Який результат паралельного з'єднання трьохфазних трансформаторів?

Результати паралельної роботи трифазних трансформаторів

Паралельна робота двох або більше трифазних трансформаторів є поширеною конфігурацією в електроенергетичних системах, спрямованою на збільшення ємності системи, надійності та гнучкості. Проте, трансформатори повинні відповідати певним умовам, щоб забезпечити безпечну, стабільну та ефективну паралельну роботу. Нижче наведені результати паралельної роботи трифазних трансформаторів та пов'язані з цим розгляди.

1. Умови для паралельної роботи

Для того, щоб трифазні трансформатори могли безпечно працювати в паралельному режимі, повинні бути виконані наступні умови:

• Рівні номінальні напруги: Номінальні напруги на стороні високого та низького напруги трансформаторів повинні бути однаковими. Якщо напруги не збігаються, це може призвести до нерівномірних струмів або перегрузки.

• Одинакові коефіцієнти перетворення: Коефіцієнти перетворення (співвідношення сторін високого та низького напруг) трансформаторів повинні бути однакові. Якщо коефіцієнти відрізняються, це призведе до неоднакових вторинних напруг, що спричинить циркулюючі струми, збільшення втрат та зниження ефективності.

• Ідентичні групи з'єднання: Типи з'єднання (такі як Y/Δ, Δ/Y тощо) трифазних трансформаторів повинні бути однакові. Різні групи з'єднання можуть призвести до фазових різниць, що спричинить циркулюючі струми або нерівномірне розподілення потужності.

• Схожа короткозамкнена імпеданс: Короткозамкнена імпеданс паралельно працюючих трансформаторів має бути максимально близькою. Якщо існує значна різниця в короткозамкненій імпеданс, розподіл навантаження буде нерівномірним, що може призвести до перегрузки одного трансформатора, тоді як інший залишиться недозавантаженим.

• Одинакова частота: Трансформатори повинні працювати на одній і тій же частоті. Це зазвичай забезпечується шляхом підключення їх до однієї електросітки.

2. Результати паралельної роботи

a. Збільшена ємність

Загальна ємність: Коли декілька трансформаторів працюють в паралельному режимі, загальна ємність системи становить суму ємностей окремих трансформаторів. Наприклад, два трансформатори по 500 кВА, працюючи в паралельному режимі, забезпечують загальну ємність 1000 кВА. Це дозволяє системі обслуговувати більші навантаження.

b. Розподіл навантаження

Ідеальний розподіл навантаження: В ідеальному випадку, коли всі паралельно працюючі трансформатори відповідають вищезазначеним умовам (особливо маючи схожу короткозамкнену імпеданс), навантаження буде рівномірно розподілене між трансформаторами. Кожен трансформатор буде нести рівну частку струму навантаження, забезпечуючи стабільну роботу системи.

Нерівномірний розподіл навантаження: Якщо короткозамкнена імпеданс трансформаторів відрізняється, розподіл навантаження буде нерівномірним. Трансформатори з нижчою короткозамкненою імпедансом будуть нести більшу частку навантаження, тоді як ті, що мають вищу імпеданс, будуть нести меншу. Цей нерівномірний розподіл може призвести до перегрузки деяких трансформаторів, що впливає на надійність системи та тривалість її служби.

c. Циркулюючі струми

Утворення циркулюючих струмів: Якщо паралельно працюючі трансформатори не відповідають вищезазначеним умовам (таким як різні коефіцієнти перетворення, групи з'єднання або короткозамкнена імпеданс), можуть виникнути циркулюючі струми між трансформаторами. Циркулюючий струм означає потік струму між трансформаторами відсутністю зовнішнього навантаження. Циркулюючі струми збільшують втрати системи та можуть призводити до перегріву трансформаторів, що зменшує їхню тривалість служби.

Вплив циркулюючих струмів: Наявність циркулюючих струмів зменшує ефективну вихідну ємність трансформаторів, оскільки частина струму використовується для внутрішньої циркуляції, а не для живлення навантаження. Додатково, циркулюючі струми можуть призводити до нагрівання трансформаторів, збільшуючи ризик відмови.

d. Покращена надійність

Резервування: Паралельна робота трансформаторів забезпечує резервування. Якщо один трансформатор відмовляє або потребує обслуговування, інші можуть продовжувати постачання електроенергії, забезпечуючи безперервну роботу системи. Це підвищує загальну надійність та доступність електроенергетичної системи.

e. Економічна ефективність

Гнучке розширення: За допомогою паралельної роботи ємність системи може бути поступово збільшена без заміни існуючих трансформаторів. Це економічно ефективне рішення для поступового розширення електроенергетичних систем.

Резервна ємність: Паралельно працюючі трансформатори можуть забезпечувати резервну ємність. В нормальних умовах всі трансформатори розділяють навантаження, але якщо один трансформатор відмовляє, інші можуть тимчасово забезпечити додаткове навантаження, уникнувши переривання роботи системи.

3. Розгляди для паралельної роботи

a. Захисні пристрої

Диференційна захиста: Для запобігання циркулюючим струмам або іншим аномальним умовам під час паралельної роботи, зазвичай встановлюються диференційні захисні пристрої. Диференційна захиста виявляє різницю струмів між трансформаторами та може швидко ізольювати аварійний трансформатор для захисту системи.

b. Моніторинг та керування

• Моніторинг навантаження: Паралельно працюючі трансформатори повинні бути оснащені пристроями моніторингу навантаження, щоб постійно відстежувати навантаження на кожному трансформаторі, забезпечуючи рівномірний розподіл навантаження. Якщо виявлена нерівномірна завантаженість, слід негайно зробити відповідні корекції.

• Моніторинг температури: Оскільки паралельна робота може призвести до перегрузки деяких трансформаторів, важливо відстежувати температуру трансформаторів, щоб запобігти перегріву та пошкодженню.

c. Обслуговування та перевірки

• Регулярні перевірки: Паралельно працюючі трансформатори повинні регулярно перевірятися та обслуговуватися, щоб забезпечити оптимальну роботу. Особлива увага повинна приділятися перевірці короткозамкненої імпеданс, груп з'єднання та інших параметрів, щоб забезпечити їхню послідовність для паралельної роботи.

• Ізоляція відмов: Якщо один трансформатор відмовляє, його слід негайно ізольювати від системи, щоб уникнути впливу на роботу інших трансформаторів.

4. Висновки

Паралельна робота трифазних трансформаторів може значно збільшити ємність системи, надійність та гнучкість, але повинні бути виконані строгі умови, такі як рівні номінальні напруги, коефіцієнти перетворення, групи з'єднання та короткозамкнена імпеданс. Якщо ці умови виконані, навантаження буде рівномірно розподілене між трансформаторами, і система буде працювати стабільно. Проте, якщо ці умови не виконані, можуть виникнути проблеми, такі як циркулюючі струми та нерівномірний розподіл навантаження, що впливає на ефективність та безпеку системи.

Паралельна робота також забезпечує резервування, дозволяючи системі продовжувати роботу, навіть якщо один трансформатор відмовляє, і пропонує економічно ефективне рішення для поступового розширення системи.