Схемы и группы соединения

Существуют три основных способа соединения фазовых обмоток каждой стороны трёхфазного трансформатора:

1. Y-соединение, так называемой соединение звездой, где все три обмотки соединены вместе одним концом каждой из обмоток в одной точке, называемой нейтральной точкой или звездой
2. D-соединение, так называемое дельта-соединение, или соединение треугольником, где три фазных обмотки соединены последовательно и образуют кольцо(или треугольник)
3. Z-соединение, так называемое соединение зигзагом

Первичная, вторичная и третичная стороны трансформатора могут быть соединены любым из трёх способов, показанным выше. Данные способы предлагают несколько различных комбинаций соединений в трансформаторах с различными характеристиками, выбор которых также может быть обусловлен типом сердечника.

Y-соединение обычно является естественным выбором для самых высоких напряжений, когда нейтральная точка предназначена для зарядки.

В любом случае в целях защиты от перенапряжения или для прямого заземления предусмотрено наличие нейтрального проходного изолятора. В последнем случае в целях экономии уровень изоляции нейтрали может быть ниже, чем уровень изоляции фазного конца обмотки. Соединённая звездой обмотка также имеет то преимущество, что переключение регулирования коэффициента трансформации может быть предусмотрено на нейтральном конце, где также может быть размещён переключатель числа витков. Поэтому переключатель числа витков сможет функционировать при напряжении низкого логического уровня, а разница напряжений между фазами также будет незначительная. По сравнению с расходами, затраченными на установку переключателя числа витков, при более высоком уровне напряжения экономические затраты будут ниже.

Соединение звездой используется на одной стороне трансформатора, другая сторона должна быть соединена треугольником, особенно в случаях, если нейтраль соединения звездой планируется для зарядки. Соединение обмотки треугольником обеспечивает баланс ампер-виток для тока нулевой последовательности, следующего по нейтрали, и каждой фазы соединения звездой, что даёт приемлемый уровень полного сопротивления нулевой последовательности. Без соединения треугольником обмотки ток нулевой последовательности привёл бы к образованию поля токов нулевой последовательности в сердечнике. Если сердечник имеет три стержня, данное поле от ярма к ярму проникнет сквозь стенки бака и приведёт к выделению тепла. В случае с броневым сердечником, или при наличии пяти стержней сердечника, данное поле проникнет между раскрученными боковыми стержнями и полное сопротивление нулевой последовательности существенно повысится. Вследствие этого ток, в случае пробоя на землю может стать настолько слабым, что защитное реле не сработает.

Трехфазные трансформаторы выполняются с различными схемами и группами соединения обмоток(см. таблицу 1). Группой соединения называют угловое отставание векторов линейных напряжений обмотки НН по отношению к векторам соответствующих линейных напряжений обмотки ВН. Группа соединения обозначается числом, которое, будучи умноженным на 30° (угловое отставание, принятое за единицу), дает угол отставания в градусах; число 11 означает отставание 330°, а 0 (или 12) — отставание 0° (векторы линейных напряжений обмоток ВН и НН совпадают).

g (угол отставания отсчитывается от вектора UAB по ходу стрелок часов), то группа соединения обмоток трансформатора будет соответствовать числу, равному показанию времени согласно полученному таким образом положению стрелок. Так, группа соединения обмоток трансформатора 11 соответствует 11 часам, а группа 0-12 часам (по старому стандарту эта группа обозначалась числом 12).

Группы соединения трансформаторов

Условия параллельной работы трансформаторов.

Большинство трансформаторов питает потребителей параллельными группами. Для включения на параллельную работу трансформаторы должны иметь:
одинаковые коэффициенты трансформации. В противном случае между их вторичными обмотками будет циркулировать уравнительный ток, который даже при небольшой разнице в коэффициентах трансформации может привести к опасному перегреву;
одинаковые напряжения короткого замыкания u_к, %, иначе они не смогут делить нагрузку пропорционально своим мощностям ¹. Иными словами, одни трансформаторы будут недогружены, другие – перегружены;
одинаковые группы соединения. Если группы соединения различны, то между соответствующими векторами вторичных напряжений трансформаторов, включаемых параллельно, образуется сдвиг фаз. Он повлечет за собой разность напряжений. А так как в одной и той же точке одновременно не могут существовать разные напряжения, то для их выравнивания между трансформаторами возникнет уравнительный ток. Как объяснено ниже, при самом малом из возможных сдвигов (при разных группах соединения) – сдвиге в 30° – уравнительный ток примерно в 5 раз превышает номинальный ток трансформатора. При самом большом сдвиге – в 180° – в 20 раз.

Что такое группа соединения?

На рисунке 1 изображены 10 трансформаторов, обмотки которых соединены по-разному, причем это далеко не все из возможных соединений. Не рассматривая пока, в чем состоят различия, обратим внимание на помещенные рядом со схемами векторные диаграммы, которые расположены в следующем порядке: слева – векторная диаграмма напряжений первичной обмотки, в середине – векторная диаграмма напряжений вторичной обмотки, справа – векторные диаграммы напряжений обеих обмоток совмещены (в часах). Их «центры тяжести» находятся в центре циферблата часов. Минутная стрелка часов совпадает с направлением одного из векторов напряжений первичной обмотки (на рисунке 1 с вектором B). Часовая стрелка совпадает с вектором напряжения вторичной обмотки одноименной фазы, то есть с вектором b.

Рисунок 1. Примеры образования групп соединений трансформаторов.
Начала первичных обмоток обозначены A, B, C, концы X, Y, Z. Начала вторичных обмоток a, b, c концы x, y, z.

Обратите внимание на то, что сравнивается расположение векторов первичной и вторичной звезд. Поэтому в случае соединения обмотки в треугольник надо, перед тем как определять группу соединения, вписать в треугольник звезду. После этого, рассматривая звезды, стрелки направляют вдоль векторов звезд в вершины B и b (A и a, C и c).

По рисунку 1 легко убедиться в том, что несколько схем, несмотря на различие в соединениях, дают одинаковый сдвиг векторов одноименных напряжений, что отчетливо видно по соответствующим им «часам», так как они указывают одно и то же время.

Несколько схем, дающих одинаковый сдвиг, образуют группу соединения. Иными словами, вторичные напряжения одноименных фаз всех трансформаторов, имеющих одну и ту же группу соединения, совпадают по фазе. Поэтому их можно соединять параллельно, не рискуя получить уравнительный ток.

Основных групп может быть двенадцать (1 ч, 2 ч, …, 12 ч) – по числу цифр на циферблате. Это объясняется тем, что векторы первичных и вторичных напряжений в зависимости от схемы соединения обмоток и их расположения на стержнях могут иметь сдвиги, кратные 30°. Таким образом, группе 1 ч соответствует сдвиг 30°, группе 2 ч – 60°, 3 ч – 90°, 4 ч – 120° и так далее. Сдвиг в 360° (или, что то же, отсутствие сдвига, так как 360° и 0° – это одно и то же) имеет группа 12 или 0 ч. При сдвиге 6 ч векторы напряжений одноименных фаз первичных и вторичных обмоток направлены прямо противоположно.

Четные группы (2, 4, 6, 8, 10, 12) получаются, если обе обмотки высшего напряжения (ВН) и низшего напряжения (НН) имеют одинаковые соединения – обе в звезду или обе в треугольник. Соединение одной обмотки в зигзаг – звезду при другой обмотке, соединенной в треугольник, дает четные группы.

Нечетные группы (1, 3, 5, 7, 9, 11) получаются, если одна обмотка соединена в звезду, другая – в треугольник, а также, если одна обмотка соединена в зигзаг – звезду, а другая – в звезду.

Обозначение группы соединений

состоит из двух частей: слева от черточки расположены знаки или буквы, характеризующие схему соединения обмоток, а справа – цифры, указывающие сдвиг в часовом обозначении.

Схемы соединений обозначают знаками и буквами. Приведем примеры буквенного обозначения: Y или У – звезда, Y_н или Y₀ или У_н или У₀– звезда с выведенной нулевой точкой; Δ или Д или D – треугольник; Z – зигзаг, Z_н или Z₀ – зигзаг с выведенной нулевой точкой.

Рассмотрим один пример возможных обозначений группы соединения двухобмоточного трансформатора, у которого обмотка ВН соединена в треугольник, обмотка НН – в звезду с выведенной нулевой точкой и со сдвигом 11 ч (330°, так как 11 × 30° = 330°) между векторами первичного и вторичного напряжений одноименных фаз:

Δ / Y_н — 11 или Д / У_н — 11 или Д / У₀ — 11 или D / Y_н — 11 или D / Y₀ — 11.

Из приведенного примера легко понять систему построения обозначений групп соединения двухобмоточных трансформаторов. В левой части числитель дроби указывает схему соединения обмоток высшего напряжения, знаменатель – низшего напряжения. Цифры в правой части – это часовое обозначение группы соединений.

Трехобмоточные трансформаторы обозначаются, например, У_н / У / Д — 12 — 11 или У_н / У / Д — 0 — 11. Это значит, что обмотка ВН соединена в звезду с выведенной нулевой точкой. Обмотка среднего напряжения (СН) соединена в звезду. Соединение обмотки НН – треугольник. Первое число 12 или 0 указывает сдвиг в часовом обозначении между обмотками ВН и СН; второе число 11 – сдвиг между обмотками ВН и НН. Легко понять, что в данном примере сдвиг между СН и НН можно обозначить 11.

Количество групп соединений трансформаторов ограничено стандартами. Но в практике можно столкнуться со всеми 12 группами и даже с такими соединениями, когда направления вращения векторов ВН и НН не совпадают. Такие трансформаторы не имеют группы в часовом обозначении.

Ошибочно получить не ту группу, которая требуется, можно по многим причинам, например вследствие простой перемаркировки фаз, перекрещивания фаз и тому подобного. Поэтому всегда необходима проверка группы соединения, а это ответственная и сложная работа. У трансформаторов, как правило, имеется шесть (семь) выводов на крышке, а не двенадцать, то есть обмотки между собой соединены внутри трансформатора. В этих сложных условиях проверка группы соединения выполняется последовательными измерениями по определенной системе, которая достаточно полно описана в книге Алексенко Г. В. «Параллельная работа трансформаторов и автотрансформаторов», 1967г.

Пересоединениями на крышке трансформатора можно перевести группы одну в другую: либо группы 12, 4 и 8, либо 6, 10 и 2, либо все нечетные группы.

Приведенные здесь сведения имеют ограниченную цель – показать широкие возможности изменять группу соединения без вскрытия трансформатора. Техника пересоединений с подробными пояснениями для всех практически вероятных случаев подробно описана в вышеуказанной книге.

Техника построения векторных диаграмм, применяющаяся для определения группы соединения.

На схемах обмотки чередуют в таком порядке, как они присоединены к выводам трансформатора. Это значит, что, начиная счет с вывода A обмотки ВН и обходя трансформатор в направлении стрелки (рисунок 2, а), будем встречать его выводы в следующем порядке: A, B, C, c, b, a. Именно так их располагают и на схеме.

Начала обмоток ВН обозначают буквами A, B, C; начала обмоток НН – a, b, c.

Концы обмоток ВН обозначают X, Y, Z, концы обмоток НН – x, y, z. Условимся располагать у одинаково намотанных обмоток на схемах все начала вверху, все концы внизу (рисунок 2, б). У обмоток различного направления начала будем располагать с разных сторон (рисунок 2, в).

Рисунок 2. Система обозначений обмоток для определения группы соединений.

Векторы напряжений, относящиеся к одной и той же фазе (обмотки надеты на один стержень), параллельны. Принято строить векторные диаграммы для того момента, когда потенциалы A, a

(B, b, C, c) выше потенциалов X, x (Y, y, Z, z).

Наименования фаз первичной обмотки и расположение их векторов напряжения определяются первичной сетью и потому для всех схем соединений одинаковы.

Рассмотрим несколько примеров.

1. Требуется определить группу соединений для схемы на рисунке 3, а. Первый шаг: строим векторную диаграмму обмотки ВН (рисунок 3, б). Второй шаг: строим векторную диаграмму обмотки НН (рисунок 3,

в). Следуя ранее оговоренным условиям, векторы AX, BY, CZ и ax, by, cz соответственно параллельны и направлены в те же стороны, так как электродвижущие силы (э. д. с.) обмоток имеют одинаковые направления (их начала обозначены на рисунке 3, а сверху).

Рисунок 3. Примеры определения группы соединения при включении обеих обмоток в звезду.

Третий шаг: совмещаем центр тяжести векторной диаграммы обмотки ВН с центром часов, направляя вектор одной из фаз, например фазы BY, на 12 ч. Четвертый шаг: совмещаем центр тяжести векторной диаграммы НН с центром часов и смотрим, на который час указывает вектор той же фазы, в нашем случае

by. Этот час и определяет собой группу соединения, в данном примере 0 или 12 (рисунок 3, г).

2. Определение группы соединения для схемы на рисунке 3, д, у которой направление обмоток различно, выполнено по тому же плану и пояснений не требует. В данном случае получается группа У / У — 6.

3. Построим векторные диаграммы для схемы на рисунке 4, а с одинаково намотанными обмотками, если обмотка НН соединена в треугольник. Векторная диаграмма обмотки ВН (рисунок 4,

б) имеет такой же вид, как на рисунке 3, б. Почему? Потому что она также определяется первичной сетью. Параллельно вектору BY строим вектор by, направляя его в ту же сторону (рисунок 3, в). Затем, видя по схеме, что вывод b соединен с выводом z, ставим на векторной диаграмме рядом с буквой b букву z. А так как точка z принадлежит вектору cz, проводим через нее линию I – I параллельно вектору CZ. Затем, видя, что вывод y соединен с выводом a, ставим на векторной диаграмме рядом с буквой y букву a и проводим через нее линию II – II, параллельную вектору AX. Точка пересечения линий I – I и II – II образует вершину треугольника, соответствующую соединению между выводами c и x. Остается расставить стрелки у векторов cz и ax.

Рисунок 4. Примеры определения группы соединения при включении обмотки НН в треугольник

Теперь нужно совместить центры тяжести векторных диаграмм обмоток ВН и НН, поместить их в центр часов и определить группу соединения. В данном случае трансформатор имеет 11-ю группу, так как вектор

b показывает 11 ч. Группу в данном случае определяет вектор b, а не векторы a и c, так как на 12 ч направлен вектор B, а не векторы A и C.

Поясним, как были найдены центры тяжести. Центр тяжести обмотки ВН, соединенной в звезду,– ее нулевая точка. Центр тяжести обмотки НН, соединенной в треугольник, находят следующим построением: каждую сторону треугольника делят пополам и ее середину соединяют с противолежащей вершиной. Пересечение полученных трех линий (медиан) и есть центр тяжести.

На рисунке 4, д обмотки также намотаны одинаково и тоже соединены в звезду и треугольник, но получилась группа не 11 ч, а 1 ч. Это объясняется тем, что выполняя соединения обмоток НН, мы на этот раз обходим их иначе, чем на рисунке 4, а. В первом случае конец обмотки by соединялся с началом обмотки ax, во втором – конец обмотки by соединяется с началом обмотки cz. В результате другого направления обхода треугольник повернулся.

При соединении обмоток НН в треугольник мы ориентировались по веторам обмотки ВН, причем, как уже упоминалось, они изображали напряжения питающей сети. Иными словами, вершины треугольника векторов A, B, C были заданы.

При соединении обмоток ВН в треугольник это условие также необходимо соблюдать, откуда следует, что при любом соединении обмоток ВН – и в звезду (рисунок 5, а), и в треугольник (рисунок 5, б и в) – точки A, B, C на векторных диаграммах располагаются одинаково: это сеть. Однако направление векторов при соединении в треугольник может быть различно. Оно определяется порядком выполнения соединений.

Рисунок 5. Расположение векторов при соединении в треугольник обмоток ВН.

Действительно, на рисунке 5, б соединение выполнено от обмотки B к обмотке C, а от нее к обмотке A, чему и соответствует направление стрелок на векторной диаграмме.

На рисунке 5, в соединение выполнено в другом порядке: от обмотки B к обмотке A и от нее к обмотке C. Поэтому направление стрелок на векторной диаграмме изменилось на обратное.

---

¹ Отношение мощностей параллельно включенных трансформаторов не должно быть больше 1 : 3. В противном случае даже небольшие абсолютные перегрузки параллельно работающих трансформаторов могут оказаться в процентном отношении для малых трансформаторов недопустимо большими.

Источник: Каминский Е. А., «Звезда, треугольник, зигзаг» – 4-е издание, переработанное – Москва: Энергия, 1977 – 104с.

ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ВЕКТОРНЫЕ ГРУППЫ И ЗАЗЕМЛЕНИЕ НЕЙТРАЛИ ОСНОВЫ И УЧЕБНЫЕ ПОСОБИЯ | ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

Три фазы обмотки трансформаторов, как правило, соединяются по схеме «треугольник». конфигурация звезда (звезда) или, реже, в соединенной звезде (зигзаг), как показано на рис. 14.16. Группировка и фаза вектора Используемая номенклатура отношений следующая:

• Капитал буквы для обозначения векторной группы первичной обмотки.

• Маленький буквы для обозначения группы вторичной обмотки.

• Д или д представляет собой первичную или вторичную обмотку треугольника.

• Д или д представляет собой первичную или вторичную обмотку звезды.

• Z или Z представляет собой первичную или вторичную обмотку, соединенную звездой.

• Н или н указывает первичную или вторичную обмотку с заземлением на звезду точка.

• Номера представляют соотношение фаз между первичной и вторичной обмотками.

Углы смещения вторичного напряжения к первичному приведены в соответствии с положением «стрелок» на часах относительно полудня или двенадцати часовая позиция. Таким образом, 1 (представляющий один час) равен 30°, 3 – 90°, 11 – 30° и так далее.

Поэтому Группировка векторов Dy1 указывает, что вторичный вектор напряжения звезды красной фазы, Vrn находится в положении «1 час» и, следовательно, отстает от основной красной фазы. дельта-вектор напряжения, Vm, в положении «12 часов» на 30°, т. е. часовая позиция на 30° отстает от основной двенадцатичасовой позиции для обычное векторное вращение против часовой стрелки.

Аналогично Группировка векторов Dyn11 указывает на то, что вторичное напряжение красной фазы опережает первичное напряжение на 30°, т. е. положение одиннадцати часов опережает положение двенадцати часов. положение часов на 30°. Вторичная звезда заземлена. Yy0 бы указывают фазовый сдвиг 0 ° между первичной и вторичной красными фазами на трансформер звезда/звезда.

Лз6 бы указать треугольную первичную взаимосвязанную звезду, вторичную и 180 ° вторичную к первичной сдвиг фазы вектора напряжения. Разработчику системы обычно приходится решить, какая схема группировки векторов требуется для каждого уровня напряжения в сеть.

Есть множество факторов, влияющих на выбор, и хорошее резюме факторов, представляющих наибольший интерес к производителю можно найти в Ref. (1). С точки зрения пользователя, будут важны следующие аспекты:

1. Вектор смещение между системами, подключенными к каждой обмотке трансформатора и возможность достижения параллельной работы.

2. Положение точки или точек нейтрального заземления, где нейтраль относится к земле либо напрямую, либо через импеданс. Трансформаторы используются для подачи нейтральная точка в большинстве систем.

Ясно в Рис. 14.16 дают только конфигурации обмотки звезда или соединенная звезда (Z) нейтральное место. Если по разным причинам используются только обмотки треугольником определенный уровень напряжения в конкретной системе, нейтральная точка все еще может быть обеспечивается специальным трансформатором, называемым «трансформатор заземления нейтрали». или «трансформатор компенсатора заземления», как показано на рис. 14.16.

3. Практичность конструкции трансформатора и стоимость, связанная с требованиями к изоляции. Могут возникнуть производственные сложности с выбором определенной обмотки. конфигурации при определенных уровнях напряжения.

Например, соединенная звездная конфигурация громоздка и дорога выше 33 кВ. Большое значение в системах передачи имеет стоимость и расположение. распределительного устройства РПН.

4. Z обмотка уменьшает асимметрию напряжения в системах, где нагрузка неравномерна распределяется между фазами и допускает нагрузку по току нейтрали с изначально низкий импеданс нулевой последовательности. Поэтому его часто используют для заземления. трансформаторы.

[Решено] Параллельная работа двух трансформаторов с каким из следующих

1. YD11 и YD1
2. YD11 и YD6
3. DD1 и YD1
4. DY1 и YY1

Вариант 1: YD11 и YD1

Свободный

Генерал. Компания. 7,9 тыс. пользователей

20 вопросов

20 баллов

20 минут

Параллельная работа трансформаторов:

Одинаковый угол сдвига фаз:

Обмотки трансформатора могут быть соединены различными способами, которые создают амплитуды и сдвиги фаз во вторичном напряжении по отношению к первичному напряжению.

Все соединения трансформатора можно разделить на отдельные векторные группы.

Группа 1: Смещение нулевой фазы (Yy0, Dd0, Dz0)
Группа 2: Смещение фазы 180° (Yy6, Dd6, Dz6)
Группа 3: — смещение фазы 30° (Yd1, Dy1, Yz1)
Группа 4: + сдвиг фаз на 30° (Yd11, Dy11, Yz11)

1. знак) для параллельного соединения.
2. Трансформаторы групп 1 и 2 могут быть подключены параллельно только с трансформаторами их собственной группы.
3. Трансформаторы групп 3 и 4 можно запараллелить, поменяв местами чередование фаз одного из них.

 

Например,

Трансформаторы с соединениями Yd11 и Dy1 можно подключать параллельно.

Ключевые точки

• Здесь фазовый сдвиг Yd 11 равен + 30°, а Yd 1 равен — 30°.
• Мы не можем соединить эти два трансформатора напрямую параллельно, так как сдвиг фаз между ними составляет +30° — (-30°) = 60 ° .
• Но для параллельной работы смещение фаз должно быть 0°
• Но, изменив чередование фаз одной машины, мы можем получить результирующий сдвиг фаз как 0°, например, если изменить чередование фаз трансформатора Dy1, то его сдвиг фаз будет + 30°
• Затем эти два трансформатора можно соединить параллельно, так как смещение фаз одинаково для обоих соединений

Скачать решение PDF

Поделиться в WhatsApp

Последние обновления NLC Graduate Executive Trainee

Последнее обновление: 21 сентября 2022 г.

Neyveli Corporation Limited (NCL) выпустила подробное уведомление о вакансиях стажера NLC Graduate Executive Trainee в 2022 году. Всего для набора было открыто 300 вакансий. Процесс подачи заявок начался 28 марта 2022 года, и кандидаты могут подать заявку до 11 апреля 2022 года. Отбор кандидатов основан на баллах GATE 2022. При достойной зарплате в 5000 руб. от 50000 до рупий.