Трансформатор из литой смолы сухого типа
Обмотки трехфазных трансформаторов могут быть соединены посредством Y или Δ таким же образом, как и для трехфазного трансформатора.
Поскольку вторичные устройства могут быть подключены либо в Y, либо в Δ, независимо от того, какое соединение используется на первичных устройствах, должно быть четыре способа подключения обмоток трехфазного трансформатора для преобразования трехфазных напряжений, а именно Yy, Δ -Δ, Y-Δ и Δ -y.
Межсоединения выполнены внутри корпуса, так что только выводы терминала должны быть выведены за пределы корпуса:
- Звездный трансформатор (Yy0 или Yy6)
- Delta - Delta Transformer (Dd0 или Dd6)
- Delta - Star Transformer (Dy)
- Star-Delta Transformer (Yd) (Трансформатор заземления)
- Трансформатор Zig-zag (Yz, Dz) (заземляющий трансформатор)
- Скотт (тип «Т») Трансформатор (заземляющий трансформатор)
1. Соединение Star-Star (Yy)
Соединение трансформатора Star-Star (Yy)
При первичной обмотке каждая фаза имеет электрическую разность 120 градусов по фазе с двумя другими фазами.
В вторичной обмотке каждая фаза имеет электрическую разность 120 градусов по фазе с двумя другими фазами.
Каждая первичная обмотка магнитно связана с одной вторичной обмоткой через общую ногу сердечника. Наборы обмоток, которые магнитно связаны друг с другом, рисуются параллельно на векторной диаграмме. В соединении YY каждая первичная и вторичная обмотка подключаются к нейтральной точке.
Нейтральная точка может быть или не может быть выведена на внешнее физическое соединение, а нейтраль может быть заземлена или не заземлена.
Нейтральное соединение
Токи намагничивания трансформатора не являются чисто синусоидальными, даже если возбуждающие напряжения являются синусоидальными. Намагничивающие токи имеют значительное количество нечетно-гармонических составляющих. Если к каждой фазе подключены три идентичных трансформатора и возбуждаются напряжения равной 60 Гц равной величины, основные составляющие возбуждающих токов 60 Гц компенсируют друг друга в нейтральной области.
Это связано с тем, что фундаментальные токи 60 Гц фаз A, B и C на 120 ° не совпадают друг с другом, а векторная сумма этих токов равна нулю.
Третий, девятый, пятнадцатый и другие так называемые гармонические токи нулевой последовательности находятся в фазе друг с другом; поэтому эти компоненты не компенсируют друг друга в нейтральной фазе, а добавляют друг к другу фазу, чтобы создать нейтральный ток нулевой последовательности при условии, что существует путь прохождения нейтрального тока.
Из-за нелинейной формы кривой BH для поддержания синусоидальных индуцированных напряжений требуются нечетные гармонические токи намагничивания. Если некоторых гармоник тока намагничивания нет, то индуцированные напряжения не могут быть синусоидальными.
Подключение YY с заземленным нейтральным
На рисунке ниже показана ситуация, когда первичная нейтраль возвращается в источник напряжения в четырехпроводной трехфазной цепи. Каждый из намагничивающих токов, обозначенных как IR, IY и IB, содержит основной ток 60 Гц и все нечетные гармонические токи, необходимые для поддержки синусоидальных индуцированных напряжений.
Трансформатор YY с заземленным нейтральным
Токи намагничивания нулевой последовательности объединяются, образуя нейтральный ток IN, который возвращает эти нечетные гармоники к источнику напряжения. Предполагая, что первичное напряжение является синусоидальным, индуцированные напряжения VR, VY и VB (как в первичной, так и в вторичной) также являются синусоидальными.
Соединение первичной нейтрали с нейтралью генератора имеет дополнительное преимущество в том, что оно устраняет искажения во вторичных фазных напряжениях. Если поток в сердечнике имеет синусоидальную форму волны, то он даст синусоидальную форму сигнала для напряжения. Но из-за характеристики железа синусоидальная волновая форма потока требует компонента третьей гармоники в возбуждающем токе. Поскольку частота этого компонента в три раза превышает частоту схемы при любой заданной постоянной. Он будет пытаться течь либо в направлении, либо в сторону от нейтральной точки в обмотках трансформатора.
С изолированной нейтралью тройной частотный ток не может течь, поэтому поток в сердечнике не будет синусоидальной волной, а напряжения искажены. Если первичная нейтраль подключена к нейтрали генератора, то тройные токи частоты получат путь для решения проблемы. Альтернативным способом преодоления этой трудности является использование третичной обмотки с низким рейтингом KVA. Эти обмотки соединены в дельта и обеспечивают схему, в которой могут протекать трехчастотные токи. Таким образом, синусоидальное напряжение на первичной стороне будет давать синусоидальное напряжение на вторичной стороне.
Эта ситуация меняется, если нейтрали обоих комплектов первичной и вторичной обмотки не заземлены.
Соединение YY без заземленного нейтрального
Если нейтралы как первичной, так и вторичной обмотки разомкнуты, и поэтому нет пути для гармонических токов нулевой последовательности, и индуцированные напряжения не будут синусоидальными.
Трансформатор YY Подключение без заземленного нейтрального
V'R, V'Y и V'B не будут синусоидальными. Это приводит к искажениям вторичных напряжений. Результирующее искажение напряжения эквивалентно трансформатору YY с токами нулевой последовательности, которые могут протекать в первичной нейтрали с мнимой наложенной первичной обмоткой, несущей только токи нулевой последовательности на 180 ° вне фазы с нормальными токами нулевой последовательности.
Анализ напряжений, вызванных «первичными обмотками», сильно усложняется тем, что ядро сильно нелинейно, так что каждый из отдельных токов гармоник нулевой последовательности, переносимых фантомными первичными обмотками, будет вызывать даже более высокие гармонические напряжения также.
Фурье-анализ может быть использован для приближения вторичных напряжений с открытой первичной нейтралью. Принимая по одной фазе за один раз, нормальный ток намагничивания для синусоидального возбуждающего напряжения изображается на кривой BH трансформатора. Нормальный ток намагничивания преобразуется в ряд Фурье, а затем восстанавливается путем удаления всех гармоник нулевой последовательности.
Результирующий возбуждающий ток будет иметь форму, отличную от нормального возбуждающего тока, которая затем используется для построения индуцированного напряжения с использованием кривой BH в стихах, которая использовалась для построения исходного возбуждающего тока.
Этот процесс довольно трудоемкий, поэтому достаточно сказать, что если трансформатор YY не имеет нейтрального пути для возбуждающих токов нулевой последовательности, на вторичной частоте возникают гармонические напряжения, даже если возбуждающее напряжение чисто синусоидальное.
верхний
Преимущества подключения YY
Без смещения фазы
Первичная и вторичная цепи находятся в фазе; т.е. нет смещений фазового угла, введенных соединением YY. Это важное преимущество, когда трансформаторы используются для взаимного соединения систем разного напряжения в каскадном режиме. Например, предположим, что существует четыре системы, работающие на 800, 440, 220 и 66 кВ, которые должны быть связаны между собой. Подстанции могут быть построены с использованием трансформаторов YY для соединения любых двух из этих напряжений. Системы 800 кВ могут быть привязаны к системам с напряжением 66 кВ через единую трансформацию от 800 до 66 кВ или путем серии каскадных преобразований на частотах 440, 220 и 66 кВ.
Требуется несколько поворотов для намотки
Благодаря соединению с звездой фазные напряжения (1 / √3) превышают линейное напряжение. Следовательно, требуется меньшее количество оборотов. Кроме того, напряжение на изоляции меньше. Это делает соединение экономичным для небольших высоковольтных целей.
Требуется меньше уровня изоляции
Если нейтральный конец Y-подключенной обмотки заземлен, тогда есть возможность использовать уменьшенные уровни изоляции на нейтральном конце обмотки. Обмотка, которая соединена между фазами, требует полной изоляции во всей обмотке.
Тяжелый груз с ручкой
Благодаря соединению с звездой фазовый ток аналогичен току линии. Следовательно, обмотки должны выдерживать большие токи. Это увеличивает поперечное сечение обмоток. Таким образом, обмотки механически сильны, а обмотки могут выдерживать большие нагрузки и ток короткого замыкания.
Использовать для трех этапов Четыре системы проводов
Как нейтральный, подходит для трехфазной четырехпроводной системы.
Устранение искажений при вторичном фазовом напряжении
Соединение первичной нейтрали с нейтралью генератора устраняет искажения во вторичных фазных напряжениях, давая путь к тройным частотным токам к генератору.
Синусоидальное напряжение на вторичной стороне
Нейтраль дает путь к потоку. Трехчастотный ток для потока. Сторона генератора, поэтому синусоидальное напряжение на первичной стороне будет давать синусоидальное напряжение на вторичной стороне.
Используется как автоматический трансформатор
Трансформатор YY может быть сконструирован как автотрансформатор с возможностью значительной экономии затрат по сравнению с конструкцией трансформатора с двумя обмотками.
Лучшее защитное реле
Настройки защитного реле будут лучше защищаться от замыканий на землю, когда применяются соединения трансформатора YY с заземленными нейтралами.
верхний
Недостатки соединения YY
Проблема третьей гармоники
Напряжения в любой фазе трансформатора YY составляют 1200 от напряжений в любой другой фазе. Однако компоненты третьей гармоники каждой фазы будут находиться в фазе друг с другом. Нелинейности в ядре трансформатора всегда приводят к генерации третьей гармоники.
Эти компоненты будут складываться, в результате чего компонент третьей гармоники (может быть даже больше основного компонента).
Перенапряжение при освещении
Присутствие третьей (и другой нулевой последовательности) гармоник в незаземленной нейтрали может вызвать условия перенапряжения при малой нагрузке. При построении трансформатора YY с использованием однофазных трансформаторов, подключенных в банке, измеренные линейно-нейтральные напряжения не составляют 57, 7% межфазного напряжения системы без нагрузки, но составляют около 68% и очень быстро уменьшаются, поскольку банк загружен.
Эффективные значения напряжений на разных частотах объединяются, беря квадратный корень из суммы квадратов напряжений. При синусоидальном межфазном напряжении составляющая третьей гармоники напряжения фаза-нейтраль составляет около 60%.
Падение напряжения при разбалансировке
Может быть большое падение напряжения для несбалансированных нагрузок от фазы к нейтрали. Это вызвано тем фактом, что межфазные нагрузки вызывают падение напряжения через реактивное сопротивление утечки трансформатора, тогда как нагрузки от фазы к нейтрали вызывают падение напряжения через реактивное сопротивление намагничивания, которое в 100-1000 раз больше, чем утечка реактивное сопротивление.
Перегретый трансформаторный бак
При определенных обстоятельствах трехфазное подключение YY может привести к серьезному перегреву цистерны, что может быстро разрушить трансформатор. Обычно это происходит с открытой фазой на первичной цепи и нагрузкой на вторичную.
За возбуждение ядра в состоянии неисправности
Если на первичной цепи возникает замыкание на землю с заземлением первичной нейтрали, то напряжение фазы к нейтрали на фазах без сбоев увеличивается до 173% от нормального напряжения. Это почти наверняка приведет к чрезмерному возбуждению ядра, с сильно увеличенными токами намагничивания и потерями в сердечнике
Если нейтрали первичной и вторичной обнуляются, то отказ от замыкания на землю на вторичном контуре приводит к тому, что в первичный контур протекает ток нейтральной неисправности. Защита от замыкания на землю в нейтрале первичной цепи может затем срабатывать для сбоев на вторичной цепи
Нейтральная смена
Если нагрузка на вторичной стороне не сбалансирована, то производительность этого соединения не является удовлетворительной, тогда возможен сдвиг нейтральной точки. Чтобы предотвратить это, необходимо, чтобы звезда-точка первичной части была подключена к звездной точке генератора.
Искажение вторичного напряжения
Несмотря на то, что звезда или нейтральная точка первичного заземлена, третья гармоника, присутствующая в напряжении генератора, может появиться на вторичной стороне. Это вызывает искажение вторичных фазных напряжений.
Напряжение при низкой нагрузке
Присутствие третьей (и другой нулевой последовательности) гармоник в незаземленной нейтрали может вызвать условия перенапряжения при малой нагрузке.
Трудность в координации охраны грунта
В YY Transformer низкий уровень замыкания на землю вызывает первичный ток замыкания на землю, что затрудняет координацию.
Увеличьте напряжение здоровой фазы под фазой на землю
Если на первичной цепи возникает замыкание на землю с заземлением первичной нейтрали, напряжение фаз-нейтраль на фазе сбоя ООН увеличивается до 173% от нормального напряжения.
Если нейтрали первичной и вторичной обнуляются, то отказ от замыкания на землю на вторичном контуре приводит к тому, что в первичный контур протекает ток нейтральной неисправности.
Отключение T / C в полевой ошибке
Все гармоники будут распространяться через трансформатор, токовая цепь нулевой последовательности непрерывна через трансформатор, одна ошибка замыкания на землю отключит трансформатор.
Подходит для трансформатора с сердечником
Третье гармоническое напряжение и ток отсутствуют в таком типе соединения с трехфазной проводной системой. или типа оболочки трехфазных блоков, фазовое напряжение третьей гармоники может быть высоким. Этот тип подключения более подходит для трансформаторов основного типа.
верхний
заявка
Этот тип трансформатора редко используется из-за проблем с несбалансированными нагрузками.
Это экономично для малых трансформаторов высокого напряжения, так как количество витков на фазу и количество требуемой изоляции меньше.