Трехобмоточные трансформаторы. 
Электроснабжение. 
Силовые трансформаторы

Трехобмоточные трансформаторы применяют в основном в качестве понижающих трансформаторов мощностью до 100 МВ, А с высшим напряжением до 220 кВ. Мощности обмоток высшего, среднего и низшего напряжений составляют соответственно 100/100/100, 100/100/67 и 100/67/100% от номинальной мощности трансформатора. Сумма нагрузок обмоток среднего и низшеОбмотки трехобмоточных трансформаторов размещают на стержнях концентрически в следующем порядке: обмотку высшего напряжения — снаружи; обмотку низшего напря;

го напряжений не должна превышать номинальной мощности трансформатора.

Рис. 2.7. Размещение обмоток (о) и жения внутри, у стержня; схема замещения (6) трехфазного обмотку среднего напряжетрансформатора с расщепленной ния — между обмотками высобмоткой низшего напряжения шего и низшего напряжений.

При таком расположении на;

пряжение КЗ между обмотками высшего и среднего напряжений имеет минимальное значение, что позволяет передать большую часть мощности в сеть среднего напряжения с минимальными потерями. Напряжение КЗ между обмотками высшего и низшего напряжений относительно велико, что способствует ограничению тока КЗ в сети низшего напряжения.

Разновидностью трехобмоточного трансформатора является трехфазный трансформатор с расщепленной обмоткой низшего напряжения. В таком трансформаторе (рис. 2.7, а) обмотка низшего напряжения каждой фазы выполняется из двух частей (ветвей), расположенных симметрично по отношению к обмотке высшего напряжения. Номинальные напряжения ветвей обмотки одинаковы. Мощность каждой обмотки низшего напряжения составляет часть номинальной мощности трансформатора (при двух ветвях — ½, при трех ветвях — 1/3). В трехфазных трансформаторах обе части расщепленной обмотки размещены на общем стержне соответствующей фазы одна над другой, а в однофазных трансформаторах части обмотки размещены на разных стержнях. Каждая ветвь расщепленной обмотки имеет самостоятельные выводы. Допускается любое распределение нагрузки между ветвями расщепленной обмотки, например при двух ветвях одна ветвь может быть полностью нагружена, а вторая отключена, или обе ветви нагружены полностью.

Достоинством трансформаторов с расщепленной обмоткой низшего напряжения является большое сопротивление короткого замыкания между ветвями, что дает возможность ограничить ток КЗ на стороне низшего напряжения, например на подстанциях.

Одной из характеристик трансформатора с расщепленной обмоткой является коэффициент расщепления к_р, который для случая двух ветвей равен отношению сопротивления короткого замыкания между ветвями расщепленной обмотки Z₂-з ^к сопротивлеДля однофазных трансформаторов коэффициент расщепления к_р ~ 4, а для трехфазных трансформаторов к_р ~ 3,5. Сопротивления лучей в схеме замещения трансформатора с обмоткой низшего напряжения, расщепленной на две ветви (рис. 2.7, б), могут быть определены из следующих выражений:

нию короткого замыкания между обмоткой высшего напряжения и параллельно соединенными ветвями расщепленной обмотки:

после подстановки в которые соответствующих значений к_р получим:

для однофазных трансформаторов.

для трехфазных трансформаторов.

aside class="viderzhka__img" itemscope itemtype="http://schema.org/ImageObject">

Рис. 2.8. Принципиальная схема двухобмоточного автотрансформатора.

Автотрансформатор представляет собой многообмоточный трансформатор, у которого две обмотки связаны электрически. В энергосистемах применение получили трехобмоточные автотрансформаторы — трехфазные и группы из однофазных. Их широко используют по соображениям экономического порядка вместо обычных трансформаторов для соединения эффективнозаземленных сетей с напряжением 110 кВ и выше при отношении номинальных напряжений, не превышающем 4.

На рис. 2.8 представлена принципиальная схема двухобмоточного автотрансформатора.

Обмотка А—А", называется последовательной, а обмотка А_т—X — общей. Вывод А является выводом высшего напряжения, вывод А_т — выводом среднего напряжения. Обмотки трехфазных автотрансформаторов (или групп из трех однофазных автотрансформаторов) соединяют в звезду с заземленной нейтралью X.

Обозначим общее число витков в обеих обмотках автотрансформатора через щ, а число витков в общей обмотке через щ. Тогда число витков в последовательной обмотке будет ш, — т_г. Отношение п = wjw₂ представляет собой коэффициент трансформации автотрансформатора.

Последовательную и общую обмотки рассматривают как первичную и вторичную обмотки трансформатора.

В отличие от трансформатора, где вся мощность с первичной стороны передается на вторичную сторону магнитным полем, в автотрансформаторе часть мощности передается непосредственно — без трансформации — через контактную связь между последовательной и общей обмотками. Полную мощность, передаваемую с первичной стороны автотрансформатора на вторичную, называют проходной, а мощность, передаваемую магнитным полем, — трансформаторной.

Проходная мощность для схемы, показанной на рис. 2.8,.

Сумма трансформаторной и электрической мощностей равна проходной мощности автотрансформатора:

Отношение трансформаторной мощности к проходной, называется коэффициентом типовой мощности автотрансформатора:

Под номинальной мощностью автотрансформатора понимают его проходную мощность при номинальных условиях. Соответствующую номинальной мощности трансформаторную (электромагнитную) мощность называют типовой мощностью. Размеры и масса автотрансформатора определяются не проходной, а трансформаторной мощностью. Чем ближе к единице отношение U_C/U_B, тем меньше трансформаторная мощность при заданной проходной мощности. Следовательно, замена трансформатора соответствующим автотрансформатором становится все выгоднее.

Преимущества автотрансформаторов перед трансформаторами той же проходной мощности заключаются в следующем:

для изготовления автотрансформатора требуется меньше меди, стали и изоляционных материалов, поэтому стоимость автотрансформатора меньше;

потери мощности в автотрансформаторе меньше, а его КПД выше; габаритные размеры автотрансформатора меньше, что позволяет строить их большей проходной мощности и облегчает транспортировку.

Перечисленные преимущества автотрансформаторов тем заметнее, чем меньше разность высшего и среднего напряжений.

Все сказанное ранее относится к двухобмоточным автотрансформаторам.