在電力系統網絡中,變壓器用于升壓和降壓電壓電平。 根據負載需求選擇變壓器的額定值。 但負載需求與日俱增。 因此,為了滿足額外的負載需求,我們需要將現有變壓器更換為更高容量的變壓器,或者我們可以添加一個額外的變壓器與現有變壓器相連。
滿足負載需求的經濟方式是將第二個變壓器與現有變壓器并聯。
變壓器并聯運行的需要
由于以下原因,需要變壓器并聯運行。
為了向現有變壓器提供更多額定值的負載,我們需要將第二個變壓器與現有變壓器并聯。
時,使用第二個變壓器來維持向消費者供電的連續性。 它增加了系統的可靠性。
當一個變壓器因任何原因處于故障狀態或無法運行時,第二個變壓器用于供電并避免電力入侵。
變壓器并聯運行的條件
為保證變壓器并聯運行成功,必須滿足以下條件。
兩個變壓器的初級繞組都針對供電系統和頻率進行了適當設計。
兩個變壓器以相同的極性連接。 如果極性不匹配,則可能會發生短路。 因此,在并聯連接兩個變壓器時,兩個變壓器的極性必須匹配。
兩個變壓器的匝數比(變壓比)應該相同。 這意味著初級和次級繞組的額定電壓應該相同。 如果匝數比不同,變壓器并聯運行是可能的。 但是在空載條件下會有一定量的循環電流流動。 并且會造成不均等的負載條件。
為了避免環流,X/R 比值必須相同。 這意味著兩個變壓器的阻抗三角形必須相同。 如果 X/R 比率不同,兩個變壓器將以不同的運行。
當兩個變壓器具有不同的 KVA 額定值時,等效阻抗與單個 kVA 額定值成反比(忽略循環電流)。
單相變壓器并聯運行
兩個單相變壓器可以并聯連接,如下圖所示。
如圖所示,兩個變壓器的初級繞組都與電源母線相連,兩個變壓器的次級繞組都與負載母線相連。 這樣,我們可以并聯兩個或兩個以上的變壓器并超過變壓器的額定值。
并聯變壓器時,變壓器的極性必須匹配。 否則會導致短路并可能損壞變壓器。
理想狀態
在理想情況下,我們認為兩個變壓器具有相同的電壓比和相同的匝數比。 因此,兩個變壓器的阻抗三角形在形狀和大小上都是相同的。 這種情況的相量圖如下圖所示。
E = 每個變壓器的空載次級電壓
V 2 = 次級(負載)端電壓
V 1 = 初級(電源)端電壓
I A = 變壓器 1 提供的電流
I B = 變壓器 2 提供的電流
I = 總電流
如相量圖中所示,總負載電流 (I) 落后于 V 2角度為 ft。 單個變壓器的電流 I A和 I B與總電流 (I) 同相。
每個變壓器的單獨電流(I A和 I B )是
;
等電壓比
讓我們假設,變壓器具有相同的電壓比。 因此,兩個變壓器的空載電壓相等 (E A = E B = E)。 在這種情況下,兩個變壓器之間不會流過電流。 這種情況的等效電路如下圖所示。
E A , E B =空載電壓
Z A , Z B =阻抗
I A , I B = 各自變壓器的次級電流
V 2 = 端電壓
I = 總電流
此處,兩個變壓器的阻抗并聯連接。 因此,總阻抗 Z AB為;
這種情況的矢量圖如下圖所示。
這里,電流 I A和 I B不同相。 因此,提供給負載的總電流是 I A和 I B的相量和。 總電流 (I) 如矢量圖所示。 這里,我們已經考慮到每臺變壓器的空載電壓是相同的,并且在矢量圖中是同相的。
相似地,
假設Q A和Q B分別是每個變壓器消耗的功率。
Q A = V 2 I A 和 Q B = V 2 I B
兩個變壓器消耗的總功率為Q;
Q = V 2我
現在,
相似地,
因此,Q A和Q B是從上述矢量方程中獲得的幅度和同相。
不等電壓比
如果兩個變壓器的變比不同,空載二次電壓也不相同。 在這種情況下,一定量的電流將在空載條件下的變壓器之間流動。 該電流稱為循環電流 IC。
這種情況的矢量圖如下圖所示。
種情況下,兩個變壓器的空載EMF是不同的。 因此,
E A = I A Z A + I Z L
E B = I B Z B + I Z L
在哪里,
Z L = 負載阻抗
I = I A + I B 和 V 2 = I Z L
所以,
E A = I A Z A + ( I A + I B ) Z L
E B = I B Z B + (I A + I B ) Z L
減去上述等式;
E A – E B = I A Z A – I B Z B
( E A – E B ) + I B Z B = I A Z A
將 I A的值代入 E B的方程中;
相似地,
現在,將總電流 (I) 的值代入端電壓 V 2的方程式中;
變壓器阻抗(Z A和 Z B)始終小于負載阻抗 Z L。 因此,為了簡化方程式,與 Z L (Z A +Z B )相比,我們忽略 Z A Z B 。
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