Сравнительный анализ силовых трехфазных трансформаторов с различными группами соединения

1. Ухудшение качества электроснабжения (формы кривой напряжения)

Соединение Y/Yн

      Так как напряжение со стороны ВН подводится без нулевого провода, то токи третьей гармоники (и кратные трем – 9, 15), совпадая по фазе во всех трех фазах, будут равны нулю (отсутствие выхода из нулевой точки). Т.е. токи третьей и кратной трем гармоники будут взаимно компенсироваться, и намагничивающий ток трансформатора окажется синусоидальным. Однако магнитный поток, вследствие нелинейности кривой намагничивания, окажется не синусоидальным, а с явно выраженным потоком третьей гармоники Ф3. Наводимые потоками Ф3 ЭДС в фазных обмотках ухудшают качество электроэнергии – происходит «засорение» синусоиды гармониками, кратным трем.

      Несинусоидальный магнитный поток от ярма к ярму может вызвать заметные добавочные потери и местные нагревы. Кроме того, возрастают потери от вихревых токов, индуцируемых потоком Ф3 в стенках бака. Это обусловлено тем, что потоки третьей гармоники не могут замкнуться в трехстержневом магнитопроводе (так как совпадают по фазе и направлены встречно), а замыкаются через масло и металлические стенки бака. При индукции в стержне магнитопровода порядка 1,4Тл потери от вихревых токов составляют около 10% от  потерь в магнитопроводе, а при индукции 1,6Тл эти потери возрастают до 50÷65% [1].

 Соединение Д/Ун-11

      Если первичные обмотки трансформатора соединены в треугольник, то ток третьей гармоники беспрепятственно замыкается в замкнутом контуре фазных обмоток. В этом случае несинусоидальный ток намагничивания формирует магнитный поток в стержнях, а, следовательно, и ЭДС в фазах практически синусоидальными. В этом случае устраняются все недостатки, обсужденные выше. 

2. Работа при несимметричной нагрузке

      Согласно ГОСТ 11677 (п.3.9.6) и ГОСТ Р 52719 (п. 6.2.5) вводы и отводы нейтрали обмотки НН должны быть выбраны на продолжительную нагрузку током, равным:

  • для трансформаторов со схемой соединения обмоток У/Ун – 25%, для трансформаторов со схемами соединения обмоток Y/Zн и Д/Ун – 75% номинального тока обмотки НН.

      Таким образом, для предупреждения выгорания отвода нейтрали в случае использования схемы соединения У/Ун необходимо дополнительно следить за перекосом нагрузки. В свое время в сетях МКС по этой причине одновременно вышло из строя большое количество трансформаторов.

3. Отстройка релейных защит

      90% аварий в сетях МКС обусловлены однофазными короткими замыканиями. Переход к схеме соединения обмоток Д/Ун резко повышает ток однофазного КЗ за трансформатором, который практически приближается к значению 3-х фазного тока КЗ. В этом случае значительно облегчается отстройка устройств защиты силовых трансформаторов (построение карт селективности).

Общий вывод: По вышеуказанным причинам в Европе запрещено использование в распределительных сетях трехфазных силовых трансформаторов со схемой соединения У/Ун.

[1] М.М. Кацман, Электрические машины, 1990, «Высшая школа». Главный технолог ХК «Хайтек» В.И. Печенкин

Ссылки по теме:

http://www.news.elteh.ru/arh/2006/41/09.php

http://ee-system.ru/sxemy-i-gruppy-soedineniya-transformatorov/

http://www.electricalschool.info/main/visokovoltny/579-skhemy-i-gruppy-soedinenijj-obmotok.html