Схемы соединения обмоток трансформаторов

• Вопрос о превращении однофазного короткого замыкания в двухфазное на стороне высшего напряжения.  

• План ответа: объяснение схем соединения обмоток трансформаторов и их групп.  

• Важность понимания векторной диаграммы токов и напряжений.  

• Различные схемы соединения: звезда, треугольник, зигзаг.  

• Группы соединения обмоток: нулевая и одиннадцатая.  

• Важность понимания трансформации токов и напряжений.  

• Спор между европейцами и американцами о выборе тока.  

• Преимущества переменного тока: простота выработки, потребления и передачи.  

• Преимущества трехфазного тока: компенсация токов и создание вращающегося магнитного поля.  

• Схема звезды: экономия проводов и простота.  

• Преимущества схемы звезды перед другими схемами.  

• История и развитие схем соединения обмоток.  

• Режимы нейтрали на разных напряжениях.  

• Преимущества схемы звезды с нулем на высоких напряжениях.  

• Выбор между звездой и треугольником на средних напряжениях.  

• Преимущества звезды: простота изготовления и экономия на изоляции.  

• Преимущества треугольника: экономия на меди и создание замкнутого контура для гармоник.  

• Практическое применение схем в блочных трансформаторах.  

• Трансформатор работает по законам электромагнитной энергии.  

• Магнитный поток пропорционален напряжению и должен быть синусоидальным.  

• Гармоники появляются из-за разложения синусоиды на более высокие частоты.  

• В сети присутствуют высшие гармоники, что привело к созданию ГОСТов.  

• ГОСТ 32144-2013 нормирует коэффициент синусоидальности по 40 гармоникам.  

• Нормы качества электрической энергии включают коэффициенты для нечетных и четных гармоник.  

• Построение синусоид фаз А, Б и Ц.  

• Вторая гармоника 100 Гц подобна обратной последовательности.  

• Третья гармоника 150 Гц синфазна и не компенсируется.  

• Вторая и пятая гармоники подобны обратной последовательности.  

• Третья гармоника важна для трансформаторов, так как она синфазна.  

• Гармоники с номерами 1, 4, 7 подобны прямой последовательности.  

• Гармоники возникают из-за генерации и нелинейной нагрузки.  

• В трансформаторах наиболее значима третья гармоника.  

• Нелинейность кривой намагничивания приводит к несинусоидальности.  

• Ток намагничивания не всегда синусоидален, что приводит к нелинейности кривой намагничивания.  

• Нелинейность кривой намагничивания вызывает погрешности в трансформаторах.  

• Нелинейность приводит к тому, что кривая потока становится не синусоидальной, что влияет на напряжение.  

• Нелинейность кривой намагничивания приводит к тому, что точки на графике становятся ближе друг к другу.  

• Нелинейность можно разложить на две линии: первую гармонику 50 Гц и третью гармонику.  

• Третья гармоника возникает из-за нелинейности стали и приводит к паразитным искажениям в напряжении.  

• Для устранения третьей гармоники в напряжении, нужно включить её в ток намагничивания.  

• Это можно сделать, изменив схему соединения обмотки трансформатора.  

• Схема звезды с изолированной нейтралью не подходит для токов третьих гармоник.  

• Схема звезды с нулем проходима для токов третьих гармоник, но они выходят в сеть.  

• Схема треугольника подходит для токов третьих гармоник, так как они остаются внутри трансформатора.  

• Это позволяет избежать загрязнения сети и сохранить синусоидальность магнитного потока и напряжения.  

• Для напряжений 6-35 кВ можно использовать звезду, но лучше одну из обмоток собрать в треугольник.  

• Для напряжений 0.4 кВ используются схемы с заземленной нейтралью, такие как звезда с нулем или зигзаг с нулем.  

• Зигзаг с нулем позволяет выровнять напряжение при несимметричной нагрузке.  

• Несимметричная нагрузка приводит к искажению фазного напряжения.  

• При однофазном коротком замыкании возникает ток нулевой последовательности, который должен куда-то деваться.  

• В схеме звезды с нулем токи нулевой последовательности текут через нейтраль в землю, что может быть опасно.  

• Токи нулевой последовательности создают потоки, которые не компенсируют друг друга.  

• Эти потоки смещают нейтраль, искажая фазные напряжения.  

• По закону Фарадея, ЭДС нулевой последовательности пропорциональна потоку нулевой последовательности.  

• Схема уместна для трехфазных нагрузок, таких как асинхронные двигатели.  

• Обладает низкой чувствительностью защитных аппаратов на низшей стороне.  

• Для однофазных нагрузок на низшей стороне используется схема треугольник-звезда с нулем.  

• При однофазном коротком замыкании на стороне 0.4 кВ возникают токи нулевой последовательности.  

• Потоки нулевой последовательности компенсируются потоками со стороны обмотки высшего напряжения.  

• Схема обеспечивает нормальные фазные напряжения и высокую чувствительность защитных аппаратов.  

• Токи короткого замыкания больше, особенно на стороне низшего напряжения.  

• Схема сложнее в монтаже и требует учета сдвига на 30 градусов.  

• Самозащита становится более сложной из-за сдвига напряжений и токов.  

• На стороне низшего напряжения половина обмотки одной фазы намотана на один стержень, половина встречно на другой.  

• Напряжение формируется как разность двух трансформированных напряжений.  

• Схема обеспечивает нормальные фазные напряжения при любой нагрузке и позволяет включать дугасящий реактор или резистор.  

• Схема дороже из-за дополнительных обмоток.  

• При несимметрии на стороне низшего напряжения токи нулевой последовательности взаимно уничтожаются.  

• Схема похожа на треугольник-звезда с нулем, но имеет сдвиг на 30 градусов.  

• Разные схемы применяются в зависимости от заземления нейтрали.  

• Для напряжений 110 кВ и выше используется звезда с нулем.  

• Для напряжений 6-35 кВ чаще применяется треугольник, чтобы решить проблемы с несинусоидальностью.  

• Для низших напряжений 0.4-0.69 кВ используется звезда с нулем или зигзаг с нулем.