Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Оборудование >> Группы соединения трансформаторов

Правила и примеры построения векторных диаграмм - Группы соединения трансформаторов

Оглавление
Группы соединения трансформаторов
Практическая система векторных обозначений
Часовые обозначения и таблица групп соединений
Правила и примеры построения векторных диаграмм
Циклические перемещения обозначений зажимов фаз
Перестановки обозначений двух фаз
Обратные группы
Автотрансформаторы
Способы определения группы соединения
Фазировка
Трехобмоточные трансформаторы
Группы соединения и метод симметричных составляющих
Приложения

3. Правила и примеры построения векторных диаграмм

Для определения группы соединения следует прежде всего построить векторные диаграммы для обмоток ВН и НН. Считаем, что векторная диаграмма напряжений ВН всегда задана в виде треугольника  междуфазовых напряжений АВ, ВС и СА, точнее, в виде взаимного расположения вершин А, В и С (рис. 7,а). Тогда условимся, что положительным направлением векторов фазных напряжений обмотки ВН, соединенной в Y, является направление от точки О к вершинам А, В и С, т. е. векторы OA, OB и ОС.
Схема обмотки ВН, соединенной в треугольник
Рис. 7. Схема обмотки ВН, соединенной в треугольник. а — эквивалентная звезда; 5 — векторная диаграмма для одного типа соединения в треугольник; в — то же, но для другого типа треугольника.
Условимся также, что этим положительным направлениям векторов фазных напряжений обмотки ВН соответствует обход обмотки ВН с суммированием витковых напряжений от нейтрали О или от точек X, У и Z к зажимам А, В и С.
Заметим, что выбор положительных направлений в обмотке ВН для фазовых напряжений не определяет положительных направлений векторов междуфазовых напряжений АВ ... и т. д. или ВА ... и т. д.
На основании этих допущений в дальнейшем всегда будем считать, что векторы фазных напряжений для схемы Y на стороне ВН расположены так, как показано на рис 7,а и на всех схемах № 1, 4, 8, 10, 13, 17, 21, 24, 27 и 30 приложений 1 и 2. На рис. 1,6 и в показано, что схемы соединения в треугольник могут быть двух типов. В одном случае зажим А соединяется с точкой Z и далее соединяются С с У и В с X (схемы № 2, 7, 9, 11, 16, 18, 19, 23, 25 и 29), в другом случае зажим А соединяется с точкой У и далее соединяются В с Z и С с X (схемы № 3, 5, 6, 12, 14, 15, 20, 22, 26 и 28). Это различие в последовательности соединения фаз приводит к тому, что, хотя расположение вершин треугольника ABC векторной диаграммы ВН не изменяется, направление векторов фазных напряжений изменяется. Вектор напряжения фазы С на схемах № 2, 7 и пр., указанных выше вместе со схемой № 2, направлен горизонтально вправо а при другой последовательности соединения фаз (схемы № 3, 5 и пр., указанные вместе со схемой № 3) горизонтально влево направлен вектор напряжения фазы А.
Это изменение направлений векторов вытекает из необходимости применения одинаковых условностей, принятых уже для схемы Y. Поэтому, как и для схемы Y, положительному направлению вектора напряжения фазы соответствует обход и суммирование витковых напряжений от концов X, У и Z обмоток фаз к их началам. Так, при обходе схем № 2, 7 и пр. от конца Z обмотки фазы С положительному направлению вектора напряжения фазы С должен соответствовать вектор, расположенный от точки А, соединенной с точкой Z, до точки С (рис. 7,6). Взаимное расположение точек Л и С задано векторной диаграммой сети ВН, и потому положение и положительное направление вектора АС есть единственно возможное. Дальнейший обход обмоток от точки У, соединенной с зажимов С, к зажиму В и далее от зажима В, соединенного с точкой X, к Л даст единственно возможное расположение векторов напряжений фаз Z и Л.
Подобным образом находится положительное направление векторов ВН фаз Л, Б и С для схем № 3, 5 и пр.
Здесь зажим А соединяется с точкой Y, являющейся концом обмотки фазы В. Поэтому единственно возможное положительное направление 'вектора напряжения фазы А будет, как показано на ряс. 7,в и на схемах № 3, 5 и пр., горизонтальное влево.
В данном случае нет никаких данных для суждения о том, какое направление в этих двух схемах будут иметь векторы напряжений между точкой О и вершинами треугольника Л, Б и С. Во всех условностях не принималось во внимание направление намотки обмоток ВН. В данном случае направление намотки обмотки ВН значения не имеет. Для двух трансформаторов, у которых обмотки ВН соединены, например, в звезду, но имеют разные направления намотки, векторные диаграммы будут совершенно одинаковыми. То же самое можно сказать и для соединения в треугольник.
При построении векторных диаграмм НН основным условием является направление намотки или, вернее, вопрос о том, совпадает ли направление намотки обмотки НН с направлением намотки ВН? В первом случае векторы для фаз НН рисуют в виде векторов, параллельных и одинаково направленных с одноименными векторами обмотки ВН. Во втором случае вектор напряжения обмотки НН должен быть направлен противоположно. Если она имеет одинаковое с обмоткой ВН направление намотки, но обходится в противоположном направлении, векторы ВН и НН рисуют, как разнонаправленные.
Для схем Y и Δ на стороне НН это правило очень легко проследить. На схеме № 10 приложения 1 обмотка НН имеет другое направление намотки, чем обмотка ВН. Для большей наглядности на схемах приложений 1 и 2 всюду, где обмотка НН имеет другое направление намотки и дужек на схеме, чем обмотка ВН, схемы обмоток НН очерчены рамкой. В этом случае векторы НН в схеме звезда поэтому имеют направление, обратное векторам ВН. Совмещение центров обеих звезд векторов показывает, что схема № 10 имеет группу 6.
В качестве другого примера возьмем схему № 7. Обмотка НН имеет другое направление намотки, чем обмотка ВН. Поэтому после построения векторной диаграммы для обмотки ВН так, как это было показано для схемы № 2, необходимо строить векторы обмотки НН в направлении, обратном направлению векторов обмотки ВН. Вектор обмотки НН фазы b после обхода обмотки от у до b строится -как вектор yb, обратно направленный вектору YB. Так как зажим Ъ коротко соединен с точкой г, 'Вектор гс должен идти от точки b в направлении, обратном вектору ZC. Вектор ха является замыкающим для треугольника векторов НН. Совмещение центров тяжести О и о обоих треугольников векторов показывает, что схема № 7 имеет группу 4. Векторы ОВ и оb сдвинуты на угол 120°.
Если для примера -взять схему № 15, то у нее обмотки ВН и НН имеют тоже разное направление намотки, но вектор yb изменяет направление по сравнению с таким же вектором yb на -схеме № 7. Это изменение направления вектора tjb вызвано тем, что в схеме № 15 последовательность соединения фаз на стороне ВН иная, чем в схеме Лг° 7. В последней была последовательность AZ, СУ, ВХ, а в схеме № 15 — Л У, BZ, СХ.
Кроме того, и -на стороне НН изменилась последовательность соединения фаз: зажим b соединяется теперь с точкой х. Вектор ха имеет направление, обратное вектору ХА. Здесь треугольник векторов на стороне ВН строится так же, как и для -схемы № 3. Теперь для схемы № 15 замыкающим вектором является вектор cz, соединяющий уже известные по своему положению точки а и у.
Более сложным является применение предыдущих правил для построения векторных диаграмм трансформаторов со схемой зигзаг на стороне НН (см. -приложение 2).
Как и схема -А, схема Z может быть двух типов (см. схемы № 19 и 20). В первом случае промежуточный зажим а\ соединяется с зажимом уь а во втором случае — с зажимом z\. В обоих случаях ветви зигзага, начинающиеся от общей нейтрали, имеют то же направление намотки, что обмотка ВН и другие ветви зигзага, кончающиеся зажимами с, b и а. Для схем Z все ветви обмоток, оканчивающиеся у нейтрали зажимами х, у, z, считаются внутренними, а ветви, идущие от зажимов а, b, с — внешними, хотя на схеме все левые ветви обмоток каждой фазы прилегают к стержню.

Если для схем № 19 и 20 начинать обход обмоток от нейтральной точки, т. е. от зажимов х, у и z, то этот обход будет происходить в направлении (сверху вниз), обратном обходу в положительном направлении обмотки

ВН. Последний, как было условлено, проводим of концов X, У и Z обмоток ВН к началам Л, Б и С (в данном случае снизу вверх).
Для обмотки ВН положительный обход фазы В в схеме № 19 от точки У, соединенной с зажимом С, даст единственно возможный между точками В и С вектор YB, При обходе ветви зигзага уb\вектор напряжения между точками о и b\ должен иметь направление, обратное вектору YB, и изобразится вектором obь
Промежуточный зажим b\ соединен с точкой zb от которой делаем обход по ветви z\с до зажима НН с. Этот обход делаем в положительном направлении и потому вектор z\C строим параллельно в том же направлении, что и вектор ZC фазы С ранее построенного треугольника векторов ВН. Для дальнейшего построения векторной диаграммы НН удобнее всего сделать обход по ветви зигзага zcb вектор которой должен начинаться от точки о, но идти в обратном направлении, чем только что построенный вектор Z\C. Таким образом, вектор 0С\ для ветви zc\ пойдет горизонтально от точки о влево. Далее от промежуточного зажима ct обход  ведем к точке а. Ветвь х\а обходим в том же направлении, что и тари обходе фазы ВН в положительном направлении. Поэтому от точки С\ строим вектор х{а параллельно вектору ХА в том же направлении.
Последние две ветви от точки х до промежуточного зажима ai и от у\ до b строим так, как раньше, т. е. вектор оа 1 должен быть направлен в направлении, обратном к вектору Х\а, иначе говоря, в обратном направлении к вектору ВН ХА, вектор уф, наоборот, должен быть параллелен вектору ВН фазы В. Совмещение центров тяжести обеих фигур показывает, что схема № 19 имеет группу 0.
При построении векторной диаграммы для схемы № 23 (приложение 2) следует векторы для внутренних ветвей зигзага, зажимы которых х, у и 2 соединены с нейтралью, строить в том же направлении, что и векторы одноименных фаз ВН, ибо с одной стороны в схеме № 23 ветви зигзага намотаны в обратном направлении с обмоткой ВН, но зато обход внутренних ветвей зигзага происходит от зажимов х, у и 2 в направлении, обратном обходу обмотки ВН от зажимов X, У и Z. Таким образом, строится звезда векторов оа\, ob{ и ос\, параллельных векторам ХА, YB и ZC и одинаково с -ними направ-
Ленных. !<ак известно (см. пояснения длй схемы № 2), треугольник векторов ВН для заданной последовательности соединений AZ, CY, ВХ получается однозначно так, -как это изображено -на схемах № 2 и 23, когда вектор фазы С направлен горизонтально вправо. Векторы внешних ветвей зигзага по схеме № 23, оканчивающиеся зажимами a, b и с, обходим в положительном направлении снизу вверх от зажимов Х\, у{ и 21 так же, как и обмотки фаз ВН от зажимов X, Y и Z, но так как направление намоток обмоток ВН и НН разное, то векторы Х\а, уib и z\c имеют обратное направление по сравнению с векторами соответствующих фаз ВН. Совмещение центров Оно показывает, что схема № 23 должна иметь группу 4.
Со схемой № 23 интересно сопоставить схему № 25, в которой обмотка НН тоже имеет обратное направление намотки по сравнению с обмоткой ВН. Последняя имеет один и тот же тип выполнения схемы треугольника со схемой № 23. Различие схем № 23 и 25 заключается в изменении порядка соединения ветвей зигзага. В схеме № 23 была следующая последовательность междуфазных соединений: а^и С\У\\ b\Х\.
В схеме № 25 иная последовательность этих соединений: а^уи b\Zu CiX\, что приводит к изменению группы с 6 на 4 для схемы № 23. При сравнении векторных диаграмм зигзагов для схем № 23 и 25 видно, что для внутренних ветвей зигзага векторные диаграммы oau obi, ос 1 имеют один и тот же вид. Изменение группы происходит лишь за счет различной достройки векторов внешних ветвей. Так, на схеме № 23 к зажиму С\ достраивается вектор у\b в направлении, обратном вектору YB, а в схеме № 25 — вектор Xiа, обратный вектору ХА. При совмещении центров О и о получаем, что схема № 25 имеет группу 6.
Аналогичным образом строятся векторы для схем соединения звезда/зигзаг. Например, для схемы № 24 все векторы на стороне ВН сдвинуты по ходу часов на угол 30° по сравнению со схемой № 23 — в последней вектор фазы С был направлен горизонтально, а в схеме № 24 он отклонился на угол 30° по часовой стрелке. Соответственно также отклонились и все другие векторы ВН. Поэтому и вся векторная диаграмма зигзага в точности повернулась на 30°, так что для схемы № 24 группа равна 5.
Если в схеме № 24 изменить последовательность междуфазовых соединений зигзага, то получится схема № 27 с труппой 7. Векторные диаграммы для внутренних ветвей зигзага в схемах № 24 я 27 в точности совпадают. Различие междуфазовых соединений приводит к различию в достройке векторов внешних ветвей зигзага, например к точке ах для схемы № 24 достраивается вектор ZiC, обратный вектору ZC, а для схемы № 27 — вектор угb, обратный вектору YB.
Изменение направления намотки обмоток зигзага для схемы № 27 приведет к схеме № 21 с изменением направления всех векторов обмотки НН на обратное. Зигзаг всех векторов НН в схеме № 21 занимает в точности обратное положение по сравнению с векторами в схеме № 27 и имеет те же междуфазовые соединения, что и в схеме № 27. Это приводит к изменению группы на 6 ч; схема № 21 имеет группу 1.
Сопоставляя схемы, приведенные в приложениях 1 и 2, можно заметить следующее:
а)       схемы Y/Y дают четные группы 0 или 6;
б)  схемы Y/Δ ипи Δ/Y дают нечетные группы 1, 5, 7 и 11;
в)   схемы А/А дают четные группы 0, 2, 4, 6, 8 и 10;
г)        схемы Y/Z дают нечетные группы 1, '5, 7, и 11;
д)   схемы A/Z дают четные группы 0, 2, 4, 6, 8 и 10.
Нечетные  группы 3 и 9 не могут быть получены для
стандартного расположения зажимов на крышке бака трансформатора.
Изменение направления намотки для одной обмотки (например, НН) приводит всегда к изменению группы на 6 ч. В этом смысле показательно сравнение схем № 1 я 10, 2 я 11, 3 я 12 и т. д., а также схем № 19 и 25, 20 я 26, 21 я 27 я т. д. Междуфазовые соединения для этих пар схем в точности совпадают, различие направления намоток определяет различие групп на 6 ч. Таким образом, (внешний монтажный вид схемы еще не может служить основанием для определения группы.

Здесь следует обратить внимание на то, что изменение направления намотки путем использования кондов обмоток ВН X, Y, Z или НН х, у, z как начала обмоток, т. е. путем их перемаркирования, дает изменение группы на 6 ч только для схемы звезда. Для схем треугольник или зигзаг простое перемаркирование влечет за. собой не только изменение группы на 6 ч, но и изменение типа междуфазовых соединений с соответствующим дополнительным изменением группы. Например, если в схеме № 4 поменять местами обозначения начал а, b, с и кондов х, у, z (рис. 8), то детальное построение векторной диаграммы для обмотки НН и совмещение центров фигур показывает, что группа 1 для схемы № 4 преобразовалась не в 7 (схема № 13), а е 5, ибо одновременно с изменением направления намотки в обмотке НН изменилась и последовательность междуфазовых соединений. На схеме № 4 эти соединения были: az, су, bх, :но после перемены местами начал и концов эта последовательность стала следующей: ay, bz, сх, чему соответствует формальная замена букв в исходном ряде, дающая предыдущий ряд в несколько другой последовательности: хс, zb, уа. Этой последовательности соответствует схема № 8 с разным направлением намотки и дающая группу б. Аналогичные выводы справедливы и для схем, содержащих зигзаг.

 

Изменение расположения начал и концов обмотки НН, соединенной в треугольник
Рис. 8. Изменение расположения начал и концов обмотки НН, соединенной в треугольник.

Изменение последовательности междуфазовых соединений для схем треугольник и зигзаг дает, как было уже показано ранее, изменение группы на 2 ч. Например, для схемы № 6 изменение междуфазовых соединений для одного или другого треугольника даст схемы № 2 и 3 с группой 0, такие же изменения междуфазовых соединений для схемы № 7 с группой 4 дадут схемы № 11 и 12 с группой 6. Аналогичные изменения группы на 2 ч можно проследить для схем, содержащих треугольник в комбинации со звездой или с зигзагом, а также для всех схем звезда/зигзаг.



 
« Высоковольтные выключатели   Заземляющие устройства »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.