RU2271050C2

RU2271050C2 - Transformer unit

Info

Publication number: RU2271050C2
Application number: RU2001130441/09A
Authority: RU
Inventors: к Георгий Николаевич Лыс (UA); Георгий Николаевич Лысяк; Антон Антонович Малиновский (UA); Антон Антонович Малиновский; Леонид Алексеевич Никонец (UA); Леонид Алексеевич Никонец
Original assignee: Национальный университет "Львивська политехника"; ОАТ "Захидэнерго"
Priority date: 2000-11-21
Filing date: 2001-11-12
Publication date: 2006-02-27
Also published as: UA39639A

Abstract

FIELD: electrical and power engineering; power stations and transformer substations.

SUBSTANCE: proposed transformer unit has two equal ratio transformers incorporating equal number of windings. Some windings are interconnected in series and connected to respective leads of transformer unit. Other windings are interconnected in series and connected to other leads of transformer unit. Transformers can be provided with devices for varying turn number of windings. Transformer windings can be connected in parallel with output leads of current-correcting units. The latter can be provided with input leads placed at certain potential. Transformer unit incorporates provision for reducing current through shorted-out turns of winding and through circuit forming such shorts, as well as for reducing local heat and electrodynamic forces on these circuits.

EFFECT: enhanced operating reliability of transformer unit.

4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к электроэнергетике и может найти применение на электростанциях и подстанциях с трансформаторами.The invention relates to the electric power industry and may find application in power plants and substations with transformers.

На электростанциях и подстанциях устанавливают трансформаторы, которые состоят из магнитопровода, первичных и вторичных обмоток. В этих трансформаторах, невзирая на простоту и надежность их конструкции, во время длительной эксплуатации могут возникать различные повреждения. Параметр потока отказов для мощных трансформаторов составляет около 0,05 [Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 680 с., с.448]. Одними из наиболее опасных повреждений трансформаторов являются витковые короткие замыкания, во время возникновения которых ток от источника питания практически не меняется, что делает невозможным создание быстродействующих защит, основанных на принципах контролирования значений электрических координат режима. Основной защитой от витковых коротких замыканий является газовая защита. При этом повышение надежности работы трансформаторов достигается правильным расчетом изоляции, высоким технологическим уровнем завода-производителя и соблюдением правил технической эксплуатации трансформаторов [Копылов И.П. Электрические машины: Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 360 с., с.133-134].At power plants and substations transformers are installed, which consist of a magnetic circuit, primary and secondary windings. In these transformers, despite the simplicity and reliability of their design, various damage can occur during long-term operation. The failure flow parameter for high-power transformers is about 0.05 [Neklepaev BN, Kryuchkov IP The electrical part of power plants and substations: Reference materials for course and diploma design: Textbook. manual for universities. - 4th ed., Revised. and add. - M .: Energoatomizdat, 1989. - 680 p., P. 48]. One of the most dangerous damage to transformers is coil short circuits, during which the current from the power source remains almost unchanged, which makes it impossible to create high-speed protections based on the principles of monitoring the values of the electrical coordinates of the mode. The main protection against winding short circuits is gas protection. At the same time, improving the reliability of transformers is achieved by the correct calculation of insulation, the high technological level of the manufacturing plant and compliance with the rules for the technical operation of transformers [IP Kopylov Electric cars: Textbook for high schools. - M .: Energoatomizdat, 1986. - 360 p., P.133-134].

Известен трансформаторный агрегат, который содержит два трансформатора, одни обмотки которых соединены последовательно между собой [Электрическая часть станций и подстанций: Учеб. для вузов/ А.А.Васильев, И.П.Крючков, Е.Ф.Наяшкова и др.; Под ред. А.А.Васильева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 576 с., с.322-323, 325-326].Known transformer unit, which contains two transformers, one winding of which is connected in series with each other [Electrical part of stations and substations: Textbook. for universities / A.A. Vasiliev, I.P. Kryuchkov, E.F. Nayashkova and others; Ed. A.A. Vasilyeva. - 2nd ed., Revised. and add. - M .: Energoatomizdat, 1990. - 576 p., S. 322-323, 325-326].

Однако во время витковых коротких замыканий в таком агрегате ток в закороченных витках может в десятки и сотни раз превышать номинальное значение тока обмотки, возникают недопустимый местный нагрев и большие электродинамические усилия на эти витки, происходит разрушение трансформаторов и выход их из строя, что уменьшает надежность работы трансформаторного агрегата.However, during coil short circuits in such an assembly, the current in the shorted turns can be tens or hundreds of times higher than the rated value of the winding current, unacceptable local heating and large electrodynamic forces on these turns occur, the transformers are destroyed and their failure, which reduces the reliability transformer unit.

В основу изобретения поставлена задача создать трансформаторный агрегат, в котором новое выполнение элементов и связей между ними позволило бы уменьшить значения токов во время витковых коротких замыканий в обмотках и тем самым повысить надежность работы трансформаторного агрегата.The basis of the invention is the task of creating a transformer unit, in which a new implementation of the elements and the connections between them would reduce the current values during coil short circuits in the windings and thereby increase the reliability of the transformer unit.

Поставленная задача достигается тем, что в трансформаторном агрегате, который содержит два трансформатора, одни обмотки которых соединены последовательно между собой, согласно изобретению трансформаторы выполнены с одинаковым количеством других обмоток и с одинаковыми коэффициентами трансформации, при этом другие обмотки трансформаторов соединены между собой последовательно.The task is achieved in that in a transformer unit, which contains two transformers, one winding of which is connected in series with each other, according to the invention, the transformers are made with the same number of other windings and with the same transformation ratios, while the other windings of the transformers are interconnected in series.

Такое выполнение трансформаторного агрегата позволяет путем параметрического увеличения его сопротивления относительно места виткового короткого замыкания обеспечить уменьшение значения тока в закороченных витках обмотки и в ветви, которая образовала такое замыкание, местного нагрева и электродинамических усилий на эти витки и тем самым повысить надежность работы трансформаторного агрегата.This embodiment of the transformer unit allows, by parametrically increasing its resistance to the location of the coil short circuit, to reduce the current value in the shorted turns of the winding and in the branch that formed such a short circuit, local heating and electrodynamic forces on these turns, and thereby increase the reliability of the transformer unit.

Поставленная задача достигается также тем, что в трансформаторном агрегате трансформаторы выполнены с устройствами изменения количества витков обмоток.The task is also achieved by the fact that in the transformer unit transformers are made with devices for changing the number of turns of the windings.

Это позволяет дополнительно обеспечить регулирование напряжения между выводами трансформаторного агрегата и, тем самым, повысить надежность работы.This allows you to additionally provide voltage regulation between the terminals of the transformer unit and, thereby, increase the reliability.

Поставленная задача достигается также тем, что в трансформаторном агрегате обмотка трансформатора соединена параллельно с выходными выводами тококомпенсирующего блока.The task is also achieved by the fact that in the transformer unit the transformer winding is connected in parallel with the output terminals of the current-compensating unit.

Это позволяет путем компенсации реактивных составляющих токов намагничивания трансформаторов обеспечить дополнительное уменьшение значения тока в закороченных витках обмотки и в ветви, которая образовала такое замыкание, и тем самым повысить надежность работы.This allows, by compensating the reactive components of the magnetizing currents of the transformers, to provide an additional reduction in the current value in the shorted turns of the winding and in the branch that formed such a short circuit, and thereby increase the reliability of operation.

Поставленная задача достигается также тем, что в трансформаторном агрегате тококомпенсирующий блок выполнен с входными выводами.The task is also achieved by the fact that in the transformer unit, the current-compensating unit is made with input terminals.

Это позволяет путем компенсации активных составляющих токов намагничивания трансформаторов обеспечить дополнительное уменьшение значения тока в закороченных витках обмотки и в ветви, которая образовала такое замыкание и тем самым повысить надежность работы.This allows, by compensating the active components of the magnetizing currents of the transformers, to provide an additional decrease in the current value in the shorted turns of the winding and in the branch that formed such a short circuit and thereby increase the reliability of operation.

Техническая сущность и принцип действия предложенного устройства объясняются фиг.1-5. На фиг.1 показан трансформаторный агрегат с двумя двухобмоточными трансформаторами; на фиг.2 - трансформаторный агрегат с двумя трехобмоточными трансформаторами; на фиг.3 - трансформаторный агрегат с двумя двухобмоточными трансформаторами, выполненными с устройствами изменения количества витков обмоток; на фиг.4 - трансформаторный агрегат с двумя двухобмоточными трансформаторами, обмотки которых соединены соответственно параллельно с выходными выводами тококомпенсирующих блоков; на фиг.5 - трансформаторный агрегат с двумя двухобмоточными трансформаторами и тококомпенсирующими блоками с входными выводами, к которым приложены напряжения.The technical nature and principle of operation of the proposed device are explained in figures 1-5. Figure 1 shows a transformer unit with two double-winding transformers; figure 2 - transformer unit with two three-winding transformers; figure 3 - transformer unit with two double-winding transformers made with devices for changing the number of turns of the windings; figure 4 - transformer unit with two double-winding transformers, the windings of which are connected respectively in parallel with the output terminals of current-compensating blocks; figure 5 - transformer unit with two double-winding transformers and current-compensating blocks with input terminals to which voltage is applied.

Трансформаторный агрегат (фиг.1, 2) содержит два трансформатора 1 и 2 с одинаковыми коэффициентами трансформации. В варианте, изображенном на фиг.1, трансформаторы 1 и 2 выполнены двухобмоточными с одними 3 и 4 и другими 5 и 6 обмотками, соединенными соответственно последовательно между собой и с одними 7 и 8 и другими 9 и 10 выводами трансформаторного агрегата. В варианте, изображенном на фиг.2, трансформаторы выполнены трехобмоточными с дополнительными другими обмотками 11 и 12, соединенными соответственно последовательно между собой и, дополнительными другими выводами 13 и 14 трансформаторного агрегата. Количество дополнительных других обмоток может быть произвольным.The transformer unit (figure 1, 2) contains two transformers 1 and 2 with the same transformation ratios. In the embodiment shown in Fig. 1, transformers 1 and 2 are double-wound with one 3 and 4 and the other 5 and 6 windings connected respectively in series with each other and with one 7 and 8 and other 9 and 10 terminals of the transformer unit. In the embodiment shown in figure 2, the transformers are made of three-winding with additional other windings 11 and 12, respectively connected in series with each other and with additional other conclusions 13 and 14 of the transformer unit. The number of additional other windings may be arbitrary.

Трансформаторный агрегат может содержать трансформаторы, выполненные с устройствами изменения количества витков обмоток. На фиг.3 изображен вариант такого трансформаторного агрегата, который дополнительно к элементам трансформаторного агрегата на фиг.1 содержит устройства 15 и 16 изменения количества витков обмоток 3 и 4 трансформаторов 1 и 2.The transformer unit may contain transformers made with devices for changing the number of turns of the windings. Figure 3 shows a variant of such a transformer unit, which in addition to the elements of the transformer unit in figure 1 contains devices 15 and 16 for changing the number of turns of windings 3 and 4 of transformers 1 and 2.

Трансформаторный агрегат может содержать один и более тококомпенсирующих блоков с выходными выводами, которые присоединены параллельно к обмоткам трансформаторов. На фиг.4 изображен вариант такого трансформаторного агрегата, который дополнительно к элементам трансформаторного агрегата на фиг.1 содержит тококомпенсирующие блоки 17-20, выходные выводы 21-28 которых присоединены параллельно соответственно к обмоткам 3-6 трансформаторов 1 и 2. Тококомпенсирующие блоки 17-20 могут содержать резистивные и реактивные элементы, управляемые и неуправляемые коммутационные аппараты и защитные устройства.The transformer unit may contain one or more current-compensating units with output terminals that are connected in parallel to the transformer windings. Figure 4 shows a variant of such a transformer unit, which in addition to the elements of the transformer unit in figure 1 contains current-compensating blocks 17-20, the output terminals 21-28 of which are connected in parallel to the windings 3-6 of transformers 1 and 2. Current-compensating blocks 17- 20 may contain resistive and reactive elements, controlled and uncontrolled switching devices and protective devices.

Трансформаторный агрегат может содержать тококомпенсирующие блоки, выполненные с входными выводами, к которым приложены напряжения. На фиг.5 изображен вариант такого трансформаторного агрегата, который содержит все элементы трансформаторного агрегата на фиг.4, при этом тококомпенсирующие блоки 17-20 выполнены соответственно с входными выводами 29-36, к которым приложены напряжения.The transformer unit may contain current-compensating blocks made with input terminals to which voltages are applied. Figure 5 shows a variant of such a transformer unit, which contains all the elements of the transformer unit in figure 4, while the current-compensating blocks 17-20 are made respectively with input terminals 29-36, to which voltages are applied.

Трансформаторный агрегат работает так:The transformer unit works like this:

Во время нормальных режимов трансформаторного агрегата (фиг.1), при условии отсутствия витковых коротких замыканий в обмотках 3-6 трансформаторов 1 и 2 имеет место следующее: в обмотках 3 и 4, 5 и 6 протекают соответственно одинаковые токи, поэтому эти обмотки должны быть рассчитаны на соответственно одинаковые номинальные значения токов; токи обмоток 3 и 5 трансформатора 1, приведенные к числу витков одной из этих обмоток, отличаются между собой на приведенное к этому же числу витков значение тока намагничивания трансформатора 1; токи обмоток 4 и 6 трансформатора 2, приведенные к числу витков одной из этих обмоток, отличаются между собой на приведенное к этому же числу витков значение тока намагничивания трансформатора 2; токи намагничивания трансформаторов 1 и 2 имеют активные и реактивные составляющие; напряжения между выводами 7 и 8, 9 и 10 распределяются соответственно между обмотками 3 и 4, 5 и 6 в зависимости от характеристик намагничивания соответственно трансформаторов 1 и 2, а приведенные значения напряжений между этими выводами отличаются между собой на приведенные значения падений напряжений на активных сопротивлениях и реактансах рассеивания обмоток 3-6 трансформаторов 1 и 2.During normal operation of the transformer unit (Fig. 1), provided there are no winding short circuits in the windings of 3-6 transformers 1 and 2, the following takes place: the same currents flow in windings 3 and 4, 5 and 6, respectively, therefore these windings must be rated for correspondingly identical rated currents; the currents of the windings 3 and 5 of the transformer 1, reduced to the number of turns of one of these windings, differ from each other by the magnetization current of the transformer 1 reduced to the same number of turns; the currents of the windings 4 and 6 of the transformer 2, reduced to the number of turns of one of these windings, differ from each other by the magnetization current of the transformer 2 reduced to the same number of turns; magnetization currents of transformers 1 and 2 have active and reactive components; the voltages between the terminals 7 and 8, 9 and 10 are distributed respectively between the windings 3 and 4, 5 and 6, depending on the magnetization characteristics of the transformers 1 and 2, respectively, and the voltage values shown between these terminals differ from each other by the values of the voltage drops across the active resistances and dissipation reactances of windings 3-6 of transformers 1 and 2.

Во время продольного короткого замыкания всех витков одной из обмоток 3-6 одного из трансформаторов 1 и 2 возможно продолжение работы трансформаторного агрегата. Допустим, что возникло продольное короткое замыкание обмотки 4 трансформатора 2. В этом случае напряжение на обмотке 4 трансформатора 2 станет равным нулю, а напряжение на обмотке 3 трансформатора 1 увеличится и станет равным напряжению между выводами 7 и 8 трансформаторного агрегата, при этом напряжение на обмотке 6 трансформатора 2 также уменьшится практически до нуля, а напряжение на обмотке 5 трансформатора 1 увеличится и станет практически равным напряжению между выводами 9 и 10, значение которого практически не изменится, вследствие чего обеспечивается возможность продолжения работы трансформаторного агрегата. Поэтому магнитные системы каждого из трансформаторов 1 и 2 должны быть рассчитаны на действие полного напряжения между выводами 7 и 8, 9 и 10 трансформаторного агрегата в течение расчетного времени существования продольного короткого замыкания обмотки 4. При этом из выражений для вычисления магнитодвижущих сил каждого из трансформаторов 1 и 2 вытекает, что через ветвь, которая образовала продольное короткое замыкание обмотки 4 трансформатора 2, будет протекать разница токов намагничивания трансформаторов 1 и 2, значения которых приведены соответственно к числу витков обмотки 3 трансформатора 1 и обмотки 4 трансформатора 2.During the longitudinal short circuit of all turns of one of the windings 3-6 of one of the transformers 1 and 2, the operation of the transformer unit may continue. Suppose that a longitudinal short circuit has occurred in the winding 4 of the transformer 2. In this case, the voltage on the winding 4 of the transformer 2 becomes equal to zero, and the voltage on the winding 3 of the transformer 1 increases and becomes equal to the voltage between the terminals 7 and 8 of the transformer unit, while the voltage on the winding 6 of transformer 2 will also decrease almost to zero, and the voltage on the winding 5 of transformer 1 will increase and become almost equal to the voltage between terminals 9 and 10, the value of which will not change, therefore bespechivaet the continuation of the transformer unit. Therefore, the magnetic systems of each of the transformers 1 and 2 must be designed for the action of the full voltage between the terminals 7 and 8, 9 and 10 of the transformer unit during the estimated lifetime of the longitudinal short circuit of the winding 4. Moreover, from the expressions for calculating the magnetomotive forces of each of the transformers 1 and 2 it follows that through the branch that formed a longitudinal short circuit of the winding 4 of transformer 2, the difference between the magnetization currents of transformers 1 and 2, the values of which are given respectively to the number of turns of the winding 3 of the transformer 1 and the winding 4 of the transformer 2.

Аналогично во время продольного короткого замыкания обмотки 6 трансформатора 2 через ветвь, которая образовала такое замыкание, будет протекать также разница токов намагничивания трансформаторов 1 и 2, но значения которых приведены уже соответственно к числу витков обмотки 5 трансформатора 1 и обмотки 6 трансформатора 2. В обоих рассмотренных случаях значения этих разниц токов намагничивания трансформаторов в сотни раз меньше от номинальных значений токов соответствующих обмоток трансформаторов, то есть имеет место параметрическое увеличение сопротивления трансформаторного агрегата относительно ветви, которая образовала продольное короткое замыкание обмотки.Similarly, during the longitudinal short circuit of the winding 6 of the transformer 2, the difference between the magnetizing currents of the transformers 1 and 2 will flow through the branch that formed such a short circuit, but the values of which are already given respectively to the number of turns of the winding 5 of transformer 1 and winding 6 of transformer 2. In both In the considered cases, the values of these differences in the magnetization currents of transformers are hundreds of times smaller than the rated currents of the corresponding transformer windings, that is, a parametric increase chenie impedance transformer unit relative branches which formed longitudinal short-circuit winding.

Следовательно, режим продольного короткого замыкания одной из обмоток 3-6 одного из трансформаторов 1, 2 трансформаторного агрегата принципиально отличается от режима продольного короткого замыкания обмотки типичного случая отдельно работающего трансформатора, во время которого в ветви, которая образовала такое короткое замыкание, будет протекать ток в несколько раз больший от номинального значения тока этой обмотки.Therefore, the longitudinal short circuit mode of one of the windings 3-6 of one of the transformers 1, 2 of the transformer unit is fundamentally different from the longitudinal short circuit mode of the winding of a typical case of a separately operating transformer, during which a current will flow in the branch that formed such a short circuit several times larger than the rated current of this winding.

Режим короткого замыкания части витков одной из обмоток 3-6 одного из трансформаторов 1, 2 трансформаторного агрегата также принципиально будет отличаться от режима короткого замыкания аналогичной части витков обмотки отдельно работающего трансформатора. Допустим, что возникло короткое замыкание части витков обмотки 4 трансформатора 2. Тогда в ветви, которая образовала короткое замыкание, будет протекать ток, значение которого пропорционально отношению разницы соответственно приведенных токов намагничивания трансформаторов 1 и 2 к относительному числу закороченных витков обмотки 4. В предельном случае короткого замыкания одного витка обмотки 4 значение этого тока будет равняться разнице соответственно приведенных токов намагничивания трансформаторов 1 и 2 умноженной на число витков обмотки 4 и может в несколько раз превышать номинальное значение тока этой обмотки. Вместе с тем, во время аналогичного режима типичного случая отдельно работающего трансформатора значение тока в ветви, которая образовала короткое замыкание одного витка обмотки, будет превышать номинальное значение тока этой обмотки в десятки и сотни раз. Следовательно, относительно малое значение токов во время витковых коротких замыканий в предложенном трансформаторном агрегате будет обеспечивать уменьшение местного нагрева и электродинамических усилий на закороченные витки и будет содействовать погасанию дуги и самоликвидации повреждения в среде трансформаторного масла, особенно для маломощных трансформаторов, что повысит надежность работы трансформаторного агрегата.The short circuit mode of a part of the turns of one of the windings 3-6 of one of the transformers 1, 2 of the transformer unit will also fundamentally differ from the short circuit mode of a similar part of the turns of the winding of a separately operating transformer. Suppose that a short circuit has occurred in part of the turns of the winding 4 of transformer 2. Then, a current will flow in the branch that formed the short circuit, the value of which is proportional to the ratio of the difference between the reduced magnetization currents of the transformers 1 and 2, respectively, to the relative number of shorted turns of the winding 4. In the limiting case short circuit of one coil of winding 4, the value of this current will be equal to the difference, respectively, of the magnetized currents of transformers 1 and 2 times the number of turns of ohm taps 4 and can several times exceed the rated current value of this winding. At the same time, during the similar mode of a typical case of a separately operating transformer, the current value in the branch that formed a short circuit of one coil of the winding will exceed the rated current value of this winding by tens and hundreds of times. Therefore, the relatively small value of currents during turn-by-turn short circuits in the proposed transformer unit will reduce local heating and electrodynamic forces on shorted turns and will contribute to extinction of the arc and self-destruction of damage in the environment of transformer oil, especially for low-power transformers, which will increase the reliability of the transformer unit .

Для варианта трансформаторного агрегата (фиг.2), трансформаторы 1 и 2 которого выполнены соответственно с дополнительными другими обмотками 11 и 12, соединенными соответственно последовательно между собой, и с дополнительными выводами 13 и 14, особенности режимов во время витковых коротких замыканий обмоток полностью аналогичны описанным выше для трансформаторного агрегата на фиг.1, что также обеспечивает повышение надежности работы трансформаторного агрегата, трансформаторы которого выполнены с дополнительными другими обмотками.For the variant of the transformer unit (Fig. 2), the transformers 1 and 2 of which are made respectively with additional other windings 11 and 12 connected respectively in series with each other, and with additional terminals 13 and 14, the features of the modes during the coil short circuits of the windings are completely similar to those described above for the transformer unit in figure 1, which also provides increased reliability of the transformer unit, the transformers of which are made with additional other windings.

В трансформаторном агрегате (фиг.3), трансформаторы 1 и 2 которого выполнены соответственно с устройствами 11 и 12 изменения количества витков соответственно обмоток 3 и 4, обеспечивается возможность регулирования напряжения между выводами 7 и 8 или 9 и 10 трансформаторного агрегата, при этом при условии, что после изменения количества витков обмоток 3 и 4 коэффициенты трансформации трансформаторов 1 и 2 будут равны между собой, особенности режимов во время витковых коротких замыканий обмоток полностью аналогичны описанным выше для трансформаторного агрегата на фиг.1, что обеспечивает повышение надежности работы.In the transformer unit (figure 3), the transformers 1 and 2 of which are made respectively with devices 11 and 12 for changing the number of turns of the windings 3 and 4, respectively, it is possible to regulate the voltage between the terminals 7 and 8 or 9 and 10 of the transformer unit, provided that that after changing the number of turns of windings 3 and 4, the transformation coefficients of the transformers 1 and 2 will be equal to each other, the features of the modes during winding short circuits of the windings are completely similar to those described above for transformer The leg assembly in Figure 1, which increases the reliability of operation.

В трансформаторном агрегате (фиг.4), каждая из обмоток 3-6 трансформаторов 1 и 2 которого соединена соответственно параллельно с соответствующими выходными выводами 21-28 соответствующих тококомпенсирующих блоков 17-20, во время витковых коротких замыканий через ветвь, которая образовала такое замыкание, будет протекать ток, значение которого будет равняться разнице соответственно приведенных токов намагничивания трансформаторов 1 и 2 и токов тококомпенсирующих блоков 17-20, которые будут обеспечивать необходимую компенсацию реактивных составляющих токов намагничивания трансформаторов 1 и 2 и тем самым уменьшение значения тока в ветви, которая образовала витковое короткое замыкание, по сравнению с трансформаторным агрегатом на фиг.1. Кроме того, тококомпенсирующие блоки 17-20 могут уменьшать воздействие импульсных перенапряжений на витковую изоляцию обмоток 3-6 трансформаторов 1 и 2, что также повышает надежность работы трансформаторного агрегата. Такое параллельное соединение обмоток трансформаторов с соответствующими выходными выводами соответствующих тококомпенсирующих блоков может выполняться также в трансформаторных агрегатах, изображенных на фиг.2, 3.In the transformer unit (Fig. 4), each of the windings 3-6 of the transformers 1 and 2 of which is connected in parallel with the corresponding output terminals 21-28 of the corresponding current-compensating blocks 17-20, during coil short circuits through the branch that formed such a short circuit, a current will flow, the value of which will be equal to the difference, respectively, of the magnetized currents of the transformers 1 and 2 and the currents of the current-compensating blocks 17-20, which will provide the necessary compensation for reactive -governing magnetizing currents of transformers 1 and 2 and thereby decrease the current values in the branch, which is formed interturn short circuit, as compared with the transformer unit 1. In addition, current-compensating blocks 17-20 can reduce the impact of surge surges on the coil insulation of windings 3-6 of transformers 1 and 2, which also increases the reliability of the transformer unit. Such a parallel connection of the transformer windings with the corresponding output terminals of the corresponding current-compensating blocks can also be performed in the transformer units shown in figure 2, 3.

В трансформаторном агрегате (фиг.5), в котором тококомпенсирующие блоки 17-20 выполнены с соответствующими входными выводами 29-36, к которым приложены соответствующие напряжения, во время режимов витковых коротких замыканий тококомпенсирующие блоки 17-20 будут обеспечивать дополнительно необходимую компенсацию активных составляющих токов намагничивания трансформаторов 1 и 2 и тем самым дополнительное по сравнению с трансформаторным агрегатом на фиг.4 уменьшение значения тока в ветви, которая образовала витковое короткое замыкание, что повысит надежность работы трансформаторного агрегата.In the transformer unit (Fig. 5), in which the current-compensating blocks 17-20 are made with the corresponding input terminals 29-36, to which the corresponding voltages are applied, during the regimes of coil short circuits, the current-compensating blocks 17-20 will additionally provide the necessary compensation of the active components of the currents magnetization of transformers 1 and 2, and thereby additional compared to the transformer unit in figure 4, a decrease in the current value in the branch, which formed a coil short circuit, which increases the reliability of the transformer unit.

Предложенный трансформаторный агрегат реализуется с использованием стандартного оборудования и может найти применение во время сооружения новых и реконструкции действующих электростанций и подстанций. Он позволяет путем уменьшения значений токов во время витковых коротких замыканий обмоток существенно улучшить условия работы трансформаторов, ограничить объем разрушений и ремонтов, или даже полностью устранить их и тем самым повысить надежность работы электростанций и подстанций. Для примера были выполнены расчеты режимов короткого замыкания одного витка обмотки низшего напряжения (номинальное напряжение - 10, 5 кВ, количество витков обмотки - 360) силового трансформатора ТМ- 6300/35 как для стандартного случая его отдельной работы, так и для случая работы двух таких трансформаторов в составе предложенного трансформаторного агрегата. Такие режимы короткого замыкания одного витка характеризуются наибольшими значениями токов в ветви, которая образовала короткое замыкание. Для стандартного случая отдельной работы трансформатора значение тока короткого замыкания одного витка составляет 217,7I_ном, а для случая работы трансформатора в составе трансформаторного агрегата (фиг.1) - всего 2,3I_ном. Компенсация реактивных составляющих токов намагничивания трансформаторов трансформаторного агрегата при помощи тококомпенсирующих блоков (фиг.4) привела к дополнительному уменьшению значения тока виткового короткого замыкания в 5,3 раза, т.е. до уровня 0,43I_ном.The proposed transformer unit is implemented using standard equipment and can be used during the construction of new and reconstruction of existing power plants and substations. It allows reducing the current values during winding short circuits to significantly improve the working conditions of transformers, limit the amount of damage and repairs, or even completely eliminate them and thereby increase the reliability of power plants and substations. For example, we calculated the short-circuit conditions of one turn of the low-voltage winding (rated voltage - 10, 5 kV, the number of turns of the winding - 360) of the TM-6300/35 power transformer both for the standard case of its separate operation, and for the case of two such transformers as part of the proposed transformer unit. Such modes of short circuit of one turn are characterized by the highest values of currents in the branch, which formed a short circuit. For the standard case of a separate operation of the transformer, the value of the short circuit current of one turn is 217.7I _nom , and for the case of the transformer in the transformer unit (Fig. 1) - only 2.3I _nom . Compensation of the reactive components of the magnetizing currents of the transformers of the transformer unit with the help of current-compensating units (Fig. 4) led to an additional decrease in the value of the coil current by 5.3 times, i.e. up to the level of 0.43I _nom .

Применение трансформаторного агрегата в схемах основных электрических соединений электростанций и подстанций требует установки двух трансформаторов с такими же параметрами, которые имеет один трансформатор в типовых схемах. Поэтому тепловые потери активной мощности в обмотках каждого из трансформаторов трансформаторного агрегата будут такими же, а в стали - в четыре раза меньшими, по сравнению с соответствующими потерями типичного случая отдельно работающего трансформатора. Пренебрегая в первом приближении потерями активной мощности в стали трансформаторов трансформаторного агрегата и приняв для мощных трансформаторов отношение потерь активной мощности холостого хода к потерям "короткого замыкания" ΔР_к равным ΔР_х/ΔР_к=0,37, получим, что увеличение потерь активной мощности в трансформаторном агрегате во время режима нагрузки номинальным током составляет:The use of a transformer unit in the circuits of the main electrical connections of power plants and substations requires the installation of two transformers with the same parameters that one transformer has in typical schemes. Therefore, the heat loss of active power in the windings of each of the transformers of the transformer unit will be the same, and in steel - four times less than the corresponding losses of a typical case of a separately operating transformer. Neglecting, to a first approximation, the losses of active power in the steel of the transformers of the transformer unit and assuming for high-power transformers the ratio of the losses of active power of idling to the losses of "short circuit" ΔР _to equal ΔР _х / ΔР _к = 0.37, we obtain that the increase in the losses of active power in transformer unit during load mode with rated current is:

ΔР_m.a./ΔР_m.=2ΔР_K/(ΔР_х+ΔР_к)-2ΔР_к/(1,37ΔP_к)=1,46.ΔP _ma / ΔP _m. = 2ΔP _K / (ΔP _x + ΔP _k ) -2ΔP _k / (1.37ΔP _k ) = 1.46.

Для характерного графика нагрузки с Т_нб=5000 час., cosφ_ном=0,85 получим время максимальных потерь τ=3500 час. При таких условиях суммарные годовые потери энергии в трансформаторном агрегате будут составлять 104%, а в каждом из его трансформаторов - 52% от потерь энергии для типичного случая в отдельно работающем трансформаторе.For a typical load schedule with T _nb = 5000 hours, cosφ _nom = 0.85, we obtain the maximum loss time τ = 3500 hours. Under such conditions, the total annual energy loss in the transformer unit will be 104%, and in each of its transformers - 52% of the energy loss for a typical case in a separately operating transformer.

При принятом выше соотношении ΔР_х/ΔР_ктакое уменьшение потерь активной мощности и энергии в каждом из трансформаторов трансформаторного агрегата приведет к уменьшению в установившихся режимах температуры верхних слоев масла на 10,8°С, что увеличит срок работы этих трансформаторов в 2^10,8/6=3,5 раза и соответственно уменьшит в 3,5 раза параметр потока отказов каждого из этих трансформаторов. Следовательно, параметр потока отказов трансформаторного агрегата, который состоит из двух последовательно соединенных трансформаторов, параметр потока отказов которых во время их работы в типовых схемах равнялся 0,05, будет составлять 2·0,05/3,5=0,029, т.е. уменьшится в 1,75 раз. Увеличение срока службы трансформаторов трансформаторного агрегата в 3,5 раз, а также уменьшение объема разрушений во время витковых коротких замыканий позволяет уменьшить составляющие амортизационных отчислений на реновацию и капитальный ремонт.With the ratio ΔР _х / ΔР _к adopted above _, such a decrease in the losses of active power and energy in each of the transformers of the transformer unit will lead to a decrease in the steady state temperature of the upper layers of oil by 10.8 ° С, which will increase the life of these transformers by 2 ^10.8 / 6 = 3.5 times and accordingly will decrease by 3.5 times the failure flow parameter of each of these transformers. Therefore, the failure flow parameter of the transformer unit, which consists of two transformers connected in series, the failure flow parameter of which during their operation in typical circuits was 0.05, will be 2 · 0.05 / 3.5 = 0.029, i.e. will decrease by 1.75 times. An increase in the service life of transformers of a transformer unit by a factor of 3.5, as well as a decrease in the amount of damage during coil short circuits, can reduce the components of depreciation for renovation and overhaul.

Применение трансформаторного агрегата целесообразно, если увеличение расчетных затрат окупается уменьшением убытков от аварийных выключений за счет высшей его надежности.The use of a transformer unit is advisable if the increase in the estimated costs pays off by reducing the losses from emergency shutdowns due to its higher reliability.

Claims

1. Transformer unit containing two transformers, one winding of which is connected in series with each other and with one terminal of the transformer unit, characterized in that said transformer is made with the same number of other windings and with the same transformation coefficients, while these other windings are connected in series with each other and with other terminals of the transformer unit.

2. The transformer unit according to claim 1, characterized in that said transformers are made with devices for changing the number of turns in the windings, configured to regulate the voltage between the indicated terminals of the transformer unit so that, after changing the number of turns of the windings, the transformation ratios of these transformers are equal to each other.

3. The transformer unit according to claim 1 or 2, characterized in that the windings of these transformers are connected in parallel with the output terminals of the current-compensating blocks, made possible to compensate for the reactive components of the magnetization currents of these transformers.

4. The transformer unit according to claim 1 or 2, characterized in that the windings of these transformers are connected in parallel with the output terminals of the current-compensating units, the input terminals of which are supplied with voltage and which are designed to compensate for the active components of the magnetization currents of these transformers.