядке учитывают их положения. При необходимости корректировки коэффициента трансформации устройства РПН и ПБВ устанавливают в требуемые положения.
- Равенство групп соединения обмоток. ГОСТ определяет 12 основных групп соединения обмоток силового трансформатора. Каждая группа характеризуется своей схемой соединения обмоток и углом сдвига фаз. При подключении различных групп соединения обмоток на параллельную работу в сети образуется уравнительный ток, вследствие чего электрооборудование выходит из строя.
- Напряжения короткого замыкания каждого трансформатора различаются не более чем на десять процентов. При наличии большой разности напряжений короткого замыкания в паспортных данных, нагрузка между электрооборудованием будет распределяться неравномерно. На трансформатор с меньшим значением напряжения короткого замыкания будет распределено значительно больше электрической нагрузки, что негативно сказывается на его эксплуатации.
- Соблюдение фазировки силовых трансформаторов. При разноименном подключении фаз, в месте контакта образуется междуфазное короткое замыкание. Чтобы исключить возникновение подобных аварийных ситуаций, перед включением силовых трансформаторов на параллельную работу производят их фазировку при помощи специальных устройств.