Группы соединения обмоток трансформаторов

Группой соединения обмоток трансформатора называют условное число, характеризующее сдвиг фаз одноименных линейных напряжений обмоток НН, СН и ВН. Это число, умноженное на 30^o, дает угол отставания в градусах векторов линейных напряжений обмоток НН и СН по отношению к векторам соответствующих линейных напряжений обмотки ВН. В обозначении трансформатора номер группы соединения указывается после обозначения схемы соединения обмоток, Y/Y-0, или Y/Δ-11 и др.

Для определения группы соединений используют аналогию со стрелочными часами. Минутная стрелка часов совмещается с напряжением ВН и устанавливается на цифре 0 (12), а часовая совмещается с одноименным напряжением НН и указывает на группу соединения (рисунок 1.9).

Рис. 1.9. Определение группы соединения обмоток трансформаторов.

В однофазных трансформаторах угол между напряжениями ВН и НН может быть равен 0 или 180°, что соответствует группам 0 или 6 и обозначаются I/I-0 или I/I-6. В трехфазных трансформаторах линейные напряжения ВН и НН могут быть сдвинуты на угол, кратный 30°.

Различные группы получают сочетанием схем соединения фаз обмоток с маркировкой зажимов этих фаз по стержням трансформатора.

Четные номера групп образуются при однотипных схемах соединения обмоток ВН и НН (Y/Y, D/D), нечетные – при разнотипных схемах соединения (Y/D, D/Y и др.).

Группы соединения 0, 6, 11, 5 называются основными. У основных групп катушки фаз с одинаковой маркировкой выводных зажимов располагаются на одних и тех же стержнях, у производных – на различных. Производные группы соединения обмоток получаются из основных путем круговой перемаркировки обозначений выводов (например, из ABC в CBA и др.).

Путем круговой перемаркировки обозначений выводов одинаково обозначенные напряжения поворачиваются на угол 120° = 4×30°: номер группы изменяется на 4.

Рис. 3.4. Основные схемы и группы соединений обмоток трехфазных трансформаторов с векторными диаграммами.

Перемена местами обозначения начал и концов фазных обмоток изменяет фазу всех напряжений на 180°: номер группы изменяется на 6.

При замене обмотки НН на обмотку ВН или обмотки ВН на обмотку НН с сохранением их соединений и маркировки номер группы изменяется с на (например, при изменении схемы обмоток с Δ/Y₀-11 на Y₀/Δ группа изменяется с 11 на 1).

При соединении обмоток трансформатора в треугольник группа зависит также от способа объединения обмоток в треугольник. Так, при изменении соединения выводов с а–у, b–z, с–х на а–z, b–х, с–у линейные напряжения поворачиваются на 60° = 2x30°: номер группы увеличивается на 2.

Из всех возможных групп соединения трехфазных двухобмоточных трансформаторов используются только группы 0 и 11 с выводом в случае необходимости нулевой точки звезды (Y/Y₀-0, Y/Δ-11, Y₀/Δ-11). Стандартом также предусмотрена группа соединения Δ/Y₀-11 (рисунок 3.7).

Экспериментальное определение группы соединения обмоток. Существует несколько методов определения группы соединения обмоток трансформаторов, среди которых наиболее распространены метод фазометра, метод вольтметра, метод моста, метод постоянного тока.

Метод фазометра (прямой метод) основан на непосредственном измерении угла фазового сдвига между соответствующими линейными напряжениями (ЭДС) обмоток ВН и НН с помощью фазометра , включенного по схеме, показанной на рисунке 1.10. Параллельную обмотку фазометра U-U* подключают к стороне ВН, а последовательную обмотку I-I* к стороне НН. Для ограничения тока в последовательной обмотке ее подключают через добавочное сопротивление . Затем трансформатор включают в сеть с симметричным трехфазным напряжением. Для удобства измерений желательно, чтобы фазометр имел полную (360°) шкалу.

Метод вольтметра – это косвенный метод проверки группы соединений, основанный на измерении вольтметром напряжений (ЭДС) между одноименными выводами обмоток ВН и НН.

Если проверяют группу соединения Y/Y-0, рисунок 1.10, то, соединив проводом выводы А и а, измеряют напряжение (между выводами B и b) и (между выводами C и c). Если предполагаемая группа соединения Y/Y-0 соответствует фактической, то

,
где – отношение линейных напряжений (ЭДС) ВН и НН, т.е. коэффициент трансформации линейных напряжений (ЭДС).

Если проверяют группы соединения 6, 11 или 5, то для проверки измеренных значений напряжений пользуются формулами:

группа Y/Y-6 ,

группа Y/Δ-11 ,

группа Y/Δ-5 .

Если условия равенства напряжений по приводимым формулам не соблюдаются, то это свидетельствует о нарушениях в маркировке выводов трансформатора.

Рис. 1.10. Определение групп соединения обмоток трехфазных трансформаторов методами фазометра (слева) и вольтметра (справа).

Метод моста. Применяется при определении группы соединения обмоток трансформатора одновременно с измерением коэффициента трансформации с помощью компенсационного моста.

Метод постоянного тока применяется в однофазных трансформаторах и трехфазных трансформаторах со схемой соединения Y₀/Y₀ или Δ/Δ, если соединение выполнено вне бака трансформатора. Начала и концы входных обмоток поочередно включают на постоянное напряжение и определяют полярность напряжения на соответствующих выходных зажимах с помощью магнитоэлектрического вольтметра. Полярность проверяют в момент замыкания ключа. При одинаковой полярности трансформатор относится к группе 0, при различной – к группе 6.