Логотип ЭТ
Изготовление и поставка трехфазных и трехфазно-однофазных трансформаторов
в Санкт-Петербурге

Трансформаторы и асимметрия токов и напряжений в сети 0,4 кВ                       

                                                  

Как известно, трехфазная система электроснабжения хорошо функционирует лишь тогда, когда все ее звенья симметричны.

Однако современный этап развития характеризуется непрерывным ростом удельного веса и энергоемкости нетрадиционных потребителей электроэнергии, характеризующихся  различием параметров по фазам, высокой скоростью их изменений во времени, и имеющих нелинейный характер. Развитие современной электротехники, электроники приводит к увеличению доли однофазных приемников, таких как компьютерные нагрузки, станции зарядки электромобилей, тепловые насосы, сварочные трансформаторы и другие. Их подключение к сетям 0,4кВ естественно увеличивает асимметрию токов и напряжений.

При полной симметрии токов и напряжений уравнение полной мощности

              S =  P + Q

Где S —  полная мощность; P —   активная мощность,  Q —  реактивная мощность.

В случае асимметрии токов или напряжений уравнение для полной

Мощности выглядит так.

               S = P  + Q  + D

Где   D —  мощность несимметрии.

Таким образом, несимметричная нагрузка вызывает потери мощности и энергии в источнике питания.

Важно понимание того что несимметричная нагрузка может вызываться однофазными нагрузками потребителей, включенными как на напряжение 220 (230)В, так и на напряжение 380(400)В.

Известно, что отсутствие у  Заказчиков четкого представления о принципиальных отличиях свойств силовых трансформаторов с разными схемами соединения обмоток приводит к ошибкам в их применении. Причем, неправильный выбор схемы соединения трансформаторных обмоток не только ухудшает технические показатели электроустановок и снижает качество электроэнергии, но   может также приводить к авариям.

Выбор схемы соединения обмоток трехфазного трансформатора оказывается особенно важным с точки зрения вопросов симметрирования при несимметричности и нелинейности токов нагрузки.

В соответствии с ГОСТ  силовые трансформаторы мощностью от 25 до 1000 кВА чаще всего изготавливаються со следующими схемами соединения обмоток:

  • «звезда/звезда» – Y/Yн;
  • «треугольник–звезда» – D/Yн;
  • «звезда–зигзаг» – Y/Zн.

Принципиальное отличие технических характеристик трансформаторов с различными схемами соединений обмоток заключается в разной реакции на несимметричные токи, содержащие составляющую нулевой последовательности. Это, прежде всего, рабочие режимы с несимметрией нагрузок по фазам, а также однофазные сквозные короткие замыкания. Известно любой несимметричный режим работы трехфазной сети представляется в виде геометрической суммы трех симметричных составляющих тока и напряжения: это составляющие прямой, обратной и нулевой последовательности.

Известно также сопротивления прямой и обратной последовательностей R1 и X1 трансформаторов с разными схемами соединения обмоток определяются одними и теми же формулами и отличаются незначительно.
В отличие от этих сопротивлений, сопротивления нулевой последовательности трансформаторов с разными схемами соединения обмоток отличаются принципиально.
В трансформаторах с схемой соединения обмоток треугольник – звезда с нулем токи прямой, обратной и нулевой последовательностей протекают как в первичной, так и во вторичной обмотках. При этом токи нулевой последовательности в первичной обмотке замыкаются внутри нее и в сеть не выходят. Создаваемые токами нулевой последовательности первичных и вторичных обмоток намагничивающие силы (ампер-витки) направлены встречно и почти полностью компенсируют друг друга, что обуславливает небольшую величину реактивных сопротивлений трансформатора. При этом сопротивления прямой и нулевой последовательностей приблизительно равны:R1 = R0; Х1 = Х0.
В трансформаторах со схемой соединения обмоток Y/Zн в аналогичном режиме ОКЗ токи нулевой последовательности протекают лишь по вторичной обмотке трансформатора, однако магнитного потока нулевой последовательности они не создают, что объясняется особенностью схемы Zн – «зигзаг».
Эта особенность состоит в том, что на каждом стержне трансформатора расположено по одной вторичной полуобмотке двух разных фаз (рис. 3). В режиме ОКЗ намагничивающие силы, создаваемые токами нулевой последовательности в этих полуобмотках, направлены встречно и друг друга взаимно компенсируют. При этом токи нулевой последовательности в первичной обмотке отсутствуют. В таких трансформаторах сопротивления нулевой последовательности оказываются меньше сопротивлений прямой последовательности: R0 < R1; Х0 < Х1.

Токи нулевой последовательности вызываемые гармониками кратные трём могут вести к большим токам в проводнике нейтрали, что приводит к значительному перегреву проводов и компонентов, особенно в трёхфазных  трансформаторах, содержащих обмотки соединенные в треугольник. Это связано с тем что гармоника кратная 3м будет циркулировать  только внутри  обмоток  трансформатора, соединенных в треугольник , то есть третья гармоника поглащается трансформатором. Таким образом  трансформатор с схемой соединения обмоток треугольник – звезда с нулем является фильтром гармоник кратных 3м. Но он же вынужден их и рассеивать на себе. То же самое из др. источника: По этой причине в линейных токах, которые представляют собой разность токов соответствующих фаз, гармоники, кратные трем, будут отсутствовать. Поэтому токи этих гармоник будут циркулировать внутри замкнутого треугольника, причем, будучи равными по величине и совпадая по фазе, они образуют общий замкнутый циркуляционный ток. Из изложенного следует, что в случае соединения одной из обмоток трансформатора в треугольник магнитные потоки, э. д. с. и напряжения фаз остаются синусоидальными. Это обстоятельство составляет существенное преимущество трехфазных трансформаторов, у которых одна из обмоток соединена в треугольник. Таким образом ИБП или стабилизатор имеющий трансформатор ∆/Υ устраняет гармонику (тока потребления) кратную 3м.  Сказанное в равной степени относится как к групповым трехфазным трансформаторам, так и к трехфазным трансформаторам с общим сердечником.

Таким образом, в зависимости от того какие однофазные нагрузки являются определяющими ,с точки зрения несимметрии, которая создается этими нагрузками, ( а именно включаемые на напряжение 220В или 380В ), и должен выбираться трехфазный трансформатор с гальванической развязкой и  необходимой схемой соединения обмоток.

Трансформаторная вышка

 

 

Задать вопросы по применению оборудования можно по телефону:
Либо воспользуйтесь
данной формой
Сайт защищён Google reCAPTCHA с применением Политики конфиденциальности и Правилами пользования.

Политика конфиденциальности

Администрация данного Сайта не может передать или раскрыть информацию, предоставленную пользователем (далее Пользователь) при регистрации и использовании функций сайта, третьим лицам, кроме случаев, описанных законодательством страны, на территории которой Пользователь ведет свою деятельность.

Для регистрации на сайте Пользователь обязан внести персональную информацию. Для проверки предоставленных данных сайт оставляет за собой право потребовать доказательства идентичности в онлайн- или офлайн-режимах.

Сайт использует личную информацию Пользователя для обслуживания и для улучшения качества предоставляемых услуг. Часть персональной информации может быть предоставлена банку или платежной системе в случае, если предоставление этой информации обусловлено процедурой перевода средств платежной системе, услугами которой Пользователь желает воспользоваться.

Сайт прилагает все усилия для сбережения в сохранности личных данных Пользователя. Личная информация может быть раскрыта в случаях, описанных законодательством, либо когда администрация сочтет подобные действия необходимыми для соблюдения юридической процедуры, судебного распоряжения или легального процесса, необходимого для работы Пользователя с Сайтом.

В других случаях ни при каких условиях информация, которую Пользователь передает Сайту, не будет раскрыта третьим лицам.