Выбор числа и мощности силовых трансформаторов Общие положения. Мощность силового трансформатора

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов Общие положения

12

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов для главных понизительных (ГПП) и цеховых трансформаторных (ЦТП) подстанций промышленных предприятий должен быть правильным, технически и экономически обоснованным, так как он оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения.

При выборе числа и мощности силовых трансформаторов важными критериями являются надёжность электроснабжения, расход цветного металла и потребная трансформаторная мощность. Оптимальный вариант выбирается на основе сравнения капиталовложений и годовых эксплуатационных расходов, определяемых по выражению:

; (6.1)

где - затраты;

- нормативный коэффициент экономической эффективности;

- капитальные вложения;

- эксплуатационные расходы.

Рассмотрим некоторые рекомендации общего характера по выбору силовых трансформаторов и сопутствующего им коммутационного оборудования.

Для удобства эксплуатации систем электроснабжения следует стремиться выбирать не более двух-трёх стандартных мощностей основных трансформаторов (не считая вспомогательных). Это ведёт к сокращению складского резерва и облегчает замену повреждённых трансформаторов. Желательна установка трансформаторов одинаковой мощности, однако такое решение не всегда выполнимо.

В целях удешевления ГПП напряжением 35-220 кВ рекомендуется применять схемы без установки выключателей на стороне высшего напряжения. У цеховых трансформаторов не следует использовать распределительное устройство на стороне высшего напряжения, а применять непосредственное (глухое) присоединение питающей кабельной линии к трансформатору при радиальных схемах питания трансформатора или присоединение через разъединитель или выключатель нагрузки при магистральных схемах питания. При магистральной схеме питания трансформатора мощностью 1000 кВА и выше вместо разъединителя необходимо устанавливать выключатель нагрузки, так как при напряжении 6-20 кВ разъединителем можно отключать холостой ход трансформатора мощностью не более 630 кВА.

При проектировании схем внутризаводского питания желательно использовать комплектные трансформаторные подстанции (КТП), т.к. их блочно-модульное исполнение обеспечивает наиболее дешёвый и быстрый способ монтажа (5 - 10дней).

Предпочтение КТП для внутренней установки следует отдавать только при наличии вредных агрессивных факторов.

Выбор типа трансформаторов

Выбор типа трансформаторов производится с учётом условий их установки, эксплуатации, температуры окружающей среды и т.п. В основном на промышленных предприятиях используют масляные двухобмоточные трансформаторы серий ТД*, ТМ*. Трёхобмоточные трансформаторы применяют на ГПП при наличии на предприятии удалённых потребителей средней мощности. Трансформаторы с расщеплёнными обмотками (серия ТР*) применяют при необходимости снижения тока КЗ и выделения питания ударных нагрузок (например, прокатные станы металлургических предприятий).

Трансформаторы ГПП напряжением 35-220 кВ изготавливают только с масляным охлаждением (обычно устанавливают на открытом воздухе). Для цеховых ТП (с высшим напряжением 6-20 кВ) применяют масляные трансформаторы типов ТМ, ТМН (для наружной установки), ТМЗ (для установки в помещениях). Сухие трансформаторы типа ТСЗ (для установки внутри административных и общественных зданий) и ТНЗ (совтоловые трансформаторы предназначены для установки внутри цехов, где недопустима открытая установка масляных трансформаторов; являются неразборными и техническое обслуживание производится на заводах изготовителях).

Буквенное обозначение трансформатора содержит следующие данные в указанном порядке: число фаз – для однофазных О; для трёхфазных Т; вид охлаждения (см. табл. 1), число обмоток (для обозначения трёхобмоточного трансформатора применяют букву Т), выполнение одной обмотки с устройством РПН обозначают дополнительной буквой Н. Для обозначения автотрансформатора впереди добавляют букву А.

Таблица 1.Классификация видов охлаждения трансформаторов.
Вид охлаждения	Условное обозначение	Вид охлаждения	Условное обозначение
Масляные трансформаторы		Сухие трансформаторы
Естественная циркуляция воз-духа и масла	М	Естественное воздушное при открытом исполнении	С
Принудительная циркуляция воздуха и естественная цирку-ляция масла	Д	Естественное воздушное при за-щищенном исполнении	СЗ
Естественная циркуляция воз-духа и принудительная цирку-ляция масла	МЦ	Естественное воздушное при герметичном исполнении	СГ
Принудительная циркуляция воздуха и масла	ДЦ	Воздушное с дутьём	СД
Принудительная циркуляция воды и естественная циркуля-ция масла	MB	Трансформаторы с негорючим диэлектриком жидким
Принудительная циркуляция воды и масла	Ц	Естественное охлаждение него-рючим жидким диэлектриком	Н
		Охлаждение негорючим жидким диэлектриком с дутьём	НД

Трансформатор с естественным масляным охлаждением и азотной защитой (без расширителя) обозначают буквой З после вида охлаждения (например, ТМЗ).

Пример условного обозначения трансформатора: ТРДН-25000/110 – трёхфазный двухобмоточный с расщеплённой обмоткой, масляным охлаждением, с дутьём и естественной циркуляцией масла, с РПН, 25000 кВА, 110 кВ.

studfiles.net

Выбор силовых трансформаторов. Выбрать силовой трансформатор по мощности и нагрузке

Силовой трансформатор – это главная часть понижающей и распределительной подстанции.

Выбирайте трансформатор с учетом особенностей работы:

• первичного напряжения (ВН) или величины высокого напряжения в питающей сети;
• вторичного напряжения (НН) или величины напряжения, нужного для питания потребительской электросети; 
• числа фаз и величины частоты в ГЦ;
• нагрузки в кВА с учетом потенциального будущего роста мощности;
• будущего расположения трансформатора: внутри или снаружи помещения;
• графика нагрузки;
• надежности электроснабжения в потребительской электрической сети;
• способности трансформатора выдерживать перегрузки.

Сфера использования

Ответ на вопрос «для чего нужен трансформатор?» влияет на выбор модели трансформатора.

Предполагаете переменную нагрузку оборудования? Ищите устойчивый к переменам напряжения трансформатор.

В вашей сети бесперебойное питание? Тогда выбирайте трансформатор с минимальными нагрузочными потерями.

Хотите запитать от трансформатора мощные станки? Покупайте устойчивый к кратким перегрузкам трансформатор.

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов

1 или 2 трансформатора?

Все потребители электрической энергии делятся на 3 категории:

I – перерыв в энергоснабжении потребителей опасен для жизни человека, оборудования и промышленности. Электропитание должно быть бесперебойное от двух независимых источников;

II – перерыв в энергоснабжении приводит к значительным убыткам из-за простоя оборудования;

III – допускается перерыв в энергоснабжении во время ремонта.

Один трансформатор используют в электрических сетях потребителей III категории. Для электроснабжения потребителей I и II категории используют двух трансформаторные комплектные подстанции.

Номинальная мощность трансформатора

Выбор силового трансформатора по номинальной мощности – это на 90 % выбор силового трансформатора по нагрузке. Для расчета номинальной мощности учитывается график суточной нагрузки в электрической сети: насколько быстро меняется нагрузка и сколько стоит электроэнергия. При выборе трансформатора по расчетной мощности можете ориентироваться на таблицу. Но при выборе по таблице с номинальной мощностью силовых трансформаторов учитывайте, что она должна быть больше рассчитанной вами мощности. Не забывайте также учесть температуру окружающей среды при эксплуатации трансформатора.

Выбор защиты силового трансформатора или типа изоляции

Производители выпускают трансформаторы сухие и масляные. В сухом трансформаторе система охлаждается воздухом. В масляном – специальным маслом. Масляные трансформаторы устанавливают снаружи помещений. Сухие трансформаторы более безопасны для потребителей. Поэтому их располагают внутри помещений. Жидкая изоляция долговечнее и эффективнее. Но ее использование сопряжено с опасностью взрыва. Сухие трансформаторы охлаждаются вентиляторами. Если вы устанавливается трансформатор в жарких климатических условиях – то позаботьтесь о дополнительном охлаждении устройства.

Материалы обмоток и сердечника

Обмотки из алюминия дешевле медных. Но медь прочнее алюминия и занимает меньше места. В качественном устройстве сердечник изготавливают из многослойной электротехнической стали. Так производители сокращают потери в изделии.

Первый внешний осмотр силового трансформатора

При покупке силового трансформатора, обратите внимание:

• не течет ли масло из-под крепежа;
• нет ли трещин в резиновых уплотнителях над изоляторами из фарфора;
• надежно ли крепление шпилек вводов оборудования;
• точен ли указатель уровня масла в баке трансформатора ТМ;
• хорошо ли работает система регулирования напряжения.

Держите перечисленные выше моменты под контролем. И выбор нового силового трансформатора не вызовет больших сложностей.

tdmetz.ru

по мощности, нагрузке, режимам работы

Расчетный срок службы трансформатора обеспечивается при соблюдений условий:

При проектировании, строительстве, пуске и эксплуатации эти условия никогда не выполняются (что и определяет ценологическаятеория).

Для правильного выбора номинальной мощности трансформатора (автотрансформатора) необходимо располагать суточным графиком нагрузки, из которого известна как максимальная, так и среднесуточная активная нагрузки данной подстанции, а также продолжительность максимума нагрузки.

График позволяет судить, соответствуют ли эксплуатационные условия загрузки теоретическому сроку службы (обычно 20…25 лет), определяемому заводом изготовителем.

Для относительного срока службы изоляции и (или) для относительного износа изоляции пользуются выражением, определяющим экспоненциальные зависимости от температуры. Относительный износ L показывает, во сколько раз износ изоляции при данной температуре больше или меньше износа при номинальной температуре. Износ изоляции за время оценивают по числу отжитых часов или суток: Н=Li.

В общем случае, когда температура изоляции не остается постоянной во времени, износ изоляции определяется интегралом:

В частности, среднесуточный износ изоляции:

Влияние температуры изоляции определяет, сколько часов с данной температурой может работать изоляция при условии, что ееизнос будет равен нормированному износу за сутки:

При температуре меньше 80°С износ изоляции ничтожен и им можно пренебречь. Температура охлаждающей среды, как правило, не равна номинальной температуре и, кроме того, изменяется во времени. В связи с этим для упрощения расчетов используют эквивалентную температуру охлаждающей среды, под которой понимают такую неизменную за расчетный период температуру, при которой износ изоляции трансформатора будет таким же, как и при изменяющейся температуре охлаждающей среды в тот же период.

Допускается принимать эквивалентную температуру за несколько месяцев или год равной среднемесячным температурам или определять эквивалентные температуры по специальным графикам зависимости эквивалентных месячных температур от среднемесячных и среднегодовых, эквивалентных летних (апрель—август), осенне-зимних (сентябрь—март) и годовых температур от среднегодовых.

Если при выборе номинальной мощности трансформатора на однотрансформаторной подстанции исходить из условия

(где Рмах — максимальная активная нагрузка пятого года эксплуатации; Рр — проектная расчетная мощность подстанции), то при графике с кратковременным пиком нагрузки (0,5… 1,0 ч) трансформатор будет длительное время работать с недогрузкой. При этом неизбежно завышение номинальной мощности трансформатора и, следовательно, завышение установленной мощности подстанции.

В ряде случаев выгоднее выбирать номинальную мощность трансформатора близкой к максимальной нагрузке достаточной продолжительности с полным использованием его перегрузочной способности с учетом систематических перегрузок в нормальном режиме.

Наиболее экономичной работа трансформатора по ежегодным издержкам и потерям будет в случае, когда в часы максимума он работает с перегрузкой (эксплуатация же стремится работать в режимах, когда в часы максимума загрузки данного трансформатора он не превышает свою номинальную мощность). В реальных условиях значение допустимой нагрузки выбирается в соответствии с графиком нагрузки и коэффициентом начальной нагрузки и зависит также от температуры окружающей среды, при которой работает трансформатор.

Коэффициент нагрузки, или коэффициент заполнения суточного графика нагрузки, практически всегда меньше единицы:

В зависимости от характера суточного графика нагрузки (коэффициента начальной загрузки и длительности максимума), эквивалентной температуры окружающей среды, постоянной времени трансформатора и вида его охлаждения согласно ГОСТ допускаются систематические перегрузки трансформаторов.

Перегрузки определяются преобразованием заданного графика нагрузки в эквивалентный в тепловом отношении (рис. 3.5). Допустимая нагрузка трансформатора зависит от начальной нагрузки, максимума нагрузки и его продолжительности и характеризуется коэффициентом превышения нагрузки:

Допустимые систематические перегрузки трансформаторов определяются из графиков нагрузочной способности трансформаторов, задаваемых таблично или графически. Коэффициент перегрузки передается в зависимости от среднегодовой температуры воздуха /сп вида охлаждения и мощности трансформаторов, коэффициента начальной нагрузки кн н и продолжительности двухчасового эквивалентного максимума нагрузки tmах.

Для других значений tmax допустимый можно определить по кривым нагрузочной способности трансформатора.

Если максимум графика нагрузки в летнее время меньше номинальной мощности трансформатора, то в зимнее время допускается длительная 1%я перегрузка трансформатора на каждый процент недогрузки летом, но не более чем на 15 %. Суммарная систематическая перегрузка трансформатора не должна превышать 150 %. При отсутствии систематических перегрузок допускается длительная нагрузка трансформаторов током на 5 % выше номинального при условии, что напряжение каждой из обмоток не будет превышать номинальное.

На трансформаторах допускается повышение напряжения сверх номинального: длительно — на 5 % при нагрузке не выше номинальной и на 10% при нагрузке не выше 0,25 номинальной; кратковременно (до 6 ч в сутки) — на 10 % при нагрузке не выше номинальной.

 Дополнительные перегрузки одной ветви за счет длительной недогрузки другой допускаются в соответствии с указаниями заводом — изготовителя. Так, трехфазные трансформаторы с расщепленной обмоткой 110 кВ мощностью 20, 40 и 63 М ВА допускают следующие относительные нагрузки: при нагрузке одной ветви обмотки 1,2; 1,07; 1,05 и 1,03 нагрузки другой ветви должны составлять соответственно 0; 0,7; 0,8 и 0,9.

Номинальная мощность, MB • А, трансформатора на подстанции с числом трансформаторов п > 1 в общем виде определяется из выражения

Для сетевых подстанций, где примерно до 25 % потребителей из числа малоответственных в аварийном режиме может быть отключено, обычно принимается равным 0,75…0,85. При отсутствии потребителей III категории К 1-2 = 1 Для производств (потребителей) 1й и особой группы известны проектные решения, ориентирующиеся на 50%ю загрузку трансформаторов.

Рекомендуется широкое применение складского и передвижного резерва трансформаторов, причем при аварийных режимах допускается перегрузка трансформаторов на 40 % на время максимума общей суточной продолжительностью не более 6 ч в течение не более 5 сут.

При этом коэффициент заполнения суточного графика нагрузки трансформаторов кн в условиях его перегрузки должен быть не более 0,75, а коэффициент начальной нагрузки кпн — не более 0,93.

Так как К1-2 < 1, а Кпер > 1 их отношение К = К 1-2 / К пер. всегда меньше единицы и характеризует собой ту резервную мощность, которая заложена в трансформаторе при выборе его номинальной мощности. Чем это отношение меньше, тем меньше будет закладываемый в трансформаторы резерв установленной мощности и тем более эффективным будет использование трансформаторной мощности с учетом перегрузки.

Завышение коэффициента к приводит к завышению суммарной установленной мощности трансформаторов на подстанции.

Уменьшение коэффициента возможно лишь до такого значения, которое с учетом перегрузочной способности трансформатора и возможности отключения неответственных потребителей позволит покрыть основную нагрузку одним оставшимся в работе трансформатором при аварийном выходе из строя второго трансформатора.

Таким образом, для двухтрансформаторной подстанции

В настоящее время существует практика выбора номинальной мощности трансформатора для двух трансформаторной подстанции с учетом значения к = 0,7, т.е.

Формально выражение (3.14) выглядит ошибочно: действительно, единица измерения активной мощности — Вт; полной (кажущейся) мощности — ВА. Есть различия и в физической интерпретации S и Р. Но следует подразумевать, что осуществляется компенсация реактивной мощности на шинах подстанции 5УР, ЗУР и что коэффициент мощности cos ф находится в диапазоне 0,92… 0,95.

Тогда ошибка, связанная с упрощением выражения (3.13) до (3.14), не превышает инженерную ошибку 10%, которая включает в себя и приблизительность значения 0,7, и ошибку в определении фиксированного Рмах

Таким образом, суммарная установленная мощность двухтрансформаторной подстанции

При этом значении к в аварийном режиме обеспечивается сохранение около 98 % Рмах без отключения неответственных потребителей. Однако, учитывая принципиально высокую надежность трансформаторов, можно считать вполне допустимым отключение в редких аварийных режимах какойто части неответственных потребителей.

При двух и более установленных на подстанции трансформаторах при аварии с одним из параллельно работающих трансформаторов оставшиеся в работе трансформаторы принимают на себя его нагрузку. Эти аварийные перегрузки не зависят от предшествовавшего режима работы трансформатора, являются кратковременными и используются для обеспечения прохождения максимума нагрузки.

Далее приведены значения кратковременных перегрузок масляных трансформаторов с системами охлаждения М, Д, ДЦ, Ц сверх номинального тока (независимо от длительности предшествующей нагрузки, температуры окружающей среды и места установки).

Аварийные перегрузки масляных трансформаторов со всеми видами охлаждения:

Для трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов указанные перегрузки относятся к наиболее нагруженной обмотке.

pue8.ru

Силовой трансформатор: принцип работы устройства

На сегодняшний день трансформаторы считаются главными электрическими устройствами. Они используются не только на производстве, но и в быту. В этой статье вы найдете информацию про силовые трансформаторы. Силовой трансформатор – это электрическое устройство, которое передает энергию между своими контурами. Весь этот процесс происходит благодаря законам магнитной индукции.

Их применяют как приборы, которые могут повышать, или понижать напряжение. Эта уникальная способность может обеспечивать максимальную передачу тока.

Параметры силового трансформатора

Силовой трансформатор имеет номинальное напряжение. Оно может рассчитываться в зависимости от конструкции. В зависимости от конструкции он будет рассчитываться либо:

• Между фазой и землей.
• Между фазами.

Вот основные элементы, из которых состоит силовой трансформатор:

1. Первичная обмотка (W1).
2. Вторичная обмотка (W2).
3. Стержень магнитоотвода.
4. Ярмо магнитоотвода.

Силовой масляный трансформатор обычно состоит из двух обмоток и проволоки, которая содержит в себе изоляцию. Сердечник должен изготавливаться из железа.

Виды силовых трансформаторов

Силовой трансформатор в зависимости от области применения может иметь несколько видов:

1. Силовое понижающее устройство. Его часто используют для понижения напряжения.
2. Трехфазный и однофазный трансформатор. Достаточно часто их используют в трехфазной электрической системе. Вам предпочтительно будет применять три однофазных трансформатора. Они необходимо для того чтобы обеспечивать предприятие постоянным током.
3. Электрический силовой трансформатор. Его используют для распределения нагрузки. Эти устройства применяют для защиты системы электроснабжения.
4. Силовой автотрансформатор. Используется на тех предприятиях, где разница между высоким и низким напряжением не превышает 2%.
5. Открытый трансформатор. Его используют для установки на улице. Он способен работать даже при минусовых температурах.

Силовой трансформатор и его принцип работы

Переменный ток должен пройти через обмотку и произвести постоянно меняющийся ток. Этот поток постоянно будет меняться по своей амплитуде и направлению. Согласно закону Фарадея ЭДС должно индуцироваться за одну секунду. Он имеет такой же принцип работы как и трансформатор Тесла. Это время считается оптимальным. Если цепь в последней обмотке будет закрыта, тогда через нее сможет пройти электрический ток.

Если силовой трансформатор использует переменный ток, тогда он будет окружать катушку. Но если рядом расположить еще одну катушку, тогда потокосцепление станет направленным.

Ремонт и защита силового трансформатора тока

Отремонтировать силовой трансформатор достаточно сложно. Этот процесс отнимает не только много времени, но и денег. Выполнять этот процесс должен только специалист со стажем. Если в его конструкции будут неправильные соединения, то это может поставить вашу жизнь под угрозу. Существует немного заводов, которые могут выполнить его ремонт. Вот основные компании, которые могут взяться за эту работу:

Дифференциальная защита должна обеспечиваться в силовом трансформаторе. Она считается более эффективной, чем релейная защита. Для того чтобы надежно защитить современные силовые трансформаторы можно использовать специальную программу Transformer Designer.

Дифференциальное реле должно сравнивать между собою мощность первичного и вторичного тока. Если в вашем трансформаторе образуется дисбаланс, то реле активизируется, и будет защищать реакторы. Вторичная обмотка должна быть подключена к текущей катушке реле. Защита трансформатора должна быть пропорциональна смещению и или отклонению коэффициента разности токов.

Обмотку трансформатора можно провести самостоятельно. В обмотке должен находиться четный слой обмотки. Провод должен быть выведен обратно через выходное отверстие. Между слоями обмотки необходимо устанавливать хлопковые полосы, которые будут использованы от перегревания. Следить за повышением температуры можно также с помощью специальной жидкости, которая будет пропитывать слой изоляции. Собирать силовой трансформатор можно только опытным электрикам. Многие изготовители трансформаторов заботятся о том, чтобы вы самостоятельно смогли определить причину поломки. Определить поломку можно с помощью релейной защиты.

Схемы соединения обмоток силовых трансформаторов

В первичной обмотке каждая фаза должна распределяться под углом в 120 градусов. Первичная обмотка должна магнитно быть связана с вторичной через нейтральные точки. Ток может иметь значительное количество нечетных составляющих. Если силовые трансформаторы соединены с каждой фазой, то они смогут возвращаться в нормальное положение. Благодаря этой схеме вы узнаете как сделать трансформатор своими руками.

Эта схема обмотки считается наиболее простой. Также иногда часто может искажаться уровень выходящего напряжения. Технология линейного соединения может использоваться крайне редко. На сегодняшний день выбор силовых трансформаторов значительно увеличился.

Читайте также: измерительные трансформаторы.

vse-elektrichestvo.ru

Силовые трансформаторы устройство и принцип действия

Содержание:

1. Основные детали и системы силового трансформатора
2. Принцип действия и режимы работы
3. Защита силовых трансформаторов
4. Монтаж и дальнейшая эксплуатация
5. Релейная защита силового трансформатора

Транспортировка электрической энергии на большие расстояния неизбежно приводит к определенным потерям. Для того чтобы снизить потери, в системе передачи применяется свойство трансформации. С этой целью электрический ток проходит через трансформаторную подстанцию, с помощью которой осуществляется повышение амплитуды напряжения, подаваемого в ЛЭП для дальнейшей транспортировки.

Конечная точка ЛЭП подключается к вводу удаленной подстанции. Здесь выполняется снижение напряжения, после чего электричество распределяется среди потребителей. На обеих подстанциях установлены силовые трансформаторы, устройство и принцип действия которых позволяет преобразовывать электроэнергию большой мощности. Они отличаются особенностями устройства и техническими характеристиками.

Основные детали и системы силового трансформатора

Металлический корпус предназначен для размещения внутри него электрического оборудования трансформатора. Он представляет собой герметичный бак с крышкой, заполненный трансформаторным маслом. Такой сорт масла имеет высокие диэлектрические качества, с его помощью отводится тепло от деталей, подверженных значительным токовым нагрузкам.

Охлаждение трансформатора осуществляется с помощью гидравлической системы. Залив и слив масла производится с использованием задвижек и вкручивающихся пробок. Отбор масла для химического анализа производится через запорный вентиль, расположенный в нижней части бака.

Циркуляция масла в силовом трансформаторе происходит по двум контурам – внешнему и внутреннему. В состав внешнего контура входит радиатор, состоящий из верхнего и нижнего коллекторов, соединенных между собой металлическими трубками. Нагретое масло проходит через магистрали охладителя, остывает и вновь поступает в бак. Внутри бака масло может циркулировать естественным путем или принудительно под действием давления, создаваемого насосами. Теплообмен значительно улучшается за счет специальных гофр, устанавливаемых на поверхности бака.

Важнейшим элементом силового трансформатора является его электрическая схема. Все ее элементы размещаются внутри корпуса. Верхняя и нижняя балки составляют остов, на котором крепятся все остальные детали. В состав схемы входит магнитопровод, обмотки высокого и низкого напряжения, высоковольтные и низковольтные отводы, регулировочные ответвления обмоток. В нижней части располагаются вводы высокого и низкого напряжения.

Основной функцией магнитопровода является снижение потерь магнитного потока, проходящего через обмотки. Для его изготовления используется специальные сорта электротехнической стали. Ток нагрузки протекает через обмотки фаз. Изоляция витков выполняется специальными сортами хлопчатобумажной ткани или кабельной бумаги. Механическая и электрическая прочность обмоточной изоляции повышается за счет пропитки поверхностей специальным лаком. Подключение обмоток может выполняться по схеме «звезда», «треугольник» или «зигзаг». Для маркировки концов каждой обмотки используются латинские символы.

Принцип действия и режимы работы

Силовые трансформаторы действуют по такому же принципу, как и обычные трансформаторные устройства. Во входную обмотку поступает электрический ток, колебания которого изменяются по времени. Это приводит к наведению в магнитопроводе изменяющегося магнитного поля. Далее изменяющийся магнитный поток проходит через витки второй обмотки, после чего в ней возникает электродвижущая сила.

Во время проверок и в процессе эксплуатации работа трансформатора может происходить в различных режимах:

• Рабочий режим. В этом случае источник напряжения подключается к первичной обмотке, а нагрузка – к вторичной. Величина тока в каждой обмотке должна быть не более допустимого расчетного значения. В данном режиме обеспечивается устойчивое и надежное питание потребителей в течение длительного времени. В рабочем режиме может создаваться холостой ход и короткое замыкание с целью проверки характеристик трансформаторного устройства.
• Холостой ход. Создается путем размыкания вторичной цепи, чтобы исключить протекание по ней тока. Данный режим позволяет определить коэффициент полезного действия, коэффициент трансформации, потери в стальных деталях, затраченные для намагничивания сердечника.
• Режим короткого замыкания. В этом случае накоротко шунтируются выводы вторичной обмотки. На входе трансформатора напряжение оказывается заниженным до значения, при котором создается вторичный номинальный ток с постоянным значением. Данный способ позволяет установить потери в меди.
• Аварийный режим. К нему относятся любые нарушения работы трансформатора, вызывающие отклонение рабочих показателей за пределы допустимого значения. Особую опасность представляет короткое замыкание, возникающее внутри обмоток. Для предотвращения последствий аварийного режима в силовых трансформаторах устанавливаются автоматические средства защиты и сигнализации. Они поддерживают нормальную работу первичной схемы и полностью отключают ее в случае неисправностей и аварийных ситуаций.

Защита силовых трансформаторов

В первую очередь необходимо постоянно контролировать уровень масла, циркулирующего внутри бака. На его температуру оказывает влияние целый комплекс различных факторов. В связи с этим происходит постоянное изменение объема и главной задачей становится поддержание уровня масла в установленных границах. Важную роль в этом играет использование расширительного бачка, компенсирующего все объемные отклонения. Кроме того, он позволяет вести наблюдения за текущим уровнем масла.

Данные о состоянии уровня снимаются с помощью маслоуказателя, подключаемого параллельно с расширительным бачком.

Силовые трансформаторы должны быть защищены от проникновения влаги, поскольку расширительный бак своей верхней частью плотно контактирует с окружающей средой. С этой целью устанавливается осушитель воздуха, создающий препятствия попаданию влаги в масло, что существенно снижает его диэлектрические свойства.

Важной составляющей масляной системы считается газовое реле, защищающее трансформатор от внутренних повреждений. Оно монтируется внутри трубопровода, который соединяет между собой основной и расширительный баки. Во время нагрева масло и органическая изоляция выделяют газы, попадающие в емкость газового реле, содержащую внутри чувствительный элемент.

В некоторых случаях может возникнуть аварийное повышение давления внутри бака. В целях защиты на крышке трансформатора выполняется монтаж выхлопной трубы. Ее нижний конец должен сообщаться с емкостью бака, а масло – поступать внутрь до необходимого уровня в расширителе. Над расширителем возвышается верхняя часть трубы, которая отводится в сторону и незначительно загибается вниз. Ее конец герметично закрывает стеклянная предохранительная мембрана, разрушающаяся в случае аварийного повышения давления.

Силовые трансформаторы, имеющие обмотку высокого напряжения свыше 1000 В, оборудуются релейной защитой от основных повреждений и неисправностей. Непосредственными защитными устройствами являются вторичные реле прямого или косвенного действия. Их подключение осуществляется не напрямую, а через измерительные трансформаторы напряжения и тока.

Монтаж и дальнейшая эксплуатация силовых трансформаторов

Большинство конструкций силовых трансформаторов обладают значительным весом. Поэтому для их транспортировки к месту монтажа используется специальный транспорт. Оборудование поставляется полностью собранным и готовым к подключению.

Монтаж силового трансформатора выполняется на заранее подготовленном фундаменте или в специальном помещении. Во избежание воздушных мешков под крышкой бака в процессе установки, под катки со стороны расширителя подкладываются стальные пластинки. Их толщина должна обеспечивать подъем 1% с узкой и 1,5% с широкой стороны трансформатора. Длина прокладок составляет не менее 150 мм. При массе устройства до 2 тонн установка выполняется непосредственно на фундамент. Корпус в обязательном порядке соединяется с системой заземления.

Перед началом установки силовые трансформаторы проходят испытания в лабораторных условиях. В это время измеряется коэффициент трансформации, проверяется качество соединений, изоляции, а также соответствие трансформаторного масла.

Релейная защита силового трансформатора

electric-220.ru

Силовые трансформаторы - применение, устройство, виды

 

Назначением силовых трансформаторов является преобразование электроэнергии одного уровня напряжения в электроэнергию, имеющую другое напряжение. В связи с этим приборы этого типа есть важнейшее оборудование подстанций электроснабжения. Изготавливаются эти приборы в однофазном и трехфазном исполнении, имеющие две и три обмотки. Поскольку показатель экономичности трансформаторов трехфазного исполнения значительно выше, чем у групп, составленных из однофазных аппаратов, то трансформаторы трехфазного исполнения получили большее распространение. Силовые трансформаторы, составного типа используются только там, где присутствуют значительные мощности и напряжения (выше 500 кВ). Делается это для снижения веса с целью упрощения транспортировки от завода-изготовителя к месту монтажа. Трансформаторы же однофазного исполнения используются, кроме всего прочего, для тяговых подстанций железных дорог.

Все подобные приборы выпускаются с мощностями, десятично кратными значениям 1; 1.6; 2.5; 4; 6.3 кВ*А. В основе конструкции таких агрегатов лежит их активная часть, которая состоит из магнитопровода, на котором находятся обмотки высокого и низкого напряжения. Магнитопровод набирается из тонких листов специальной стали, имеющих жаропрочное изоляционное покрытие. Сердечник стягивается болтами и шпильками. Кроме того, практически все силовые трансформаторы снабжаются переключающим устройством, служащим для изменения пределов напряжения с целью повышения экономичности работы потребителя. Такие переключатели выполняются двух типов:

• Для переключения под нагрузкой;
• Для переключения с отключением нагрузки.

Напряжение питания и нагрузка подключаются к трансформатору посредством выводов. В трансформаторах сухого типа выводы собраны в клеммной колодке и имеют вид болтовых соединений, либо выполняются, как плоские контакты, располагающиеся либо внутри, либо снаружи корпуса, который выполняется съемным.

Масляные же агрегаты имеют только внешние выводы, находящиеся сверху или по бокам бака трансформатора. Выводы, помимо всего, подразделяются по конструкции на следующие типы:

1. Имеющие главную изоляцию покрышки из фарфора;
2. Выводы в маслобарьерной изоляции;
3. С изоляторами проходного конденсаторного типа;
4. Имеющие бумажно-масляную изоляцию;
5. Выводы, имеющие полимерную RIP-изоляцию;
6. Элегазовая изоляция выводов.

Все трансформаторы, так же, подразделяются по способу соединения обмоток на высокой и низкой стороне:

• Звезда-звезда с заземленной нейтралью;
• Звезда-треугольник;
• Треугольник-звезда.

Поскольку во время работы трансформаторов (имеющих масляное охлаждение) появляются вода и шлам, то практически все приборы мощностью от 160 кВА оснащаются устройством, способным непрерывно регенерировать масло. Эти устройства бываю термосифонными и адсорбционными. Первые устанавливаются прямо на баке агрегата. Устройства адсорбционного типа монтируют на отдельном фундаменте. Регенерация в устройствах обоих видов происходит благодаря используемому в них сорбенту, которым, как правило, является силикагель в виде гранул.

Как обозначаются трансформаторы

Система обозначения этих агрегатов состоит из следующих групп:

1. Назначение прибора (этой группы может не быть) А — означает, что это автотрансформатор Э – электропечной.

2. Фазность О – однофазный прибор Т – прибор трехфазного типа.

3. Расщепленность обмоток (иногда отсутствует) Р – обмотка низкого напряжения расщеплена.

4. Тип охлаждения.

4.1. приборы сухого типа С – естественного типа воздушное открытого исполнения СЗ – воздушное естественного типа в защищенном исполнении СГ – естественное воздушное в защищенном исполнении СД – воздушное охлаждение с дутьем.

4.2. масляные агрегаты М – масляное естественного типа МЗ – масляное естественного типа с защитой в виде азотной подушки (без расширителя) Д – масляного охлаждения с дутьем естественной циркуляцией ДЦ – охлаждение масляного типа с дутьем и принудительной циркуляцией Ц – охлаждение масляно-водяного типа с принудительной циркуляцией.

5. особенности конструкции (8 типов, может не указываться в обозначении).

6. Назначение прибора (7 типов, может не указываться в обозначении).

Трансформаторы малой мощности

Кроме мощных силовых трансформаторов, применяемых для электроснабжения крупных объектов, существуют и приборы, имеющие малую мощность, используемые для питания бытовых и радиоприборов. Агрегаты малой мощности, в большинстве своем, однофазного исполнения (хотя есть и трехфазные варианты). Охлаждение таких приборов, как правило, воздушного типа. Делятся эти приборы следующим образом:

• Приборы стержневого типа;
• Броневые;
• С тороидальным сердечником.

Большая часть трансформаторов малой мощности, как правило, выполняется в броневом исполнении. Однако, приборы стержневого и тороидального типа, так же, находят немалое применение. Приборы трехфазного исполнения малой мощности, обычно, выполняются в стержневом исполнении, либо из пластин Ш-образного или прямоугольного типа. Катушки таких приборов имеют обмотки, выполненные из провода небольшого диаметра, что позволяет в качестве основы для них использовать каркас, изготовленный из штампованного пластика, либо склеенный из электрокартона. На такой каркас и наматываются катушки маломощных трансформаторов. Каркасы таких приборов, так же, выполняются из текстолита или гетинакса. Кроме того, катушки маломощных приборов пропитываются специальным изолирующим лаком. Это поднимает прочность изоляции, электрическую прочность и является влагозащитным средством. Перед тем, как пропитывать обмотку, ее предварительно просушивают несколько часов температурой порядка 110 градусов. После пропитки обмотка снова подвергается сушке при такой же температуре в течение до восьми часов. Сердечники таких трансформаторов выполняются из листовой стали электротехнического типа. Выбирается материал для сердечника исходя из предназначения прибора, частоты тока в сети и тех.условий задания.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.

podvi.ru

Силовые трансформаторы

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   Передвижные электростанции

Силовые трансформаторы

Силовым трансформатором называется статический (не имеющий вращающихся частей) аппарат, предназначенный для преобразования (трансформирования) переменного тока одного напряжения в переменный ток более высокого или более низкого напряжения.

Силовые трансформаторы в зависимости от того, повышают или понижают они напряжение, называются повышающи-м и или понижающими.

Для повышения и понижения напряжения при эксплуатации передвижных станций применяют трехфазные двухобмоточные силовые трансформаторы с масляным охлаждением обмоток*.

Общий вид и расположение внутренних деталей трехфазных двухобмоточных масляных трансформаторов мощностью 50 и 320 ква показаны на рис. 125 и 126. Эти трансформаторы одинаковы по устройству и принципу действия и несколько различаются только по размерам и расположению отдельных деталей.

Трансформатор состоит из следующих частей: стального бака, крышки и магнитопровода с обмотками.

Баки современных трансформаторов имеют чаще всего овальную форму. В стенки бака вварены циркуляционные трубы, улучшающие охлаждение масла.

Внутри бака находится выемная часть, состоящая из магнитопровода и обмоток. Магнитопровод представляет собой конструкцию прямоугольной формы, собранную из листов электротехнической стали толщиной 0,35 мм. Листы стали магнито провода покрыты изолирующей лаковой пленкой, а у трансформаторов старых конструкций — тонкой папиросной бумагой для уменьшения вихревых токов. Магнитопровод имеет три стержня, соединенных верхним и нижним ярмами. По обеим сторонам ярем расположены ярмовые балки, которые с помощью нескольких горизонтальных прессующих шпилек (изолированных от стали ярма картонными гильзами и шайбами) стягивают (прессуют) ярма с двух сторон. Ярма магнитопровода служат для образования замкнутого магнитного контура и в то же время обеспечивают жесткость конструкций; на стержнях размещают обмотки.

Рис. 1. Трехфазный двухобмоточный трансформатор мощностью 320 ква 1 — рукоятка переключателя отводов обмотки ВН. 2 — ввод ВН, 3 — ввод НН, 4 — маслоуказатель, 5 — расширитель (консерватор), 6 — пробка с фильтром, 7 — радиатор, 8 — бак трансформатора, 9 — стержень магнитопровода, 10 — обмотка ВН, 11 — обмотка НН, 12 — катки

Обмотки трансформаторов выполняют из медных (ПБ и ПББО) и алюминиевых (ПБА и ПББОА) проводов в виде цилиндрических катушек (рис. 2). На стержнях магнитопровода обмотки располагают концентрически: непосредственно на стержень надевают катушку низшего напряжения (НН), а на нее — катушку высшего напряжения (ВН). Катушки изолированы друг от друга и от магнитопровода с помощью изолирующих цилиндров, изготовленных из листов электротехнического картона (прессшпана). Связь между катушками ВН и НН электромагнитная.

Из катушек выведены провода, которые называются выводами и служат для соединения катушек обмотки одного напряжения друг с другом согласно принятой схеме. Эти выводы называют основными или линейными.

Обмотки соединяют в звезду (Y) или треугольник (Л). Схемы соединения обмоток трехфазного силового трансформатора обозначают дробью: в числителе указывают соедигение обмотки ВН, а в знаменателе — обмотки НН. Если обмотки силового трансформатора соединены в звезду с выведенной нейтральной точкой (нейтралью), к значку звезды добавляют, индекс «О», например Y0.

Рис. 2. Конструкции обмоток силовых трансформаторов: а — однослойная цилиндрическая, б — двухслойная цилиндрическая, в — многослойная цилиндрическая, г. — непрерывная; 1 — выравнивающие кольца, 2 — коробочка из электрокартона для усиления изоляции крайних витков, 3 — охлаждающий канал, образованный планками между наружным и внутренним слоями обмотки, 4 — планка из бука, 5 — ответвления для регулирования напряжения, 6 — прокладки из электрокартона, образующие горизонтальные каналы, 7 — опорное изоляционное кольцо, 8 — бумажно-бакелитовый цилиндр

Трехфазные трансформаторы различают по группе соединений. Группа соединений — это обозначение углового смещения вектора ВН относительно вектора НН, сопоставленного условно с положением стрелок на циферблате часов. Так, например, трансформатор, обмотки ВН и НН которого соединены в звезду с выведенной нейтралью на стороне НН, будет иметь обозначение Y/Y0- 12 (векторы ВН и НН совпадают по фазе).

Катушки обмотки ВН имеют отводы, при помощи которых можно в небольших пределах изменять коэффициент трансформации. Эти отводы присоединены к контактным стержням переключателя и называются регулировочными.

Переключатель позволяет регулировать напряжение трансформатора в пределах ±5%. В трансформаторах мощностью до 100 ква применяют переключатели ТПСУ-9-120/6, ТПСУ-9-120/10, ТПСУ-9-120/11 и др., которые позволяют регулировать напряжение вручную после снятия с трансформатора нагрузки. Переключатель ТПСУ устанавливают на магнито-проводе или под крышкой трансформатора, а рукоятку управления им размещают на крышке. В настоящее время Ереванским трансформаторным заводом выпускаются силовые трансформаторы с переключателями дистанционного управления, позволяющими регулировать напряжение трансформаторов мощностью 60 и 100 ква под нагрузкой.

На крышке трансформатора имеется термометр для контроля температуры масла. У трансформ-аторов мощностью от 30 ква и выше при напряжении на стороне высшего напряжения 10 кв на крышке установлен расширитель, соединенный с баком при помощи патрубка и служащий для компенсации изменяющегося объема масла в баке: при нагреве масло частично переходит из бака в расширитель, а при охлаждении возвращается из расширителя в бак.

Уровень масла в трансформаторе контролируют по масло-указателю, который устанавливают на расширителе, а при отсутствии расширителя — на стенке бака.

Крышка соединяется с баком при помощи болтов. Между крышкой и баком в целях герметизации бака устанавливают прокладку из пробки или маслостойкой резины.

В работающем трансформаторе при резком возрастании напряжения в питающей линии и ухудшении изоляции между обмотками ВН и НН может произойти пробой изоляции и вследствие этого переход высшего напряжения в обмотку низшего напряжения, а значит, и в присоединенную к ней сеть.

Если нулевая точка стороны НН трансформатора не заземлена, то защита обслуживающего персонала и низковольтных приборов от высокого потенциала при переходе напряжения осуществляется с помощью пробивного предохранителя.

Пробивной предохранитель представляет собой два контакта, между которыми установлена дистанционная пластинка из слюды. Один из контактов укреплен в фарфоровом корпусе и соединяется с обмоткой НН, а другой — в фарфоровой головке, ввертываемой в корпус, и соединяется с заземленным баком трансформатора.

Пластинка из слюды толщиной 0,25 мм имеет четыре круглых отверстия, расположенных, на одинаковом расстоянии друг от друга, благодаря которым создается необходимый воздушный зазор (разрыв) между заземленным контактом и контактом, соединенным с обмоткой НН. При появлении в обмотке НН высокого потенциала воздушные промежутки, созданные отверстиями в слюдяной пластинке, пробиваются и обмотка НН заземляется, в результате чего устраняется опасность поражения персонала и повреждения приборов высоким напряжением. После каждого пробоя контактные части предохранителя зачищают, а слюдяную пластинку заменяют новой.

Рис. 3. Пробивной предохранитель силового трансформатора: 1 — фарфоровая головка, 2 — слюдяная пластинка с отверстиями, 3 — центральный контакт, 4 — фарфоровый корпус

В практике эксплуатации передвижных станций нередко возникает необходимость в параллельной работе двух и более силовых трансформаторов.

Для включения на параллельную работу нескольких силовых трансформаторов необходимо соблюдать следующие условия:1. Равенство номинальных напряжений трансформаторов. Различие в коэффициентах трансформации параллельно включаемых трансформаторов не должно быть более 0,5% их среднего значения.2. Равенство напряжений короткого замыкания* трансформаторов, предназначенных для параллельной работы. Это требование объясняется тем, что при параллельной работе трансформаторов нагрузка между ними будет делиться пропорционально их номинальным мощностям. При неравенстве напряжений короткого замыкания двух трансформаторов один из них будет перегружаться, а другой недогружаться. Различие в напряжениях короткого замыкания допускается не более ±10% их среднего значения.3. Одинаковые группы соединений трансформаторов. Несоблюдение этого требования делает невозможным параллельную работу трансформаторов. Например, если один трансформатор имеет группу соединения 12, а другой — 11, то они не могут быть включены на параллельную работу, так как при совпадении по фазе первичных напряжений вторичные напряжения не совпадут.

Читать далее: Коммутирующие аппараты

Категория: - Передвижные электростанции

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

---

• 
  Мощность параллельное соединение
• 
  Мощность инфракрасных обогревателей
• 
  Мощность квт телевизор
• 
  Мощность потребления ноутбук
• 
  Мощность трехфазной нагрузки
• 
  Мощность потребления компьютера
• 
  Параллельное соединение мощность
• 
  Активная реактивная и полная мощность трехфазной цепи
• 
  Реактивная мощность трансформатора
• 
  Реактивная емкостная мощность
• 
  Реактивная мощность расчет