Понимание векторной группы трансформаторов (2)

Автор: Селезнев Владимир seleznev@naukatech.ru.

Публикация: 2025-03-03 20:32.

Последние изменения: 2025-03-03 20:32

Продолжение с первой части «Понимание векторной группы трансформаторов» (часть 1)

Вопросы, которые следует учитывать при выборе группы векторов

Векторными группами являются МЭК метод категоризации первичной и вторичной обмоток конфигураций трехфазных трансформаторов. Обмотки могут быть соединены как дельта, звезда или взаимосвязанная звезда (зигзаг). Также важна полярность обмотки, так как обратное соединение через набор обмоток влияет на фазовый сдвиг между первичным и вторичным.

Векторные группы идентифицируют соединения обмотки и полярности первичной и вторичной обмотки. Из векторной группы можно определить фазовый сдвиг между первичным и вторичным.

Трансформаторная группа зависит от:

1. Удаление гармоник: соединение Dy - закручивание нуля сводит на нет третью гармонику, предотвращая ее отражение на дельта-стороне.
2. Параллельные операции: все трансформаторы должны иметь одинаковую векторную группу и полярность обмотки.
3. Реле замыкания на землю Реле: трансформатор Dd не имеет нейтрали. для ограничения замыканий на землю в таких системах, мы можем использовать трансформатор с зазором зигзагообразного типа для создания нейтрали вместе с реле замыкания на землю.
4. Тип несущей нагрузки: системы с различными типами гармоник и нелинейные типы нагрузок, например, нагреватели печи, VFDS и т. Д., Для которых мы можем использовать конфигурацию Dyn11, Dyn21, Dyn31, где 30 град. сдвиги напряжений сводят на нет 3 гармоники к нулю в системе питания.
5. Тип трансформаторного приложения: Обычно для трансформатора экспорта мощности, т. Е. Сторона-генератор подключена в треугольнике, а сторона нагрузки подключена в звезду. Для трансформаторов импорта экспорта электроэнергии, т. Е. В передаче Назначение Трансформаторное звездное соединение может быть предпочтительным, поскольку это позволяет избежать трансформатора заземления со стороны генератора и, возможно, сэкономить на нейтральной изоляции.
  
  Большинство систем работают в этой конфигурации. Может быть менее опасным, чем неправильная работа с дельта-системой. Соединение Yd или Dy является стандартным для всех подключенных устройств.

Существует ряд факторов, связанных с трансформаторными соединениями и может быть полезен при проектировании системы, и поэтому применение факторов определяет лучший выбор трансформаторов.

Например:

Для выбора соединения «звезда»:

Звездное соединение представляет нейтральную. Если трансформатор также включает дельта-обмотку, эта нейтраль будет стабильной и может быть заземлена, чтобы стать эталоном для системы. Трансформатор со звездной обмоткой, которая НЕ включает дельта, не представляет стабильной нейтральной.

Трансформаторы звездной звезды используются, если есть требование избежать фазового сдвига 30deg, если есть желание построить трехфазный трансформаторный блок от однофазных трансформаторов или если трансформатор будет включен однофазным трансформатором, (т. е. по одной фазе за раз), возможно, с использованием ручных переключателей.

Трансформаторы звездной звезды обычно находятся в приложениях распределения или в больших размерах, соединяющих высоковольтные системы передачи. Некоторые трансформаторы звездной звезды оснащены третьей обмоткой, соединенной в треугольник для стабилизации нейтрали.

Для выбора Delta Connection:

Дельта-соединение вводит фазовый сдвиг в 30 градусов.
Дельта-соединение «ловушки» потока токов нулевой последовательности.

Для выбора Delta-Star Connection:

Трансформаторы Delta-star являются наиболее распространенными и наиболее полезными трансформаторами.
Дельта-дельта-трансформаторы могут быть выбраны, если нет необходимости в стабильной нейтрали или если требуется избегать 30-фазного сдвига фазы. Наиболее распространенным применением дельта-дельта-трансформатора является трансформатор для трансформации силового преобразователя.

Для выбора Zig zag Connection:

Обмотка Zig Zag снижает дисбаланс напряжения в системах, где нагрузка распределяется неравномерно между фазами, и позволяет осуществлять нейтральную нагрузку по току с минимальным полным сопротивлением нулевой последовательности. Поэтому он часто используется для заземляющих трансформаторов.

Предоставление нейтральной точки заземления или точек, где нейтраль относится к земле либо непосредственно, либо через импеданс. Трансформаторы используются для обеспечения нейтральной точки в большинстве систем. Звездные или взаимосвязанные конфигурации намотки звездой (Z) дают нейтральное местоположение.

Если по разным причинам только дельта-обмотки используются на определенном уровне напряжения в конкретной системе, нейтральная точка все еще может быть обеспечена целенаправленным трансформатором, называемым «нейтральным заземлением».

Для выбора распределительного трансформатора

Первый критерий, который следует учитывать при выборе векторной группы для распределительного трансформатора для объекта, - это знать, хотим ли мы дельта-звезды или звезды-звезды. Коммутаторы часто предпочитают трансформаторы звезды-звезды, но для них требуются 4-проводные входные фидеры и 4-проводные выходные фидеры (т.е. входящие и исходящие нейтральные проводники).

Для распределительных трансформаторов внутри объекта выбраны часто дельта-звезды, потому что эти трансформаторы не требуют 4-проводного ввода; для подачи 4-проводной вторичной цепи достаточно трехпроводной схемы первичного фидера. Это связано с тем, что любой нулевой последовательности, требуемый вторичным источником для замыкания на землю или несбалансированными нагрузками, подается с помощью первичной обмотки дельта и не требуется от источника питания вверх по потоку. Метод заземления на вторичной основе не зависит от первичных трансформаторов дельта-звезды.

Второй критерий, который следует учитывать, - это то, какой фазовый сдвиг вам нужен между первичным и вторичным. Например, трансформаторы Dy11 и Dy5 являются дельта-звездами. Если нас не волнует фазовый сдвиг, то трансформатор выполнит эту работу. Фазовый сдвиг важен, когда мы параллельны источникам. Мы хотим, чтобы фазовые сдвиги источников были одинаковыми.

Если мы переходим к трансформаторам, то вы хотите, чтобы у них была одна и та же группа векторов. Если вы заменяете трансформатор, используйте ту же группу векторов для нового трансформатора, иначе существующие VT и CT, используемые для защиты и измерения, не будут работать должным образом.

Технической разницы между одними векторными группами (т.е. Yd1) или другой векторной группой (т.е. Yd11) нет в плане производительности. Единственным фактором, влияющим на выбор между одним или другим, является фазировка системы, то есть, должны ли части сети, питаемые от трансформатора, работать параллельно с другим источником. Это также имеет значение, если у вас есть вспомогательный трансформатор, подключенный к клеммам генератора. Согласование векторов на вспомогательной шине.

Применение трансформатора в соответствии с Vector Group

1.) Dyn11, Dyn1, YNd1, YNd11

Общий для распределительных трансформаторов.
Обычно векторная группа Dyn11 используется в системе распределения. Поскольку генераторный трансформатор YNd1 для нейтрализации угла нагрузки между 11 и 1.
Мы можем использовать Dyn1 в системе распределения, когда мы используем генераторный трансформатор YNd11.
В некоторых отраслях используют 6 импульсных электроприводов из-за этого 5-го гармоники, которые будут генерироваться, если мы будем использовать Dyn1, это будет подавлять 5-ю гармонику.
Звездная точка облегчает смешанную загрузку трехфазных и однофазных потребителей.
Дельта-обмотка несет третью гармонику и стабилизирует потенциал звездной точки.
Соединение дельта-звезды используется для повышающих станций. Если намотка HV связана с звездой, это будет экономить на стоимости изоляции.
Но дельта-подключенная обмотка HV распространена в распределительной сети, для подачи двигателей и осветительных нагрузок со стороны LV.

2.) Звездная звезда (Yy0 или Yy6)

В основном используется для крупногабаритного трансформатора.
Наиболее экономичное соединение в высоковольтной силовой сети для соединения двух дельта-систем и обеспечения нейтрали для заземления обоих из них.
Третичная обмотка стабилизирует нейтральные условия. В трансформаторах, подключенных к звездам, нагрузка может быть подключена между линией и нейтралью, только если

(a) трансформаторы на стороне источника дельта соединены или

(b) Сторона источника - звезда, соединенная с нейтралью, подключенной к нейтрали источника.
В этих трансформаторах. Стоимость изоляции сильно снижена. Нейтральная проволока может допускать смешанную загрузку.
В линиях отсутствуют три гармоники. Эти тройные гармонические токи не могут течь, если нет нейтрального провода. Это соединение создает колебательную нейтраль.
У трехфазных корпусных блоков есть большое трехфазное фазовое напряжение. Однако трехфазные трансформаторы основного типа работают удовлетворительно.
Для стабилизации осциллирующей нейтрали из-за третьих гармоник в трехфазных банках может потребоваться подключенная обмотка с третичной сеткой.

3.) Дельта-Дельта (Dd 0 или Dd 6)

Это экономичное соединение для больших трансформаторов низкого напряжения.
Большой дисбаланс нагрузки можно встретить без труда.
Таким образом, Delta позволяет циркулирующему тракту для тройных гармоник ослаблять то же самое.
Можно работать с одним трансформатором, удаленным в открытом треугольнике или соединением «V», на котором выполняется 58 процентов балансной нагрузки.
У трехфазных блоков этот объект не может быть установлен. Смешанная однофазная загрузка невозможна из-за отсутствия нейтрали.

4.) Звездный зигзаг или Delta-Zig-zag (Yz или Dz)

Эти соединения используются там, где дельта-соединения слабы. Взаимодействие фаз в зигзагообразной обмотке приводит к уменьшению напряжений третьей гармоники и в то же время допускает неуравновешенную нагрузку.
Это соединение может использоваться либо с подключенной по треугольнику, либо с подключенной звездой обмоткой либо для усиливающих, либо понижающих трансформаторов. В любом случае зигзагообразная обмотка производит такое же угловое смещение, что и обмотка дельта, и в то же время обеспечивает нейтраль для целей заземления.
Количество меди, требуемое от зигзагообразной обмотки, на 15% больше, чем соответствующая звезда или дельта-обмотка. Это широко используется для заземляющего трансформатора.
Благодаря зигзагообразному соединению (взаимосвязи между фазами) напряжения третьей гармоники уменьшаются. Он также позволяет осуществлять несбалансированную загрузку. Зигзагообразное соединение используется для обмотки LV. При заданном общем напряжении на фазу зигзагообразная сторона требует на 15% больше оборотов по сравнению с нормальной фазовой связью. В случаях, когда дельта-соединения слабые из-за большого количества витков и малых поперечных сечений, предпочтительным является соединение зигзагообразных звезд. Он также используется в выпрямителях.

5.) Зигзаг / звезда (ZY1 или Zy11)

Соединение зигзагом получается путем соединения фаз. 4-проводная система возможна с обеих сторон. Также возможна несбалансированная загрузка. Осциллирующая нейтральная проблема отсутствует в этой связи.
Это соединение требует на 15% больше оборотов для того же напряжения на стороне зигзага и, следовательно, стоит дороже. Следовательно, банк из трех однофазных трансформаторов стоит примерно на 15% больше, чем их трехфазный аналог. Кроме того, они занимают больше места. Но стоимость запасных мощностей будет меньше, а однофазные агрегаты легче транспортировать.
Неравновесная работа трансформатора с большим содержанием нулевой последовательности с базовым размером mmf также не влияет на его производительность. Даже при использовании полифазного соединения типа Yy без нейтрального соединения с этими сердечниками не возникает осциллирующая нейтраль. Наконец, три фазных ядра сами стоят меньше трех однофазных блоков из-за компактности.

6.) Yd5

В основном используется для машинного и основного трансформатора на большой электростанции и передающей станции.
Нейтральная точка может быть нагружена номинальным током.

7.) Yz-5

Для распределительного трансформатора до 250 МВВА для локальной системы распределения.
Нейтральная точка может быть нагружена номинальным током.

Применение трансформатора в соответствии с использованием

Step Up Transformer: - Он должен быть Yd1 или Yd11.

Step down Transformer: - Должен быть Dy1 или Dy11.

Цель заземления Трансформатор: - Он должен быть Yz1 или Dz11.

Трансформатор распределения: - Мы можем рассматривать векторную группу Dzn0, которая уменьшает 75% гармоник во вторичной стороне.

Трансформатор мощности: - Векторная группа углубляется при применении для примера: Генерирующий трансформатор: Dyn1, Печной трансформатор: Ynyn0.

Преобразование одной группы трансформаторов в другую группу по внешнему соединению Channing

Группа I: Пример: Dd0 (без фазового смещения между HV и LV)

Обычный метод заключается в подключении красной фазы на A / a, желтой фазе на B / b и синей фазе на C / c.

Другие фазовые смещения возможны при использовании нетрадиционных соединений (например, красный на b, желтый на c и синий на a). Используя некоторые нетрадиционные соединения снаружи с одной стороны трансформатора, внутренний подключенный трансформатор Dd0 может быть изменен либо на Dd4 (- 120 °) или Dd8 (+ 120 °). То же самое верно для внутренних подключенных трансформаторов Dd4 или Dd8.

Группа II: Пример: Dd6 (смещение на 180 ° между HV и LV)

Выполняя некоторые нетрадиционные соединения снаружи с одной стороны трансформатора, внутренний подключенный трансформатор Dd6 может быть изменен либо на соединение Dd2 (-60 °), либо на Dd10 (+ 60 °).

Группа III: Пример: Dyn1 (смещение -30 ° между HV и LV)

Выполняя некоторые нетрадиционные соединения снаружи с одной стороны трансформатора, внутренний подключенный трансформатор Dyn1 может быть изменен либо на соединение Dyn5 (-150 °), либо на Dyn9 (+ 90 °).

Группа IV: Пример: Dyn11 (смещение на 30 ° между HV и LV)

Выполняя некоторые нетрадиционные соединения снаружи с одной стороны трансформатора, внутренний подключенный трансформатор Dyn11 может быть изменен либо на соединение Dyn7 (+ 150 °), либо на Dyn3 (-90 °).

Следует помнить

Для группы III и группы IV: выполняя некоторые нетрадиционные соединения снаружи с обеих сторон трансформатора, внутренний трансформатор группы III или группы IV может быть заменен на любую из этих двух групп.
Таким образом, делая внешние изменения с обеих сторон трансформатора, внутренний подключенный трансформатор Dyn1 может быть заменен на: трансформатор Dyn3, Dyn5, Dyn7, Dyn9 или Dyn11. Это справедливо для соединений звезда / треугольник или треугольник / звезда.
Для Group-I и Group-II: изменения для трансформаторов дельта / дельта или звезда / звезда между группами I и Group-III можно сделать только внутренне.

Почему фазовый сдвиг на 30 ° происходит в трансформаторе звезда-треугольник между первичным и вторичным?

30-градусный сдвиг фаз между линейным напряжением и фазным напряжением

Фазовый сдвиг является естественным следствием дельта-связи. Токи, входящие или выходящие из звездной обмотки трансформатора, находятся в фазе с токами в звездах. Поэтому токи в дельта-обмотках также находятся в фазе с токами в обмотках звезды и, очевидно, три тока составляют 120 электрических градусов друг от друга.

Но токи, входящие или выходящие из трансформатора на дельта-стороне, формируются в точке, где две из обмоток, входящих в треугольник, соединяются друг с другом - каждый из этих токов представляет собой фазовую сумму токов в соседних витках.

Когда вы объединяете два тока, разделенных на 120 электрических градусов, сумма неизбежно смещается на 30 градусов.

Основная причина этого явления заключается в том, что напряжение фазы отстает от линейного тока на 30 градусов. Рассмотрим трансформатор дельта / звезда. Фазные напряжения в трех фазах как первичных, так и вторичных. вы обнаружите, что в первичном фазном напряжении и линейном напряжении одинаковы, пусть это будет VRY (возьмите одну фазу). Но соответствующая вторичная будет иметь фазовое напряжение только в фазовой обмотке, поскольку она соединена звездой. линейное напряжение подключенного к звезде вторичного и дельта-связанного первичного не будет иметь разностей фаз между ними. поэтому можно суммировать, что «фазовый сдвиг связан с волновыми формами трехфазных обмоток.

Это сторона HV или сторона Switchyard генераторного трансформатора подключена в Delta, а сторона LV или сторона генератора GT подключена в Star, при этом нейтраль нейтрали звезды.

Напряжение на стороне LV будет «отставать» от напряжения на стороне HV на 30 градусов. Таким образом, на генераторной станции мы создаем 30-процентное отстающее напряжение для передачи по отношению к напряжению генератора.

Поскольку мы создали 30-градусное отстающее соединение в генераторной станции, желательно создать 30-процентное переключение в распределении, чтобы напряжение пользователя было «в фазе» с генерируемым напряжением. И, поскольку стороной передачи является Delta, и пользователю может потребоваться три фазы, четыре провода на стороне LV для однофазных нагрузок, распределительный трансформатор выбирается как Dyn11.

Существует магнитная связь между HT и LT. Когда сторона нагрузки (LT) страдает от некоторого падения тока LT, попытайтесь выйти из фазы с током HT, поэтому 30-градусный сдвиг фазы в Dyn-11 удерживает два тока в фазе, когда происходит падение.

Таким образом, векторная группа на генераторной станции важна при выборе распределительного трансформатора.

Векторная группа в системе распределения-передачи-распределения

Генерирование ТС - передаваемая мощность Yd1 при 400 КВ, для 400KV - 220KV Yy используется и с использованием Yd между, например, 220 и 66 кВ, тогда Dy от 66 до 11 кВ, так что их фазовые сдвиги могут быть отменены. А для LV (400/230 В) расход при 50 Гц обычно 3 фазы, заземленный нейтраль, поэтому необходима обмотка LV «Dyn». Здесь GT -30lag (Yd1) может свести значение +30 с помощью распределительного трансформатора Dy11.

Причина использования Yd между, например, 220 и 66 кВ, тогда Dy от 66 до 11 кВ заключается в том, что их фазовые сдвиги могут быть отменены, и тогда также возможно параллельно с трансформатором YY 220/11 кВ на 11 кВ с 66 / 11 кВ (трансформатор YY часто имеет третью, дельта, обмотку для уменьшения гармоник).

Если бы Dy11 - Dy11 от 220 до 11 кВ, то был бы сдвиг на 60 градусов, что невозможно в одном трансформаторе. «Стандартные» трансформаторные группы в распределении избегают такого ограничения, в результате мысли и опыта, ведущих к самым низким затратам в течение многих лет.

Генератор TC является Yd1, можно ли использовать дистрибутив TC Dy5 вместо Dy11?

Что касается теории, нет особых преимуществ Dyn11 над Dyn5.

В приложении для изоляции: - В изолированных приложениях нет преимуществ или недостатков с помощью Dy5 или Dy11. Однако, если мы хотим соединить вторичные стороны различных трансформаторов Dny, у нас должны быть совместимые трансформаторы, и это может быть достигнуто, если у вас есть Dyn11 среди группы Dyn5 и наоборот.

В параллельном соединении: - Практически относительные места фаз остаются такими же в Dyn11 по сравнению с Dyn5.

Если мы используем трансформатор Yd1 на трансформаторе Dy11 с формированием боковой стороны и распределительной стороны, чем -30 лаг генерирующей стороны (Yd1) сбрасывается на +30 на принимающей стороне Dy11), поэтому разница фаз не зависит от генерирующей стороны, и если мы находимся на стороне HV трансформатора, и если мы будем обозначать фазы как R-YB слева направо, то те же фазы на стороне LV будут R-Y -B, но слева направо.

Это приведет к тому, что линии передачи будут иметь один и тот же цвет (для идентификации) независимо от того, вводится ли он или выводится из трансформатора.

Если мы используем трансформатор Yd1 на трансформаторе Dy5 с формированием боковой стороны и распределительной стороны, чем -30 лаг генерирующей стороны (Yd1), то больше лаг на -150 Задержка на стороне приема (Dy5), поэтому общая разность фаз относительно генерирующей стороны составляет 180 град (-30 + -150 = -180), и если мы находимся на стороне HV трансформатора, и если мы будем обозначать фазы как R-YB слева направо, то теми же фазами на стороне LV будет R-Y -B, но справа налево.

Это приведет к тому, что линии передачи не будут иметь один и тот же цвет (для идентификации) независимо от того, вводится ли он или выводится из трансформатора. Разница в выходе между Dyn11 и Dny5 и, следовательно, составляет 180 градусов.