Чем обоснован выбор звезды и треугольника ?

[LiOPSIK]

Пока что это праздное любопытство, но все равно хочется понять принцип проектирования электрических сетей. В каких случаях в трансформаторах используют звезду, треугольник и их сочетания? 0

Изучил материал в интернете, в основном на Ютубе, прошерстил сайты производителей трансформаторов (ссылки внизу), выбрал наиболее распространенные и зарисовал на бумаге (фото во вложении), разделив столбцы по напряжениям, начиная с генератора на электростанции, и заканчивая потребителем 0,4кВ

Генератор делают звездой.
1. Это дешевле, меньше изоляции, ибо относительно земли напряжение меньше (фазное в 1,73 меньше линейного).
2. Если соединить треугольником, 100% одинаковых напряжений не будет, значит будут перетоки внутри генератора, смысла такой намотки нет.

Повышающий трансформатор делают треугольник-звезда.
Треугольник нужен для подавления 3-й гармоники, которая появляется из-за нелинейности намагничивания железа в генераторе и самом трансформаторе. Токи 3-й гармоники замыкаются в треугольнике и "наружу не вылезают", синусоида напряжение становится более ровной.
Также, первичная обмотка треугольником дает возможность распределить токи несимметрии (нулевой последовательности), но есть ли они здесь? 1
Если вторичная обмотка (звезда) не заземлена, то их и быть не может. А заземлена ли она на электростанции? 2

Далее идет передача электроэнергии через ЛЭП и несколько ТП. Тут встречается разнообразие трансформаторов и автотрансформаторов с различными комбинациями звезды и треугольника.
На этом этапе моих знаний не хватает. Исходя из 2 принципов, соединений в трансформаторах.
положительные качества :
 - звезда дешевле (меньше изоляции, проще ПБВ)
 - треугольник давит 3-ю гармонику

отрицательные качества:
 1. звезда в первичке (без нуля)
   1.1 будут прыгать напряжения при неравномерной нагрузке, потому что обмотки последовательно включены, и нагрузка 1 фазы влияет на напряжения 2 других фаз.
   1.2 Если транс на Ш-образном 3-стержневом сердечнике, токи несимметрии (вызванные неравномерной нагрузкой между фазами и нулем во вторичной обмотке) не могут перейти в сеть высокого напряжения, но пытаются, магнитные потоки выходят из сердечника и греют кожух трансформатора.
 2. Треугольник дороже,
   2.1 нужна изоляция на линейное напряжение,
   2.2 сложней коммутация ПБВ.
   2.3 если вторичная обмотка треугольником, при неточной намотке возможны перетоки,

Перескочу сразу на распределение, а именно, трансы 230/400 В НН.

  Тут все ясно. Если нужно нормальное питание, ставится треугольник-звезда. Это почти как 3 однофазнвх транса. Любую неравномерную фазную нагрузку распределяют между 2 фазами.
  Если нагрузка симметричная, моторы например, то ставят звезда-звезда.
  Если урезан бюджет, то ставят звезда-звезда и на несимметричную нагрузку, получив плавающие напряжения и нагрев кожуха транса токами нулевой последовательности.

видео
https://youtu.be/jn6ytdn4Q8c

https://www.youtube.com/watch?v=VcJGFrCUiRQ&t
https://www.youtube.com/watch?v=FLLbhitiTVY&t

Схемы "звезда-звезда с нулевой точкой" используют в основном для трансформаторов потребителей напряжением 6 - 10/0,4 кВ. Нулевая точка дает возможность получить напряжение 380/220 или 220/127 В, что удобно для одновременного подключения как трехфазных, так и однофазных приемников электроэнергии (электродвигателей и ламп накаливания).

Пример, когда недосказанная правда может восприниматься ложью.
https://electricalschool.info/main/visokovoltny/579-skhemy-i-gruppy-soedinenijj-obmotok.html
Сбила с толку человека
https://forum.rukilovolt.info/index.php/topic,390.msg9680.html#msg9680

Вместо транса треугольник-звезда_с_нулем для получения 2 напряжений 127/220 или 220/380 (230/400, 240/415) можно использовать транс
звезда_с_нулем-звезда_с_нулем, но по высокой стороне тоже буден нужен ноль. В Америке так делают с начала прошлого века. 3 фазы 7,2кВ и ноль. И 3 однофазных трансформатора для получения 120/208 В. И 240 В еще, это 2 х 120 В.

  Немного экзотики. Транс звезда-зигзаг_с_нулем. Как альтернатива трансу треугольник-звезда.
  Еще экзотика, звезда-треугольник и звезда_с_нулем-треугольник для получения 0,4кВ. Зачем оно??? 3 Был транс звезда-звезда на 380/660 В и его перекоммутировали в 380,потому что другого не было? Или намотали специально, опять же, с какой целью? Какие у него преимущества? 4 Первичка звездой - при неравномерной загрузке "напруга будет плясать".
Живой пример транс 35/0,4
https://forum.rukilovolt.info/index.php/topic,654.msg9681.html#msg9681


И теперь вопросы по выбору обмоток.

Чисто теоретически, самая лучшая трансформация будет, если стоят 3  1-фазных транса, включенных звезда-звезда. Либо 3-фазный звезда-звезда с пространственным сердечником (3 стержневых под 120 градусов). Чуть хуже, 3ф транс на 5-стержневом Ш-образном сердечнике. Еще чуть хуже - обычный на 3-стержневом сердечнике. Но всё равно, это излишества, которые без особой нужды не применяют.
А применяют
 - звезда-звезда (максимально дешево, достаточно для 3-ф моторов)
 - треугольник-звезда (дорого, но давит 3-ю гармонику, трансформирует нулевую последовательность)
 - звезда-треугольник (давит 3-ю гармонику, и ... ?)

Анализируя схемы типовых проектов ТП и ПС, а также ассортимент выпускаемых трансформаторов, обнаружил распространенность таких высоковольтных трансформаторов:
 - звезда_с_нулем-треугольник
 - автотрансформаторов, включенных по схеме звезда_с_нулем (указано рабочее напряжение с корнем квадратным)

вот, кстати
https://forum.rukilovolt.info/index.php/topic,426.0.html

и вот

Схемы "звезда-треугольник" применяют для высоковольтных трансформаторов, соединяя обмотку 35 кВ в звезду, а 6 или 10 кВ в треугольник. Схема "звезда с нулевой точкой" используется в высоковольтных системах, работающих с заземленной нейтралью.

https://electricalschool.info/main/visokovoltny/579-skhemy-i-gruppy-soedinenijj-obmotok.html

Еще имеет место такая вещь, как ЗОН. Заземление нуля трансформатора в сетях 110кВ и выше. Для чего это нужно? 5 Для улучшения передачи токов несимметрии через землю или только для РЗА, защиты от замыкания на землю?

Почему у этих силовых трансформаторов вторичную обмотку делают треугольником? 6 Только для подавления гармоники, или ещё для чего?

Вот пример, транс 10/3кВ выпуска 1939г для питания моторов насосной станции. Зачем ему обмотка треугольником? Нагрузка то равномерная. Других тупо не было? Вряд ли, взамен поставили такой же (фото шильдиков во вложении)
https://youtu.be/plMQnQZnTMM?si=OxTrSqX-QOteNTY5

Еще там встречались трансы на 500 В тоже для насосов, сеть с изолированной нейтралью. Какие обмотки у них не помню.
500В (подъемные краны, насосы) и 15кВ (распределение), как кто то написал в коментах на Ютубе, это наследие Веймарской Германии (Deutsche Republik).

Еще встречаются в продаже трансы треугольник-треугольни. Судя по напряжениям 15кВ и 15,75кВ, это пдедназначено для электростанций. Это ТСН ? Это трансы для запаралеливания генераторов разной мощности (и напряжения), такое возможно ? 7
Такие трансы есть и на привычные 6,3кВ и 10,5кВ, для чего они ?

Еще встречаются трансы звезда_с_нулем-звезда, тоже на специфические напряжения, 15,75кВ и 36,75кВ. Они для чего, где применяются? 8
Такие трансы есть и на привычные 35кВ, 38,5кВ и 6,3кВ и 10,5кВ, для чего они ? 9

Производители трансформаторов, откуда брал данные:

https://www.etwinternational.ru/product-1-1-3-oil-immersed-power-transformer-ru-33369.html

https://www.transformator.com.ru/ttproduction/transform/145/1644/

https://svel.ru/catalog/transformatory-tmg/tmg-svel/

https://www.chhppower.com/power-transformer/s11-m-s9-m-series-oil-immersed-hermetically-sealed-transformers