Несимметричный режим работы при отсутствии токов нулевой последовательности

ЛЕКЦИЯ № 12

Тема: Несимметричная нагрузка трансформаторов.

Цель: Изучить физическую сущность при несимметричных режимах работы трансформаторов.

План: 1.Общие положения.

2. Работа трансформаторов при отсутствии токов нулевой последовательности.

3. Работа трансформаторов при наличии токов нулевой последовательности.

Литература: 1. Важнов Л.И.

«Электрические машины».

1969., стр.

Лекция обсуждена и одобрена на заседании кафедры

Протокол № _____ от «_____» _____________200 г.

Преподаватель: Просужих Р.П.

Лекция № 12. Несимметричная нагрузка трансформаторов

Общие положения

Несимметричные режимы работы трансформаторов как и у синхронных генераторов, могут возникнуть при неодинаковой мощности однофазных потребителей, при обрывах линейных проводов линии передачи, а также при однофазных и двухфазных коротких замыканиях. Для анализа этих режимов используется метод симметричных составляющих, по которому несимметричная система токов фаз İ_А; İ_В; İ_С может быть разложена на три системы токов:

İ_А1; İв₁; İс₁ – токи прямой последовательности;

İ_А2; İ_В2; İ_С2 – токи обратной последовательности;

İ_А0; İ_В0; İ_С0 – токи нулевой последовательности.

Векторы токов прямой последовательности равны по величине и чередуются по направлению часовой стрелки.

Векторы токов обратной последовательности также равны по величине и чередуются по направлению, обратному движению часовой стрелки.

Векторы токов нулевой последовательности также одинаковы по величине и совпадают по фазе, т.е. направлены в одну сторону.

Соответственно выглядят и векторные диаграммы токов прямой, обратной и нулевой последовательности, которые показаны на рисунке 1, а сами токи можно выражать через ток одной из фаз с помощью оператора поворота , который характеризует поворот вектора на 120° эл. против часовой стрелки. Кроме того: .

А также: 1+а+а²=0.

İ_С1

Несимметричный режим работы при отсутствии токов нулевой последовательности

Такой режим может возникнуть в случаях, когда:

а) обмотки трансформатора соединены по схеме «звезда» без нулевого провода. Поскольку токи нулевой последовательности совпадают по фазе, а выхода из нулевой точки нет, то они компенсируют друг друга;

б) обмотки трансформатора соединены по схеме «треугольник». В этом случае токи нулевой последовательности свободно замыкаются по замкнутому контуру фаз первичной или вторичной обмотки, но в линейные провода не выходят, поскольку они равны друг другу и совпадают по фазе, а линейные токи (нулевой последовательности) равны разности токов смежных фазных обмоток.

Следовательно, при любом соединении обмоток типа Y/Y; Y/Δ; Δ/Y; Δ/Δ токи нулевой последовательности в линейных проводах отсутствуют.

Это значит, что токи первичной и вторичной стороны уравновешивают друг друга как при симметричной нагрузке, фазы трансформатора ведут себя как самостоятельные однофазные трансформаторы и практически не влияют друг на друга, поскольку сопротивления короткого замыкания малы, если токи в обмотках не превышают номинальных величин.

При коротких замыканиях токи в фазах очень велики, они свободно трансформируются из вторичной стороны в первичную.

Распределение токов короткого замыкания по фазам первичной и вторичной обмоток зависит от схемы соединения и вида короткого замыкания.

В частности, при трехфазном коротком замыкании токи К.З. в фазах распределяются равномерно по 100% как показано на рисунке 2,а.

Если соединение фаз Y/Y, а К.3. двухфазное, то в одной из фаз тока К.3. не будет (рисунок 2,в).

Если соединение фаз Δ/Y, то при двухфазном К.3. в одном из линейных проводов первичной обмотки ток К.3. достигнет двухкратного значения по сравнению с другими проводами (рисунок 3,б).

В последнем случае в линии С токи К.3. фаз В и С складываются, в линиях А и В равны 100 %, а в фазе А тока К.3. нет.

Рисунок 2. Варианты установившихся режимов короткого замыкания