Номинальные напряжения генераторов и трансформаторов


СОДЕРЖАНИЕ:

Трансформаторы, как выбрать силовой трансформатор.

В системах электроснабжения промышленных предприятий главные понизительные и цеховые подстанции используют для преобразования и распределения электроэнергии, получаемой обычно от энергосистем. На всех подстанциях для изменения напряжения переменного тока служат силовые трансформаторы различного конструктивного исполнения, выпускаемые в широком диапазоне номинальных мощностей и напряжений.

Выбор трансформаторов заключается в определении их требуемого числа, типа, номинальных напряжений и мощности, а также группы и схемы соединения обмоток.

Цеховые трансформаторные подстанции (ТП) в настоящее время часто выполняются комплектными (КТП), и во всех случаях, когда этому не препятствуют условия окружающей среды и обслуживания, устанавливаются открыто. Правильное определение числа и мощности цеховых трансформаторов возможно только с учетом следующих факторов: категории надежности электроснабжения потребителей; компенсации реактивных нагрузок на напряжении до 1 кВ; перегрузочной способности трансформаторов в нормальном и аварийном режимах; шага стандартных мощностей; экономичных режимов работы трансформаторов в зависимости от графика нагрузки.

Выбор требуемого числа трансформаторов.

Обычно на подстанции выбирают один или два трансформатора.
При этом однотрансформаторные подстанции выбирают:

  • для питания электроприемников, допускающих питание только от одного нерезервированного источника (электроприемников III категории);
  • для питания электроприемников любых категорий через замкнутые сети, подключенные к двум или нескольким подстанциям (или через незамкнутые сети, связанные между собой резервными линиями).

Два трансформатора устанавливают на подстанциях, питающих электроприемники I или II категории и не имеющих на вторичном напряжении связи с другими подстанциями. Чтобы оба трансформатора могли надежно резервировать друг друга, их запитывают от независимых источников по не зависящим друг от друга линиям. Ввиду того, что взаимное резервирование трансформаторов должно быть равнозначным, их выбирают одинаковой мощности. Главные понизительные подстанции (ГПП) предприятий, как правило, сооружают двухтрансформаторными. Необходимость в большем числе трансформаторов встречается редко.

Однотрансформаторные подстанции рекомендуется применять при наличии в цехе электроприемников, допускающих перерыв электроснабжения на время доставки «складского» резерва, или при резервировании, осуществляемом по линиям низшего напряжения от соседних ТП, т. е. они допустимы для потребителей III и II категорий, а также при наличии в сети 380-660 В небольшого количества (до 20%) потребителей I категории.
Двухтрансформаторные подстанции рекомендуется применять в следующих случаях:

  • при преобладании потребителей I категории и наличии потребителей особой группы (последним необходим третий источник);
  • для сосредоточенной цеховой нагрузки и отдельно стоящих объектов общезаводского назначения (компрессорные и насосные подстанции);
  • для цехов с высокой удельной плотностью нагрузок (выше 0,5-0,7 кВА/м2).

Выбор конструктивного исполнения трансформаторов.

По конструктивному исполнению трансформаторы делят на масляные, заполненные синтетическими жидкостями и сухие. Первые из них обладают хорошим отводом тепла от обмоток и сердечника, хорошей диэлектрической пропиткой изоляции, надежной защитой активных частей от воздействия окружающей среды, дешевизной. Их недостаток — возможность возникновения пожара, взрыва или выброса продуктов разложения масла при случайном повреждении изоляции, приводящая к дуговому короткому замыканию (КЗ) внутри бака трансформатора, особенно при отказе или неправильном срабатывании защиты. Поэтому такие трансформаторы используют для наружной установки или для установки в специальных трансформаторных помещениях подстанций.

Если трансформаторы должны устанавливаться внутри цеха в целях приближения ТП к центру электрических нагрузок, то по соображениям пожарной безопасности используют сухие (безмасляные) трансформаторы. Условия охлаждения таких трансформаторов хуже, чем у масляных, поэтому плотность тока в их обмотках меньше, а габариты, расход активных материалов и стоимость соответственно больше. Следовательно, выбор типа трансформатора (масляного или сухого) является технико-экономической задачей.

В сухих трансформаторах используют различные изоляционные материалы. Наиболее надежной считается литая изоляция из затвердевающих синтетических смол и, обычно на две трети, кварцевого порошкового заполнителя. Пожарная безопасность трансформатора обеспечивается и при применении синтетических негорючих заполняющих жидкостей. В настоящее время разработаны новые негорючие и при этом нетоксичные жидкости, например, тетрахлорбензилтолуол, которые пока не нашли широкого применения.

Выбор номинальных напряжений и способа регулирования вторичного напряжения трансформаторов.

Для двухобмоточных трансформаторов в паспортных данных приводятся номинальные напряжения обмотки высшего и низшего напряжения — UВН и UНН соответственно. Для трехобмоточных — соответственно номинальные напряжения обмоток высшего, среднего и низшего напряжения — UВН, UСН и UНН.
По способу регулирования вторичного напряжения трансформаторы делят на:

  • регулируемые при помощи переключения отводов первичной обмотки при отключении трансформатора; такие трансформаторы снабжены устройством ПБВ (переключения без возбуждения);
  • регулируемые под нагрузкой, т. е. при помощи переключения отводов первичной обмотки без отключения трансформатора; такие трансформаторы снабжены устройством РПН (регулирования под нагрузкой);

В первом случае возможны нечастые сезонные изменения коэффициента трансформации в пределах от —5 до +5 процентов; обычно применяются пять ступеней переключения (-5; —2,5; 0; +2,5; +5 процентов).
Во втором случае число ступеней больше (например, 13 ступеней в пределах от —9 до +9 процентов или 17 ступеней в пределах от —12 до +12 процентов, или 19 ступеней в пределах от —16 до +16 процентов). Трансформатор с РПН снабжен внешним контактным устройством для автоматического переключения ступеней.
В обоих случаях нулевой отвод имеет напряжение, соответствующее UВН трансформатора. Первичное напряжение ГПП предприятий поддерживается энергосистемами настолько стабильным, что обычно необходимость применения трансформаторов с РПН отпадает.

Выбор номинальной мощности трансформаторов.

Основным фактором, определяющим требуемую номинальную мощность трансформатора, является допустимая относительная аварийная нагрузка. По ГОСТ 14209-97 она определяется по соображениям допустимого дополнительного теплового износа изоляции трансформатора за время аварийного режима с учетом температуры охлаждающей среды, типа трансформатора и формы суточного графика нагрузки в аварийных условиях.
В зависимости от исходных данных различают два метода выбора номинальной мощности трансформаторов:

  • по заданному суточному графику нагрузки цеха за характерные сутки года для нормальных и аварийных режимов;
  • по расчетной мощности для тех же режимов.

В соответствии с ГОСТ 11920-85 и 12965-85 цеховые трансформаторы имеют следующие номинальные мощности: 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500 кВА.
В первом случае выбор цеховых трансформаторов аналогичен выбору трансформаторов ГПП.

Выбор группы и схемы соединения обмоток трансформаторов.

Группу соединения обмоток трансформаторов выбирают так, чтобы трансформаторы в максимально возможной степени отвечали следующим условиям:

  • препятствовали возникновению высших гармоник в электрических сетях;
  • выравнивали нагрузку между фазами первичной обмотки при несимметричной нагрузке вторичной обмотки;
  • ограничивали сопротивление нулевой последовательности цепи КЗ в случае питания четырехпроводных сетей.

Для выполнения первого и второго условий одну обмотку трансформаторов соединяют в звезду (Y), а другую — в треугольник (Δ). На ГПП предприятий в звезду, как правило, соединена обмотка высшего напряжения (35-220 кВ), так как это может потребоваться системой заземления нейтрали в сетях этого напряжения; обмотку низшего напряжения соединяют в треугольник. Соединение первичной обмотки в звезду облегчает, кроме того, регулирование напряжений путем переключения отводов. По этим причинам на ГПП промышленных предприятий используют преимущественно трансформаторы с группой соединения обмоток звезда-треугольник (Y/Δ) или звезда с выведенной нейтральной точкой — треугольник (Y0/Δ). Такие же трансформаторы используют и на цеховых подстанциях, питающих трехпроводные сети низкого напряжения (например, сети напряжением 220 или 660 В без нейтрального проводника). Для питания четырехпроводных сетей напряжением 220/380 или 380/660 В используют трансформаторы, у которых вторичная обмотка соединена в звезду с выведенной нейтральной точкой (Y0) или в зигзаг с выведенной нейтральной точкой (Z0). Для выполнения приведенных выше трех условий первичную обмотка следовало бы соединить в треугольник, и оптимальной группой соединения трансформатора была бы Δ/Y0; этим же требованиям, особенно в части симметрирования, удовлетворяет также группа Y/Z0, используемая при номинальной мощности трансформаторов от 25 до 100 кВ·А.

Группа Y/Y0 этими положительными свойствами не обладает и, в частности, отличается повышенным сопротивлением нулевой последовательности, что затрудняет защиту сетей от однофазных КЗ, возникающих при замыканиях на корпус и т. п. Поэтому трансформаторы с группой соединения обмоток Y/Y или Y/Y0 в большинстве случаев не рекомендуют для питания цеховых сетей низкого напряжения.

Источник: О. И. ПИЛИПЕНКО «ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ»

Номинальные параметры генераторов

Завод изготовитель предназначает генератор для определенного длительно допустимого режима работы, который называют номинальным. Этот режим работы характеризуется параметрами, которые носят название номинальных данных генератора и указываются на его табличке, а также в паспорте машины согласно стандартам на электрические машины (ГОСТ 183-74), на турбогенераторы (ГОСТ 533-68), на гидрогенераторы (ГОСТ 5616-72). К номинальным параметрам относятся:

Номинальная частота вращения (nН, об/мин).

Номинальное напряжение генератора – это линейное (междуфазное) напряжение обмотки статора в нормальном режиме (Uном, кВ):

3,15; 6,3; 10,5; 15,5; 15,75; 20, 36,75; 110; 136,5

Номинальная активная мощность генератора – это наибольшая активная мощность, для длительной работы с которой предназначен генератор в комплекте с турбиной.

Для турбогенераторов существует стандартная шкала мощностей (ГОСТ 533-85Е), причем задаются активные мощности (Рном, МВт):

2,5; 4; 6; 12; 25; 30; 50; 60; 63; 100; 150; 160; 200; 220; 300; 320; 500; 800; 1000; 1200

Для гидрогенераторов нет стандартной шкалы мощностей, так как они изготовляются индивидуально с учетом особенностей водного стока конкретной ГЭС.

Номинальным током статора называется то значение тока, при котором допускается длительная нормальная работа генератора при нормальных параметрах охлаждения (температура, давление и расход охлаждающего газа или жидкости) и номинальных значениях мощности и напряжения, указанных в паспорте генератора.

Номинальный ток ротора – это наибольший ток возбуждения генератора, при котором обеспечивается отдача генератором его номинальной мощности при отклонения напряжения статора в пределах ± 5 % от номинального значения и при номинальном коэффициенте мощности.

Номинальная полная мощность, определяемая по формуле:

Номинальный коэффициент мощности согласно ГОСТ принимается равным 0,8 для генераторов мощностью до 125 МВА; 0,85 для турбогенераторов мощностью до 588 МВА и гидрогенераторов до 360 МВА; 0,9 для более мощных машин.

Каждый генератор характеризуется также КПД при номинальной нагрузке и номинальном коэффициенте мощности. Для современных генераторов большой мощности КПД колеблется в пределах 96,3 – 98,8 %.

Дата добавления: 2020-06-29 ; просмотров: 5482 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Трансформатор.

Перед решением задачи изучите по Л1.§7.1-7.7, Л2.§5.1-5.8, Л3§7.1-7.5

Основными параметрами трансформатора являются:

Sн – номинальная мощность трансформатора.

U1н – номинальное первичное напряжение.

U2н – номинальное вторичное напряжение.

I1н – номинальный первичной ток.

I2н – номинальный вторичной ток.

Рст – потери в стали.

Ркз – потери короткого замыкания.

Кт – коэффициент трнсформации.

Iх% –ток холостого хода в процентах.

Uкз% – напряжение короткого замыкания в процентах.

Полная мощность для однофазного трансформатора:

Полная мощность для трёхфазного трансформатора:

Потребляемая активная мощность от сети:

Потребляемая активная мощность потребителем:

Коэффициент нагрузки трансформатора:

Суммарные потери в трансформаторе:

ΣР = Р1 – Р2 = Рст + К 2 н ∙ Рк

Коэффициент полезного действия трансформатора:

где: Рст – потери в стали, Рк – потери короткого замыкания.

Пример 1. Однофазный трансформатор предназначен для получения пони- женного напряжения. Полная мощность потребляемая трансформатором из сети S1, активная мощность Р1, коэффициент мощности первичной обмотки

cos φ1, напряжение U1 ток I1, число витков w1, коэффициент трансформации Кт. Активная мощность отдаваемая трансформатором Р2 при коэффициенте мощ- ности потребителя cos φ2. Напряжение вторичной обмотки U2 ток I2 число витков w2. Трансформатор работает с коэффициен- том нагрузки Кн на нагрузку с сопротивлением R. К.п.д трансформатора η, суммарные потери ΣР.

1.Полная мощность потребляемая трансформатором из сети:

2.Активная мощность отдаваемая потребителю:

Р2 = Р1 ∙ η = 22 ∙ 0,94 = 0,068 кВт.

3.Коэффициент мощности потребителя при S1 = S2 :

5.Напряжение первичной обмотки:

6.Токи в обмотках:

7.Суммарные потери в трансформаторе:

ΣР = Р1 – Р2 = 2,2 −2,068 = 0,132 кВт.

8.Номинальная полная мощность трансформатора:

9.Номинальные токи в обмотках:

10.Номинальная активная мощность потребляемая трансформатором:

11.Номинальная активная мощность отдаваемая трансформатором:

Р2 н = Sн∙ cos φ2 = 3,52 ∙ 0,783 = 2, 756 кВт.

Ответ: S1 = 2,641 кВА. Sн = 3,52 кВА. Р2 = 0,068 кВт. Р1н = 2,933 кВт.

Кт = 6,11. U1 = 220 В. I1 = 10 А. I2 = 61,1 А. I1н = 13,33 А. I2н = 81,48 А.

ΣР = 0,132 кВт. cos φ2 = 0,783.

Пример 2.Трёхфазный трансформатор имеет номинальную мощность Sн и номинальные напряжения U1н, U2н. трансформатор нагружен потребителю с коэффициентом мощности cos φ2. Коэффициент нагрузки Кн. Определить тип трансформатора, номинальные и фактические токи. К.п.д при номинальной и фактической нагрузках, ток холостого хода и напряжение короткого замыкания.

Дано: Sн = 1600 кВА, U1н =35 кВ. U2н =0,69 кВ. cos φ2 = 0,83. Кн = 0,80.

1.По таблице— определяем технические данные трансформатора.

ТМ-1600/35. Рст = 3,9 кВт. Рк= 16,5 кВт. Iх =2,2%. Uк = 6,5%.

2. Номинальные токи в обмотках:

3.Фактические токи в обмотках:

I1 = I1н ∙ Кт = 26,42 ∙ 0,8 = 21,14 А.

I2 = I2н ∙ Кт = 1340,37 ∙ 0,8 = 1072,29 А.

4. Ток холостого хода:

Iх = 2,2% ∙ I1н = 0,022 ∙ 26,42 =1,19 А.

5.Напряжение короткого замыкания:

Uк = Uкз % ∙ U1н = 0,065 ∙ 35 000 = 227,5 В.

6.К.п.д при номинальной нагрузке: Кн = 1,0.

7.К.п.д при фактической нагрузке: Кн = 0,80.

8.Активная мощность потребителя:

Р2 = Sн ∙ cos φ2 ∙ Кн =1600 ∙ 0,83 ∙ 0,8 =1062,4 кВт.

Ответ: I1н = 26,42 А, I2н = 1340,37 А, I1 = 21,14 А, I2 = 1072,2 А,

ηн = 0,984, η = 0,986, Iх =1,19 А, Uк = 227,5 В.

Задача 6.1.(Варианты 1-15) Однофазный трансформатор используется для питания пониженным напряжением цепей управления машин и механизмов. Трансформатор имеет следующие данные: первичное напряжение U1, вторичное U2, первичный ток I1, вторичный I2, активная мощность потребляемая от сети Р1, активная мощность отдаваемая потребителю Р2, сопротивление потребителя Z, суммарные потери в трансформаторе ΣР, кпд трансформатора η, коэффициент мощности первичной обмотки cos φ1, коэффициент мощности потребителя cosφ2 , коэффициент трансформации Кт. используя данные трансформатора, указанные в таблице 6.1.Определить величины отмеченные прочерками в таблице 6.1.

Читайте также:

  1. Трансформатор. Передача електроенергії на великі відстані
  2. Трехфазный трансформатор. Сварочный трансформатор.
Вар иант U1 В I1 A P1 Вт cos φ1 U2 В I2 A P2 Вт cos φ2 ΣР кВт η
— — — — — 2,5 — 3,5 0.72 1,73 0,75 0,73 0,76 — — — — — — — — — — 0,96 0,98 — 0,97 — — 0,37 0,32 0,47 — — — — — — — — —
— — — — — — — 2,4 4,5 — 3,2 — — — 0,75 — 0,73 — — — — — — — — 3,9 — 2,8 0,93 — — — — 0,6 — 0,35 0,85 — — 0,83 — 2,75 2,75 — 3.34 —
2,2 — — — — 4,5 — — — 0,76 0,71 0,73 0,72 0,66 -50 — — — — — — — — 3,9 — 3,2 1,8 — 0,92 — 0,96 — — — 0,4 0,5 — 0,92 — — — 0,86 3,15 — — —

Задача 6.1.(Варианты 16-30) На станции ТО и ТР автомобилей в смотровых канавах применяются светильники с пониженным напряжением. Понижающий трансформатор эксплуатируется в номинальном режиме. Трансформатор имеет следующие номинальные значения; мощность Sн, первичное Uн1, вторичное Uн2, первичный ток Iн1, вторичный Iн2, ток холостого хода Iх. Коэффициент трансформации Кт. Лампы накаливания переносных светильников, сопротивлением R, подключены к вторичной обмотке трансформатора. Определить величины указанные прочерками в таблице 6.2.

Вар иант Sн ВА UН1 В IН1 A UН2 В IН2 A Iх A Iх/ Iн R Ом Кт
— — — — — 2 4 — — — — — — — — — — — 0,06 0,1 0,08 0.05 0,1 — — — — — — 9,17 18,33 — 10,57
— — — — — 0,96 2,27 1,91 1,83 — — — — — — — — — — — — 0,5 0,1 0,04 0,07 0,06 — 4,8 — — — 10,56 — 9,17 10,58 18,32
— — — — — — — — — 0,91` 3,33 — — — — — — — — 0,04 0,09 0,05 0,09 0,1 — — — — — — 10.57 10,56 — —

Задача 6.1.(Варианты 31-40) Однофазный трансформатор, для питания цепей сигнализации с пониженным напряжением, работает в номинальном режиме и имеет следующие данные; мощность Sн, первичное напряжение U1н, вторичное U2н, первичный ток I1н, вторичный ток I2н, ток холостого хода Iх, число витков первичной обмотки w1, вторичной w2, коэффициент трансфор- мации Кт, сопротивление нагрузки R. Определить величины указанные про- черками в таблице 6.3.

Вари ант Sн ВА U1н, В I1н А w1 U2н В I2н А w2 Iх А Iх/ I2н R Ом Кт
— — — — — — — 6,4 — — — — — — — — — — — — — — — — — 0.08 0,05 0,1 0,07 0,05 — — — — — 13,8 — 41,6 41,6 13,8
— — — — — 1,8 — 1,2 66,7 — — — — — — 44,4 — 11,1 — — — — — — — — 0,05 0,04 0,07 0,08 0,07 — — — — — 18,6 — — — 10,6

Задача 6.1.(Варианты 41-50) Однофазный двухобмоточный трансфор- матор используется для питания пониженным напряжением элементов аппаратуры ремонтируемого оборудования. Табличные данные трансфор- матора: номинальная мощность Sн, номинальные напряжения U1н, U2н. Номинальные токи в обмотках I1н, I2н, фактические токи в обмотках I1, I2 при мощности потребителя S2 и коэффициенте мощности cosφ2. Коэффициент нагрузки трансформатора Кн. Потребляемая активная мощность трансформатором Р1, потребляемая нагрузкой Р2, суммарные потери в трансформаторе ΣР, к.п.д. трансформатора η. Определить величины указанные прочерками в таблице 6.4.

Вар иант Sн ВА U1н, В I1н А U2н В I2н А Р2 Вт cosφ2 η Кн
4 3 — — — — — 6,5 37,7 — — — — — 22,3 — 16,6 — — — — 0,86 — 0,74 — 0,75 0,81 0,82 — 0,74 — 0,65 0,92 0,95 0,74 —
— — — — — — 1,6 — — — — 13,3 — 83,3 11,1 — — — — 0,80 0,78 — 0,85 0,70 — — 0,84 0,78 0,90 0,75 — 0,78 0,72

Задача 6.2.(Варианты 1-25) Трёхфазный трансформатор имеет номиналь- ную мощность Sн и номинальные напряженияU1н и U2н. Трансформатор нагружен на Кн своей номинальной мощности на потребитель с коэффи -циентом мощности cosφ2.

Определить: 1.трансформатор; 2. номинальные и фактические токи в обмотках; 3. к.п.д. при номинальной и фактической нагрузках; 4.недос- тающие данные выбрать из таблицы 6.7. Данные для своего варианта выбрать из таблицы 6.5.

Вариант Sн кВА U1н, В I1н А P2 кВт cosφ2 Кн
0,4 0,69 0,4 0,4 0,4 — — — — 0,91 — 0,7 0,95 0,90 0,8 0,7 0,9 0,85 0,75
0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 — — — — 0,90 0,85 — 1,0 0,80 0,70 0,75 0,70 0,73 0,72
0,69 0,69 0,69 0,4 0,4 — — — — 0,95 0,93 — 0,85 0,75 0, 80 0,89 0,90 0,85
0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 — — 0,92 — — 0,95 0,85 0,87 0,75 0,70 0,75 0,70
0,69 0,4 0,4 0,23 0,23 — — 0,85 — — 0,85 0,89 0,95 0,70 0,85

Задача 6.2.(Варианты 26-50) Трёхфазный трансформатор, тип которого и номинальные технические данные, указаны в таблице 6.6. Пользуясь этой таблицей определить:

Номинальные токи в обмотках, ток холостого хода в амперах, напряжение короткого замыкания в вольтах, к.п.д. трансформатора при номинальной нагрузке, к.п.д. трансформатора при фактической нагрузке.

Определить величины указанные прочерком в таблице вариантов;

где Кн — коэффициент нагрузки, Р2 — активная мощность отдаваемая трансформатором, cos φ2 — коэффициент мощности трансформатора.

Указание: Выбрать только одно первичное и одно вторичное напряжения.

Вариант Тип трансформатора Р2 кВт Кн cos φ2.
ТМ 25/6;10 ТМ40/6;10 ТМ 63/6;10 ТМ 100/6;10 ТМ 160/6;10 — — 0,95 0,92 0,91 0,90 0,89 — 0,80 — 0,82 —
ТМ 250/6;10 ТМ 400/6;10 ТМ 630/6;10 ТМ 630/6;10 ТМ 1000/6;10 — — 0,88 0,87 0,86 0,85 0,84 — 0,75 — 0,70 —
ТМ 1600/6;10 ТМ 1000/6;10 ТМ 1600/6;10 ТМ 25/6;10 ТМ 40/6;10 — — 0,83 0,82 0,81 0,80 0,80 — 0,90 0,90 — —
ТМ 63/6;10 ТМ 100/6;10 ТМ 160/6;10 ТМ 250/6;10 ТМ 400/6;10 — — — — 0,81 0,82 0,83 0,84 0,85 0,85 0,86 0,87 0,88 —
ТМ 630/6;10 ТМ 1000/6;10 ТМ 1000/6;10 ТМ 1600/6;10 ТМ 1600/6;10 — — — — 0,80 0,82 0,83 0,84 0,85 0,90 — 0,85 0,85 0,86

Технические данные трансформаторов.

Дата добавления: 2015-04-16 ; просмотров: 346 ; Нарушение авторских прав

Типы трансформаторов и их параметры

Силовые трансформаторы, установленные на электростанциях и подстанциях, предназначены для преобразования электроэнергии с одного напряжения на другое. Наибольшее распространение получили трехфазные трансформаторы, так как потери в них на 12-15% ниже, а расход активных материалов и стоимость на 20-25% меньше, чем в группе трех однофазных трансформаторов такой же суммарной мощности.

Трехфазные трансформаторы на напряжение 220 кВ изготовляют мощностью до 1000 MBА, на 330 кВ — 1250 MBА, на 500 кВ — 1000 MBА. Предельная единичная мощность трансформаторов ограничивается массой, размерами, условиями транспортировки.

Однофазные трансформаторы применяются, если невозможно изготовление трехфазных трансформаторов необходимой мощности или затруднена их транспортировка. Наибольшая мощность группы однофазных трансформаторов напряжением 500 кВ — 3х533 MBА, напряжением 750 кВ — 3х417 MBА, напряжением 1150 кВ — 3х667 MBА.

Рис.1. Принципиальные схемы трансформаторов
а — двухобмоточного, б — трехобмоточного,
в — с расщепленными обмотками низкого напряжения

По количеству обмоток различного напряжения на каждую фазу трансформаторы разделяются на двухобмоточные и трехобмоточные (рис.1,а,б). Кроме того, обмотки одного и того же напряжения, обычно низшего, могут состоять из двух и более параллельных ветвей, изолированных друг от друга и от заземленных частей. Такие трансформаторы называются трансформаторами с расщепленными обмотками (рис.1,в). Обмотки высшего, среднего и низшего напряжения принято сокращенно обозначать соответственно ВН, СН, НН.

Трансформаторы с расщепленными обмотками НН обеспечивают возможность присоединения нескольких генераторов к одному повышающему трансформатору. Такие укрупненные энергоблоки позволяют упростить схему РУ 330-500 кВ. Широкое распространение трансформаторы с расщепленной обмоткой НН получили в схемах питания собственных нужд крупных ТЭС с блоками 200-1200 МВт, а также на понижающих подстанциях с целью ограничения токов КЗ.

К основным параметрам трансформатора относятся номинальные мощность, напряжение, ток; напряжение КЗ; ток XX; потери XX и КЗ.

Номинальной мощностью трансформатора называется указанное в заводском паспорте значение полной мощности, на которую непрерывно может быть нагружен трансформатор в номинальных условиях места установки и охлаждающей среды при номинальных частоте и напряжении.

Для трансформаторов общего назначения, установленных на открытом воздухе и имеющих естественное масляное охлаждение без обдува и с обдувом, за номинальные условия охлаждения принимают естественно меняющуюся температуру наружного воздуха (для климатического исполнения У: среднесуточная не более 30°С, среднегодовая не более 20°С), а для трансформаторов с масляно-водяным охлаждением температура воды у входа в охладитель принимается не более 25°С (ГОСТ 11677-85). Номинальная мощность для двухобмоточного трансформатора — это мощность каждой из его обмоток. Трехобмоточные трансформаторы могут быть выполнены с обмотками как одинаковой, так и разной мощности. В последнем случае за номинальную принимается наибольшая из номинальных мощностей отдельных обмоток трансформатора.

За номинальную мощность автотрансформатора принимается номинальная мощность каждой из сторон, имеющих между собой автотрансформаторную связь («проходная мощность»).

Трансформаторы устанавливают не только на открытом воздухе, но и в закрытых не отапливаемых помещениях с естественной вентиляцией. В этом случае трансформаторы также могут быть непрерывно нагружены на номинальную мощность, но при этом срок службы трансформатора несколько снижается из-за худших условий охлаждения.

Номинальные напряжения обмоток — это напряжения первичной и вторичной обмоток при холостом ходе трансформатора. Для трех фазного трансформатора — это его линейное (междуфазное) напряжение. Для однофазного трансформатора, предназначенного для включения в трехфазную группу, соединенную в звезду, — это V/√3. При работе трансформатора под нагрузкой и подведении к зажимам его первичной обмотки номинального напряжения напряжение на вторичной обмотке меньше номинального на величину потери напряжения в трансформаторе. Коэффициент трансформации трансформатора и определяется отношением номинальных напряжений обмоток высшего и низшего напряжений:

В трехобмоточных трансформаторах определяется коэффициент трансформации каждой пары обмоток: ВН и НН; ВН и СН; СН и НН.

Номинальными токами трансформатора называются указанные в заводском паспорте значения токов в обмотках, при которых допускается длительная нормальная работа трансформатора.

Номинальный ток любой обмотки трансформатора определяют по ее номинальной мощности и номинальному напряжению.

Напряжение короткого замыкания uK — это напряжение, при подведении которого к одной из обмоток трансформатора при замкнутой накоротко другой обмотке в ней проходит ток, равный номинальному.

Напряжение КЗ определяют по падению напряжения в трансформаторе, оно характеризует полное сопротивление обмоток трансформатора.

В трехобмоточных трансформаторах и автотрансформаторах напряжение КЗ определяется для любой пары его обмоток при разомкнутой третьей обмотке. Таким образом, в каталогах приводятся три значения напряжения КЗ: uкВ-Н, uкВ-С, uкС-Н.

Поскольку индуктивное сопротивление обмоток значительно вьше активного (у небольших трансформаторов в 2-3 раза, а у крупных в 15-20 раз), то uк в основном зависит от реактивного сопротивления, т.е. взаимного расположения обмоток, ширины канала между ними, высоты обмоток. Величина uк регламентируется ГОСТ в зависимости от напряжения и мощности трансформаторов. Чем больше высшее напряжение и мощность трансформатора, тем больше напряжение КЗ. Так, трансформатор 630 кВА с высшим напряжением 10 кВ имеет uк=5,5%, с высшим напряжением 35 кВ uк=6,5%; трансформатор мощностью 80000 кВА с высшим напряжением 35 кВ имеет uк=9 %, а с высшим напряжением 110 кВ uк=10,5%.

Увеличивая значение uк, можно уменьшить токи КЗ на вторичной стороне трансформатора, но при этом значительно увеличивается потребляемая реактивная мощность и увеличивается стоимость трансформаторов. Если трансформатор 110 кВ, 25 MBА выполнить с uк=20% вместо 10%, то расчетные затраты на него возрастут на 15,7%, а потребляемая реактивная мощность возрастет вдвое (с 2,5 до 5,0 Мвар).

Трехобмоточные трансформаторы могут иметь два исполнения по значению uк в зависимости от взаимного расположения обмоток. Если обмотка НН расположена у стержня магнитопровода, обмотка ВН — снаружи, а обмотка СН — между ними, то наибольшее значение имеет uкВ-Н, а меньшее значение uкВ-С. В этом случае потери напряжения по отношению к выводам СН уменьшатся, а ток КЗ в сети НН будет ограничен благодаря повышенному значению uкВ-Н.

Если обмотка СН расположена у стержня магнитопровода, обмотка ВН — снаружи, а обмотка НН — между ними, то наибольшее значение имеет uкВ-С, а меньшее uкВ-Н. Значение uкС-Н останется одинаковым в обоих исполнениях.

Ток холостого хода Ix характеризует активные и реактивные потери в стали и зависит от магнитных свойств стали, конструкции и качества сборки магнитопровода и от магнитной индукции. Ток холостого хода выражается в процентах номинального тока трансформатора. В современных трансформаторах с холоднокатаной сталью токи холостого хода имеют небольшие значения.

Потери холостого хода Рx и короткого замыкания Рк определяют экономичность работы трансформатора. Потери холостого хода состоят из потерь в стали на перемагничивание и вихревые токи. Для уменьшения их применяется электротехническая сталь с малым содержанием углерода и специальными присадками, холоднокатаная сталь толщиной 0,3 мм марок 3405, 3406 и др. с жаростойким изоляционным покрытием. В справочниках и каталогах приводятся значения Рx для уровней А и Б. Уровень А относится к трансформаторам, изготовленным из электротехнической стали с удельными потерями не более 0,9 Вт/кг, уровень Б — с удельными потерями не более 1,1 Вт/кг (при В =1,5 Тл, f= 50 Гц).

Потери короткого замыкания состоят из потерь в обмотках при протекании по ним токов нагрузки и добавочных потерь в обмотках и конструкциях трансформатора. Добавочные потери вызваны магнитными полями рассеяния, создающими вихревые токи в крайних витках обмотки и конструкциях трансформатора (стенки бака, ярмовые балки и др.). Для их снижения обмотки выполняются многожильным транспонированным проводом, а стенки бака экранируются магнитными шунтами.

В современных конструкциях трансформаторов потери значительно снижены. Например, в трансформаторе 250000 кВA, U=110 кВ (Рx=200 кВт, Рк=790 кВт), работающем круглый год (Тmax=6300 ч), потери электроэнергии составят 0,43 % электроэнергии, пропущенной через трансформатор. Чем меньше мощность трансформатора, тем больше относительные потери в нем.

В сетях энергосистем установлено большое количество трансформаторов малой и средней мощности, поэтому общие потери электроэнергии во всех трансформаторах страны значительны и очень важно для экономии электроэнергии совершенствовать конструкции трансформаторов с целью дальнейшего уменьшения значений Рх и Рк.

Электростанции

  • Меню сайта
    • Организация эксплуатации
    • Электрические схемы
    • Турбогенераторы
    • Трансформаторы и автотрансформаторы
    • Распределительные устройства
    • Электродвигатели
    • Автоматика
    • Тепловая изоляция
    • Регулирование энергоблоков
    • Тяговые подстанции
    • Выпрямители и зарядные устройства

Меню раздела

Понижающие трансформаторы

Понижающие трансформаторы мощностью от 6,3 до 40,5 тыс. кВ-А устанавливают на тяговых подстанциях, которые имеют питающее напряжение 110 кВ и выше. На тяговых подстанциях постоянного тока силовые трансформаторы служат для снижения напряжения до 10 кВ для питания выпрямительных агрегатов и до 35 кВ для питания потребителей окружающего района (в радиусе 15—50 км). На тяговых подстанциях переменного тока трансформаторы понижают напряжение до 27,5 кВ для тяговых РУ и до 10 или 35 кВ для РУ района. В некоторых случаях на подстанциях как постоянного, так и переменного тока вместо напряжения 10 кВ используют напряжение 6 кВ.
Трансформаторы бывают двух обмоточные (с двумя напряжениями — высоким и низким) и трех обмоточные (с тремя напряжениями— высоким, средним и низким). Их номинальная мощность определяется как сумма тяговых и районных нагрузок и соответствует мощности обмотки высокого напряжения. Для тяговых подстанций постоянного тока применяют трансформаторы мощностью 6,3; 10; 16 и 25 MB-А. На тяговых подстанциях переменного тока используют трансформаторы мощностью 16, 25 и 40 MB-А.
Типы трансформаторов обозначают: ТДН, ТДНГ, ТДТН, ТДТНГ, ТДНЖ и ТДТНЖ (первая буква Т— трансформатор, Д — с дутьевым охлаждением, вторая Т — трех обмоточный, Н напряжение регулируется под нагрузкой, Ж — железнодорожный).
Для изменения коэффициента трансформации в пределах ±5% (через 2,5%) трансформаторы на обмотках 35 кВ и выше имеют специальные выводы. Все трансформаторы с первичным напряжением 110 кВ и выше оснащают аппаратурой, позволяющей регулировать под нагрузкой напряжение на высокой стороне в пределах ±16% номинального. Регулирование осуществляют с помощью специальной аппаратуры, встроенной в бак трансформатора, со щита управления автоматически или по системе телеуправления.
На крышке трансформатора кроме основных выводов обмоток (изоляторов) расположены расширитель (для компенсации изменения объема масла от температуры), выхлопная труба (для быстрого отвода газов йри внезапном разложении масла во время аварии) , термометры (для ^контроля температуры верхних, наиболее нагретых слоев масла), кольца (для подъема крышки), люки и лазы (для осмотра внутренних частей трансформатора). Вводы 35, 110 и 220 кВ — маслонаполненные; внутри ввода проходит труба с токопроводом от обмотки, а между этой трубой и фарфором изолятора залито масло. Во фланцы вводов встроены трансформаторы тока для питания обмоток реле защиты; токопровод ввода является первичной обмоткой этих трансформаторов тока. Вводы напряжением 27,5; 10 и 6 кВ не заполнены маслом и трансформаторов тока не имеют.
Между расширителем и баком в соединяющей их трубе помещено газовое реле (ПГ-22), предназначенное для защиты трансформатора от внутренних повреждений, которые могут сопровождаться выделением газов. Это реле срабатывает также при понижении уровня масла в баке (при течи бака).
Трансформаторный бак изготовляют обычно овальным и снабжают радиаторами, по которым циркулирует масло, охлаждающее обмотки и магнитопровод. Для увеличения интенсивности охлаждения на каждом радиаторе устанавливают по два вентилятора, приводимых в действие трехфазными двигателями. При отключенном обдуве нагрузка трансформатора в среднем за сутки не должна превышать 2/3 номинальной. В корпусе бака предусмотрены патрубки для спуска масла и подключения фильтров его очистки.
Трансформатор установлен на тележке, катки которой можно располагать как вдоль, так и поперек его оси симметрии. При расположении катков поперек оси (продольное передвижение) ширина колеи 1520 мм, вдоль оси (поперечное передвижение) —2000 мм; катки имеют реборды.
Характеристики трансформаторов различных типов, применяемых на тяговых подстанциях, приведены в табл. 2.
Магнитопровод и обмотки трансформатора соединены с крышкой бака и могут быть подняты краном вместе с ней. Магнитопровод собран из тонких листов электротехнической стали, изолированных один от другого пленкой шеллака или электротехнической бумагой (в трансформаторах старых типов). Обмотки изготовлены в виде цилиндрических катушек из изолированной меди (круглой или прямоугольной). На стержне магнитопровода обмотки расположены концентрически, причем, как правило, обмотка высокого напряжения является наружной, а низкого — внутренней.
Электрическими параметрами трансформаторов являются номинальное напряжение обмотки, мощность, способность выдерживать перегрузки, а также коэффициент полезного действия и напряжение короткого замыкания.
Величину номинальных перегрузок определяют по специальным кривым, учитывающим допускаемый срок службы трансформатора (20 лет), режим нагрузок до и после перегрузки и некоторые другие факторы. Коэффициент полезного действия учитывает потери энергии в магнитопроводе на гистерезис и токи Фуко, а также на нагрев обмоток. Поэтому потребляемая первичной обмоткой мощность больше мощности, отдаваемой вторичной обмоткой (или при трех обмоточных трансформаторах — двумя вторичными обмотками). Для мощных силовых трансформаторов к. п. д. составляет примерно 98—99%.
Напряжением короткого замыкания называют такое напряжение, которое, будучи приложенным к первичной обмотке при короткозамкнутой вторичной обмотке, создает в трансформаторе номинальные токи. Это напряжение измеряют в процентах от номинального и обозначают «ек». Величина «ен» зависит от мощности, номинального напряжения, конструкции трансформатора и колеблется в пределах 5—18%.
Обмотки трансформаторов на стороне 110 и 220 кВ всегда соединены по схеме звезда с нулевым выводом. Обмотки напряжением 35 кВ обычно также соединены в звезду, но наружного нулевого вывода не имеют. Обмотки напряжением 27,5 и 10 кВ, как правило, соединены в треугольник.
Если для всех напряжений тяговых подстанций постоянного тока с равноплечей (симметричной) трехфазной нагрузкой схема соединения обмоток не имеет существенного значения, то обмотки напряжением 27,5 кВ, питающие однофазную тяговую нагрузку на подстанциях переменного тока, соединяют, как правило, в треугольник, что имеет принципиальное значение. Дело в том, что однофазная тяговая нагрузка, подключенная к трехфазной цепи, создает в ней не симметрию токов и напряжений фаз приводит к явлению, которое наблюдается при работе трехфазного двигателя от двух фаз — двигатель перегревается и в конце концов обмотка его сгорает. Разница напряжений на зажимах двигателя в 5—7% вызывает увеличение нагрева обмоток примерно на 15—20%. Поэтому снижению не симметрии напряжений при системе тяги на однофазном переменном токе придается большое значение.
Практически предусматривают два мероприятия, направленных на снижение не симметрии напряжений: соединение тяговой обмотки трансформаторов в треугольник.
Не симметрия токов вызывает повышенный нагрев частей генераторов электрических станций, поэтому нормами установлено, что разница в токах наиболее нагруженной и наименее нагруженной фаз генераторов не должна превышать 10%. Однофазные тяговые нагрузки в СССР получают питание, как правило, от мощных энергосистем, где имеется много симметричных (равно распределенных по фазам) нагрузок, поэтому несимметрия токов, вызванная только однофазной тяговой нагрузкой на генераторах, обычно оказывается незначительной и не превышает нормы.
Не симметрия напряжений влияет на работу двигателей, подключенных к сети. Понижение напряжения на одной из токов в обмотке такого трансформатора) и чередование фаз трансформаторов нескольких подстанций при подключении к питающим ВЛ.
На рис. 23, а видно, что протекание линейного тока контактной сети через две ветви треугольника снижает неравномерность загрузки фаз в первичной обмотке трансформатора. Составляющие токов тяговых плеч складываются в обмотках трансформатора, т. е. на питающей ВЛ, и тем самым уменьшается не симметрия напряжений. На векторной диаграмме видно, как суммарные напряжения по фазам выравниваются.
Чередование подключаемых фаз трансформаторов нескольких подстанций выравнивает нагрузку отдельных фаз ВЛ и тем самым существенно снижает не симметрию напряжений потребителей, питающихся от этой ВЛ.

РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ПОНИЖАЮЩИХ ПОДСТАНЦИЯХ С ТРЕХОБМОТОЧНЫМИ ТРАНСФОРМАТОРАМИ И АВТОТРАНСФОРМАТОРАМИ

Трехобмоточные трансформаторы на 110 и 220 кВ изготовляют с РПН только в обмотке ВН, а обмотка СН может иметь ответвления ПБВ для изменения коэффициента трансформации +2 х 2,5 % от t/CH.

Схема регулирования напряжения со стороны ВН на трехобмоточных трансформаторах такая же, как у двухобмоточных трансформаторах. Однако изменение числа витков на стороне ВН приводит к изменению коэффициента трансформации как между обмотками ВН и СН кт в с, так и между ВН и НН кг в н (рис. 5.9, а). Такое регулирование называется связанным (зависимым), т. е. обеспечение регулирования на одних шинах, например, на шинах НН, вынужденно меняет напряжения и на других шинах — СН. Если графики нагрузок на шинах СН и НН сходны по форме, то вполне возможно, что устройства РПН окажется вполне достаточно для регулирования напряжения в сетях обеих ступеней номинальных напряжений.

Рис. 5.9. Регулирование напряжения на подстанции с трехобмоточным

Выбор ответвлений РПН трехобмоточного трансформатора выполняется точно так же, как и для двухобмоточного трансформатора, с той лишь разницей, что перед этим необходимо определить, на какой из двух обмоток, СН или НН, будет регулироваться напряжение. В зависимости от этого используется одна из следующих формул:

Здесь ?/жсл в первой формуле соответствует напряжению обмотки СН, а во второй — обмотке НН.

В случае когда требования к регулированию напряжения на обеих системах шин противоречивы, устанавливаются дополнительные средства регулирования. К ним относятся КУ (рис. 2.9, б) и специальные регулировочные трансформаторы — линейные регуляторы (ЛР), которые включаются последовательно с одной из вторичных обмоток трансформатора (рис. 2.9, в).

ЛР выпускаются мощностью от 16 до 100 МВ-А на напряжение 6. 35 кВ и предназначены для установки последовательно с нерегулируемыми обмотками трансформаторов, а также непосредственно в ЛЭП. Конструктивно по отношению к основному трансформатору эти устройства являются внешними.

На рис. 5.10 показана схема одной фазы ЛР типа ЛТДН с реверсивной обмоткой регулирования. Диапазон регулирования ЛР ±10 х 1,5% = ±15%.

От регулируемой обмотки (РО) через переключатели П1 и П2 питается обмотка возбуждения (ОВ) последовательного трансформатора (ПТ). В последовательной обмотке (ПО), включенной в рассечку линии, наводится ЭДС АЕ, величина которой зависит от положения переключателей на регулируемой обмотке, а направление — от положения переключателя реверсирования (ПР).

В положении, показанном на рис. 5.10, отрегулированное напряжение в линии (точка Ь) выше подведенного (точка а).


Рис. 5.10. Схема одной фазы ЛР

Работа переключающего устройства в ЛР выполняется так же, как и в РПН двухобмоточного трансформатора. При необходимости снижения выдаваемого напряжения ЛР (точка Ь) переключатели П1 и П2 переводятся на одно ответвление вверх по направлению к ответвлению 10. После достижения последнего ответвления 10 (это соответствует регулированию 0 % от 1/ном) переключатель реверсирования ПР переходит из положения 1 в положение 2, а переключатели П1 и П2, вращаясь но кругу (ответвления 10 и 1 являются соседними), на ответвление 1. Направление ЭДС в последовательной обмотке изменится па обратное, и передвижение переключающего устройства вверх от ответвления 1 к ответвлению К) будет приводить к дальнейшему понижению напряжения в точке Ь.

Повышение выдаваемого напряжения идет в обратном порядке.

Выбор ответвлений для ЛР, как правило, не выполняется. Так как сопротивление последовательной обмотки ЛР очень мало (см. приложение, табл. П.24), то в целях проверки эффекта от регулирования нужно просто увеличить или уменьшить подводимое напряжение к ЛР в (1 ± mAU0Tut) раз. Здесь т — номер ответвления (,т = 0. 10), а Д(/)тп* — относительная величина ступени регулирования ЛР (для 1,5 % это составляет 0,015). Таким образом, максимальная величина добавки напряжения ЛР составляет ±0,15(7 (U — величина подведенного напряжения к ЛР).

На подстанциях с номинальным напряжением 220 кВ и выше устанавливаются автотрансформаторы.

Устройство регулирования напряжения (РПН) у автотрансформаторов встраивается на линейном конце обмотки СН, что обеспечивает изменение коэффициента трансформации только между обмотками ВН и СН — кТ в с (рис 5.11, а). Регулирование напряжения на обмотке НН автотрансформатора может быть выполнено путем установки ЛР последовательно с обмоткой НН или с помощью КУ.

Для выбора ответвлений РПН на автотрансформаторе следует вычислить ориентировочное напряжение ответвления

где (Ужел — желаемое напряжение на обмотке СН; (У^ В) — напряжение на стороне СН, приведенное к напряжению обмотки ВН.

Полученное напряжение ответвления используется для подбора ближайшего стандартного напряжения ответвления.

Рис. 5.11. Схемы регулирования напряжения автотрансформатора: а — на линии со стороны СН; б — с помощью ВДТ

Пример 5.2. Выбрать ответвление на автотрансформаторе типа АТДЦТН-125000/220/110 с РПН в обмотке СН ±6×2% в режиме наибольших нагрузок.

Расчетная схема замещения автотрансформатора с сопротивлениями обмоток и нагрузками на сторонах СН и НН представлена на рис. 5.12.

Рис. 5.12. Расчетная схема замещения автотрансформатора

Номинальные напряжения обмоток ВН/СН/НН: 230/121/11 кВ.

Напряжение со стороны обмотки ВН в рассматриваемом режиме С/ц = 235 кВ. Желаемое напряжение на шинах СН (УЖС1 нс ниже 122 кВ.

Для простоты расчетов пренебрежем активными сопротивлениями обмоток, а для удобства обозначения параметров режима на схеме введем обозначения точек в начале и конце каждой ветви.

Все величины, изображенные на расчетной схеме и приведенные ниже в расчете, выражены в киловольтах, мегаваттах, мегаварах и омах. Расчеты выполним в системе Mathcad.

Расчет напряжения на обмотке СН, приведенного к напряжению обмотки ВН:

Подберем стандартную отпайку. Возьмем отпайку +5:

Действительное напряжение на обмотке СН:

Это значение соответствует требуемому условию для Uc

До 1985 г. у автотрансформаторов устройства РПН устанавливались встроенными в нейтраль (как у трехобмоточных трансформаторов), что обусловливало связанное регулирование напряжения на обмотках СН и НН. Это обстоятельство существенно ограничивало возможности регулирования на автотрансформаторах.

Иногда для регулирования напряжения в автотрансформаторах используются устройства, сходные с ЛР, которые называются вольтодобавочными трансформаторами (ВДТ), специальная обмотка которых соединяется последовательно с обмотками фаз ВН (рис. 5.11. б).

ВДТ состоит из двух трансформаторов: питающего трансформатора, состоящего из питающей обмотки (ПО) и регулирующей обмотки (РО), и последовательного трансформатора, который имеет последовательную обмотку — ПО и вольтодобавочную обмотку — (ВДО) (рис. 5.13).

Первичная обмотка питающего трансформатора может получать питание от фазы А или фаз В, С. Вторичная обмотка питающего трансформатора имеет такое же переключающее устройство, как РПН. Один конец обмотки возбуждения последовательного трансформатора подключен к средней точке (нулевому ответвлению) регулирующей обмотки, другой — к переключающему устройству ПУ.

Вольтодобавочная обмотка последовательного трансформатора соединена последовательно с обмоткой ВН автотрансформатора, и добавочная ЭДС АЕ складывается с напряжением обмотки ВН. Питание ВДТ осуществляется от обмотки НН автотрансформатора.

Регулирование с помощью ВДТ добавляет ЭДС к напряжению обмотки ВН и СН:

Рис. 5.13. Схема регулирования ВДТ для одной фазы АТ

Если на первичную обмотку питающего трансформатора подастся напряжение фазы А, то напряжение обмотки ВН автотрансформатора регулируется по модулю (рис 5.14, а). Если питание осуществляется от фаз В и С, то ДЕ оказывается сдвинутой по фазе относительно ЭДС фазы А автотрансформатора (рис. 5.14, б).

Рис. 5.14. Векторные диаграммы фаз напряжений:

а — при продольном; б — поперечном ив — продольно-поперечном регулировании напряжения

Регулирование напряжения по модулю, когда АЕЛ и Ц_л совпадают по фазе, называют продольным. Регулирование напряжения по фазе, когда ДЕЛ и UA сдвинуты на 90°, называют поперечным.

Регулирование напряжения по модулю и фазе называется продольно-поперечным (рис. 5.14, в).

Регулирование напряжения по фазе имеет другие цели, чем поддержание напряжения у потребителей. Об этом будет рассказано в разделе 6.

Генераторные трансформаторы

Генераторные трансформаторы предназначены для передачи мощности, вырабатываемой на электростанциях в магистральную сеть высокого напряжения. ООО “Энергетический Стандарт” поставляет трехфазные трансформаторы мощностью до 160-200 МВА и однофазные до 1250 МВА производимые на базе ОАО «ЗТР», данный вид трансформаторов может иметь исполнение с расщепленными генераторными обмотками с целью одновременного подключения к двум генераторам. Трансформаторы могут снабжаться встроенными переключателями для регулирования напряжения под нагрузкой или при отключении трансформатора от сети. Трансформаторы указанного типа могут быть иметь номинальную мощность до 1250 МВА и номинальное напряжение до 750 кВ.

Автотрансформаторы

Автотрансформаторы предназначены для связи двух высоковольтных сетей различных напряжений (110, 220, 330, 400, 500, 750 кВ), в том числе для регулирования потоков мощности в сетях и поддержания необходимых уровней напряжения под нагрузкой с помощью встроенных переключающих устройств. Автотрансформаторы, как правило, снабжены стабилизирующей третичной обмоткой, соединенной в треугольник, которая может использоваться для питания местных потребителей. В некоторых случаях третичная обмотка подключается к генератору, обеспечивая передачу мощности одновременно в сети двух напряжений, например, 110 и 220 кВ.

Трансформаторы собственных нужд электростанций и пускорезервные

ООО “Энергетический Страндарт” поставляет два типа трансформаторов собственных нужд: генераторные, которые подключаются к генераторам электростанции, и пуско-резервные, которые питаются от высоковольтной сети. Пуско-резервные трансформаторы обеспечивают электростанцию электроэнергией в период ее строительства, а также во время эксплуатации — в случае аварийной остановки генераторов. Оба типа трансформаторов, как правило, выпускаются с расщепленными обмотками и регулированием напряжения под нагрузкой. Расщепление обмоток обеспечивает снижение токов короткого замыкания и поддержание приемлемого уровня напряжения на одной из обмоток при коротком замыкании на другой.

Трансформаторы для подстанций магистральных и распределительных электрических сетей, промышленных предприятий

Трансформаторы для подстанций магистральных и распределительных электрических сетей, а также промышленных предприятий предназначены в основном для понижения напряжений 10-330 кВ (реже 500 кВ) до уровня местных распределительных сетей 6-35 кВ, в том числе сетей промышленных предприятий. Данный тип трансформаторов производятся двух- и трехобмоточными , реже — с расщепленными обмотками. Практически все они снабжены встроенными переключателями для регулирования напряжения под нагрузкой.

Трансформаторы для линий электропередач постоянного тока и мощных преобразовательных подстанций межсистемной связи

Трансформаторы для линий электропередач постоянного тока и мощных преобразовательных подстанций для межсистемной связи, выпускаемые на ОАО «ЗТР» и поставляемые ООО “Энергетический Стандарт”, предназначены для работы совместно с мощными высоковольтными преобразователями (например, ± 400 или ± 750 кВ), которые используются для выпрямления переменного тока или для обратной операции – инвертирования постоянного тока. Их особенностью является способность работать при воздействиях высокого напряжения постоянного тока, а также при несинусоидальных токах. Трансформаторы данного типа выпускаются с регулированием напряжения под нагрузкой на стороне сетевой обмотки. Вентильные обмотки могут быть расщеплены, причем одна из частей может соединяться в звезду, а другая в треугольник.

Трансформаторы для металлургических предприятий

Трансформаторы для металлургических предприятий предназначены для понижения напряжения магистральной электрической сети 110-330 кВ до уровня сети металлургического предприятия (обычно 35 кВ), от которой питаются трансформаторы, работающие непосредственно на печную нагрузку. Особенностью трансформаторов данного типа является их способность работать в условиях частых включений-отключений и ударных нагрузок.

Трансформаторы для подстанций железных дорог

Трансформаторы подстанций железных дорог предназначены для использования на подстанциях для понижения напряжения магистральной электрической сети 110-500 кВ до уровня напряжения контактной сети (обычно 27 или 27.5 кВ). В зависимости от требований заказчика, ООО “Энергетический Стандарт” готово поставить одно- или трехфазные, двух- или трехобмоточные трансформаторы данного типа. В последнем случае одна из вторичных обмоток используется для питания контактной сети, а другая работает на местную сеть 6-35 кВ общего назначения.

Фазосдвигающие (фазоповоротные) трансформаторы

Фазосдвигающие (фазоповоротные) трансформаторы предназначены для использования в электрической сети в качестве источника напряжения с фазовым сдвигом по отношению к основному напряжению на некоторый регулируемый угол, что позволяет обеспечить желаемое распределение потоков мощности в сети, например, для уменьшения потерь электроэнергии или в других целях. Данное устройство может выполнять указанную функцию либо самостоятельно, либо в составе агрегата, включающего в себя другие трансформаторы или автотрансформаторы. Поэтому по своим электрическим схемам, параметрам и конструктивному исполнению трансформаторы данного типа могут быть весьма разнообразны. Данная продукция может быть поставлена ООО “Энергетический Стандарт” исключительно путём специального заказа.

Линейные регулировочные трансформаторы

Линейные регулировочные трансформаторы предназначены для регулирования напряжения в сетях 6-35 кВ в тех случаях, когда необходимый уровень напряжения в данной сети не может быть обеспечен только за счет встроенного регулирования уже имеющихся трансформаторов.

Заземляющие трансформаторы

Заземляющие трансформаторы предназначены для создания искусственной точки заземления в сетях с незаземленной нейтралью (35 кВ и ниже). Для этого обычно используется обмотка, соединенная в «зиг-заг», с регулированием напряжения без возбуждения. Такие трансформаторы часто снабжаются также соединенной в звезду обмоткой для питания собственных нужд подстанции (обычно на 0,4 кВ). ООО «Энергетический Стандарт» имеет широкий опыт в поставке данного вида оборудования.

Печные трансформаторы

Печные трансформаторы предназначены, в основном, для заводов по производству ферросплавов и графита. Такой тип трансформатора относится к узкоспециальному виду трансформаторов и не является широкораспространнённым видом, однако, ООО «Энергетический Стандарт» принимает заказы на поставку вышеуказанных типов трансформаторов.

Трансформаторы для двух номинальных напряжений

Трансформаторы для двух номинальных напряжений, которые предлагает ООО «Энергетический Стандарт», применяются в тех случаях, когда планом развития сети предусматривается ее последующий перевод на другой класс напряжения. Для указанной цели применяются трансформаторы с пересоединением обмоток на другое номинальное напряжение. Пересоединение осуществляется на отключенном от сетей трансформаторе, как правило, путем перестановки болтовых перемычек через специальные люки при частичном сливе масла. Поставка указанных трансформаторов нашей компанией возможна только после предварительного заказа

Трансформаторы тока и напряжения

Перед тем, как рассказать об измерительных трансформаторах – немного теории. Трансформатор – элемент электрической цепи, преобразующий величину переменного напряжения. Трансформаторы могут быть:

  • понижающими, выдающие на выходе меньшее напряжение, чем на входе;
  • повышающими, выполняющие противоположное преобразование;
  • разделительные, не изменяющие величину напряжения, применяющиеся для гальванической развязки между участками электрической сети.

Повышающие и понижающие трансформаторы обратимы: если подать номинальное выходное напряжение трансформатора на его вторичную обмотку, на первичной мы получим номинальное входное напряжение.

С токами в обмотках происходит обратная картина. Первичная обмотка рассчитывается на ток, соответствующий номинальной мощности трансформатора. Под мощность выбирается и сечение магнитопровода, и диаметр обмоточного провода первичной обмотки.

Ток вторичной обмотки понижающего трансформатора может быть больше тока в первичной во столько раз, во сколько меньше ее напряжение. Это отношение называется коэффициентом трансформации. Поэтому сечение обмоточного провода вторичной обмотки у понижающего трансформатора больше. У понижающего – все наоборот. У разделительного – все одинаково.

Зачем нужны измерительные трансформаторы напряжения

В электроустановках до 1000 В измерение напряжения производят, подключая вольтметры непосредственно к шинам или другим контролируемым участкам сети. Но в сетях 6 кВ и выше это невозможно, потому что:

  • при измерении высокого напряжения требуется понизить его величину до размера, воспринимаемого рамкой стрелочного прибора или электронным преобразователем цифрового. Резистивные делители не выполнят задачу с требуемой точностью, а применение понижающего трансформатора сделает прибор громоздким;
  • изоляция проводников для подключения прибора должна выдерживать номинальное напряжение электроустановки. Кроме того, должны соблюдаться междуфазные расстояния, требуемые ПУЭ. Выполнить это невозможно.

Трансформатор напряжения НОЛ

Поэтому для измерений величину напряжения понижают, и для этого нужен трансформатор напряжения

Трансформаторы напряжения и их конструкция

На какое бы напряжение не была рассчитана первичная обмотка трансформатора напряжения, напряжение на вторичной его обмотке стандартно – 100 В. Это сделано для унификации: счетчику электроэнергии без разницы, в какой электроустановке работать – 6 кВ, 10 кВ или более. Если он предназначен для эксплуатации с трансформаторами напряжения, в его технических характеристиках в графе «номинальное напряжение» указано: «3х100 В». Цифра «3» означает, что для измерений к нему подключаются три фазы.

Конструктивно трансформаторы напряжения выполняются:

  • элемент преобразования одной фазы напряжения в своем корпусе, при трехфазном напряжении устанавливаются три таких трансформатора;
  • один корпус содержит трансформатор для преобразования всех трех фаз.

Трехфазный трансформатор напряжения НАМИ

Первичные обмотки трехфазных трансформаторов соединяются в звезду.

Вторичных обмоток у трансформаторов напряжения несколько:

  • обмотка для приборов учета, имеющая класс точности 0,5s;
  • обмотка для измерительных приборов – класс точности 0,5;
  • обмотка для устройств релейной защиты – класс 10Р;
  • обмотка для разомкнутого треугольника – класс 10Р.

Класс точности имеет значение при учете и измерениях. Но есть еще один нюанс: измерительная обмотка трансформатора работает в заявленном классе точности, если не превышена допустимая нагрузка на нее. Поэтому, вместе с классом, на бирке трансформатора указывается допустимая мощность, превышать которую нельзя.

Трансформатор напряжения НОМ-10

Еще один фактор, изменяющий класс точности – сопротивление соединительных проводников. Если прибор учета или амперметр находится вдали от трансформатора напряжения и подключен контрольным кабелем с жилами недостаточного сечения, то значение напряжения на нем будет меньше, чем на трансформаторе.

Выводы вторичной обмотки трансформатора напряжения, используемого для коммерческого учета, закрывают крышкой и пломбируют.

Первичные обмотки трансформаторов напряжения защищают предохранителями. Для защиты вторичных обмоток раньше тоже применяли предохранители, но теперь их заменили автоматические выключатели.

А теперь – вспомним теорию в начале статьи. Основная опасность при работе на трансформаторах напряжения состоит в явлении обратной трансформации. Если по каким-то причинам на вторичную обмотку попадет напряжение 100 В, то первичная окажется под номинальным напряжением электроустановки. Работающие в ячейке люди окажутся под напряжением. Поэтому при выводе в ремонт трансформатора напряжения принимают меры. Исключающие обратную трансформацию.

Зачем нужны трансформаторы тока

Одна из причин, из-за которых в электроустановках выше 1000 В устанавливают трансформаторы тока – та же, что и для трансформаторов напряжения. Невозможно обеспечить изоляцию цепей для подключения приборов.

Но есть дополнительные факторы, вынуждающие использовать их и в электроустановках выше 1000 В:

  • максимальный ток, на который рассчитаны электросчетчики прямого включения – 100 А. Токи выше 100 А требуется понизить.
  • включение амперметров последовательно с нагрузкой снижает надежность электроснабжения;
  • вольтметр подключается к шинам через предохранители или автоматический выключатель, выводы амперметра защитить невозможно. Ток короткого замыкания в амперметре равен току КЗ на шинах. Ошибки в эксплуатации приводят к тяжелым последствиям, а неисправности прибора выводят его из строя навсегда. Поэтому и требуется выполнить гальваническую развязку амперметра с сетью.
  • Заменить амперметр прямого подключения можно, только отключив нагрузку.

Принцип действия и конструкция трансформаторов тока

Трансформатор тока тоже имеет первичную и вторичную обмотку. Но особенность его в том, что первичная обмотка имеет один или несколько витков, а в большинстве изделий представляет собой шину, проходящую через корпус трансформатора. Вариант – трансформаторы, не имеющие собственной первичной обмотки. Они надеваются на шину с измеряемым током или через них пропускается провод, жила кабеля.

Варианты конструктивного исполнения трансформаторов тока до 1000 В

Вторичная обмотка у трансформатора тока на напряжение до 1000 В одна, но у высоковольтных их – минимум две, но бывает и больше. Работает он аналогично повышающему трансформатору, поэтому – все, что сказано в начале статьи о соотношении токов в них для него справедливо.

Номинальный ток вторичной обмотки трансформатора тока всегда равен 5 А, на какой бы ток не была рассчитана первичная. Классы точности обмоток для подключения аппаратуры различаются так же, как и у трансформаторов напряжения.

Но вот подключить к трансформатору тока, используемому для учета электроэнергии, ничего больше не получится. По правилам, кроме счетчика, там не должно быть ничего. И если для аппаратов выше 1000 В это требование легко выполнить (один трансформатор имеет несколько обмоток), то для электроустановок до 1000 В при необходимости устанавливают по два трансформатора на одну фазу: один – для учета, другой – для всего остального (амперметры, ваттметры, устройства защиты, компенсация реактивной мощности). Выводы вторичной обмотки для коммерческого учета у всех трансформаторов закрываются крышкой и пломбируются.

Установка трансформаторов тока в ячейке выше 1000 В

Трансформатор тока должен работать в замкнутой на нагрузку или накоротко вторичной обмоткой. Иначе на ней наводится ЭДС далеко не безопасной величины как для людей, так и для электрооборудования. При обрыве во вторичных цепях можно получить смертельный удар током, даже проведя рукой рядом с клеммами амперметра или счетчика. А электронные схемы на входе приборов выйдут из строя под действием высокого напряжения.

Поэтому для замены амперметров и электросчетчиков в токовых цепях устанавливают специальные клеммы, на которых перед демонтажем прибора обмотку трансформатора закорачивают. Для приборов учета рядом устанавливают клеммы для отключения цепей напряжения. Это функции совмещены в специальном устройстве, называющимся «колодка клеммная измерительная». Для коммерческих цепей учета эти коробки пломбируются, для чего винт, крепящий ее крышку, имеет прорезь в головке (как у винтов крепления крышки корпуса электросчетчика).

Видео про трансформаторы тока

Почему нельзя размыкать вторичную обмотку трансформатора тока и зачем ее обязательно заземлять? Попутно вы узнаете о технических характеристиках и конструкции трансформаторов тока, особенностях их применения.

Устройство и принцип работы силового трансформатора

Электроэнергия является одним из необходимых ресурсов. Без нее жизнь человека была бы лишена многих удобных вещей. Но напряжение в магистральных сетях не всегда соответствует требуемому потребителем. Поэтому на распределительных станциях используется специальное оборудование, работа которого заключается в изменении параметров и передаче электроэнергии пользователям.

Одними из таких приборов являются трансформаторы. Они бывают нескольких типов и способны решать различные задачи. В этой статье будет рассмотрен один из самых распространенных – силовой. Что представляет собой устройство силового трансформатора и где он применяется? Для решения каких задач он необходим? Вот что следует узнать, прежде чем приобретать такое оборудование.

Область применения

Современная электроэнергетика не сможет обходиться без приборов, используемых для преобразования энергии в магистральных сетях и установках, занимающихся ее приемом и распределением. Благодаря их появлению удалось значительно сократить расход цветных металлов и снизить потери. Но чтобы оборудование работало эффективно необходимо предварительно выполнить расчет потерь в силовом трансформаторе. Сделать это можно как самостоятельно, так и при помощи специалистов.

Силовые трансформаторы применяются на высоковольтных линиях и распределительных станциях. Они стали необходимым элементом во многих отраслях промышленности, где необходимо преобразование или распределение электроэнергии:

  • В схемах включения вентилей;
  • Для сварки;
  • Для питания электротермических установок;
  • Для цепей с электроизмерительными и другими приборами.

Устройство и принцип действия

Чтобы понять, как работает такой прибор необходимо изучить его комплектацию. В устройство силового трансформатора включены как основные части, так и дополнительные детали.

К первым относятся:

  • Магнитопровод;
  • 2 или 3 обмотки;
  • Расширитель;
  • Корпус;
  • Входы;
  • Изоляционные элементы.

Магнитопровод представлен как система, выполненная из электромеханической стали. Эта часть устройства силового трансформатора служит основой для крепления различных деталей. Обмотки – это часть электроцепи. Они изготавливаются из провода и изоляции. Кабель может быть медном или алюминиевым. В конструктивном плане обмотки – это последовательные катушки. Их фазы допускается соединять двумя способами:

Магнитопровод с обмотками находится в баке с минеральным маслом. Эта конструкция называется силовым трансформатором. Она может оснащаться радиатором, предназначенным для отвода тепла. Некоторые модели таких устройств имеют в своей конструкции также защитные системы. Обычно оборудование этого класса устанавливаются на улице.

Принцип действия силового трансформатора базируется на физическом законе электромагнитной индукции. Он заключается в следующем. Подсоединение обмотки устройства к электросети приводит к образованию магнитного потока. Он индуцирует ЭДС в другой обмотке прибора. Такой принцип работы объясняется наличием магнитной связи в приборе.

Классификация установок

Деление оборудования на классы зависит от различных параметров.

Оно может осуществляться по:

  1. Назначению;
  2. Способу установки;
  3. Числу ступеней;
  4. Типу изоляции;
  5. Номинальному напряжению.

Исходя из особенностей использования приборы бывают:

Причем первые подразделяются на трансформаторы тока и напряжения.

Смотрим видео, принцип работы и виды трансформаторов:

Что касается установки, то такое оборудование может быть расположено не только в закрытых помещениях, но и на улице. Поэтому исходя из этого параметра различают приборы следующих типов:

Изоляция обмоток у трансформаторов может быть, как сухой, так и бумажно-масляной или компаундной. Имеются отличия и в числе ступеней. В зависимости от этого параметра устройства делятся на:

Еще одной отличительной чертой различных моделей может быть номинальное напряжение. Согласно его значению, трансформаторы классифицируются на низко- и высоковольтные.

Кроме того, силовые устройства могут подключаться к одно или трехфазным электросетям.

Высоковольтные трансформаторы чаще всего имеют масляное охлаждение. Приборы этой серии отличаются высоким КПД и хорошими показателями защиты от перегрева. Они требуют минимального обслуживания в процессе эксплуатации.

По конструктивному исполнению силовые трансформаторы делятся на имеющие следующие типы вводов:

  • С главной изоляцией фарфоровой покрышки;
  • С маслобарьерной;
  • С бумажно-масляной;
  • С полимерной.
  • Конденсаторные проходные;

Характеристики и расчет трансформатора

Обычно основные параметры прибора указываются в технической документации, входящей в его комплектацию. Для трансформаторов таковыми являются:

  • Мощность и напряжение (номинальные);
  • Максимальный ток обмотки;
  • Габариты;
  • Масса.

Рассмотрим более подробно, что они обозначают. Номинальная мощность устройства рассчитывается и указывается производителем. Она выражается в киловольт-амперах.

Номинальное напряжение состоит из первичного, на которое рассчитана соответствующая обмотка и вторичного, измеряемого на зажимах. Величина этого параметра может изменяться до 5% в сторону уменьшения или увеличения. Определить ее можно выполнив упрощенный расчет силового трансформатора.

Смотрим видео, делаем правильный расчет:

Номинальные мощность и ток прибора должны соответствовать существующим ГОСТам. Сегодня выпускаются сухие модели, у которых этот показатель может иметь следующее значение:

Мощность прибора обычно указывается в паспорте прибора, а зная ее можно вычислить номинальное значение тока. Для этого используется следующая формула:

I=S√3U, где величины S и U обозначают номинальную мощность и напряжение.

Исходя из того для какой из обмоток рассчитывается значение тока будут изменяться и входящие в формулу величины. Расчет мощности силового трансформатора по нагрузке лучше доверить специалистам. Это позволит избежать неприятных моментов в процессе эксплуатации.

Кроме этого номинальными напряжениями считают значение линейной величины при холостом ходе на обеих обмотках. Значения токов рассчитываются по мощности прибора. Выбирая оборудование следует учитывать, что расчет силового тороидального трансформатора будет несколько отличаться от приведенного выше. Найти информацию по этому вопросу можно в сети.

Особенности монтажа и эксплуатации

Большинство моделей силового оборудования имеют значительный вес. Поэтому на место установки они доставляются специальным транспортом. Причем поставка оборудования осуществляется в собранном виде и полностью готовым к включению.

Смотрим видео, запуск и диагностика оборудования:

Монтаж прибора осуществляется на заранее подготовленный фундамент или в специальное помещение. Чтобы при установке устройства не образовывались воздушные мешки под крышкой бака со стороны расширите под катки укладывают стальные пластинки. Их толщина должна быть такой, чтобы получился подъем в 1% по узкой и 1,5% по широкой стороне трансформатора. Длина прокладок начинает от 150 мм. Если вес прибора не превышает 2 тонн, то он устанавливается непосредственно на фундамент. Его корпус при этом обязательно присоединяется к сети заземления.

Однако, следует помнить, что перед установкой прибор проходит испытания в лабораторных условиях. В процессе проведения этих работ производят измерение коэффициента трансформации, проверку качественного выполнения соединений. А также испытывают устройство повышенным напряжением изоляции, проверяют соответствие трансформаторного масла.

После доставки на объект прибор подвергается внешнему осмотру. При этом обращают внимание на отсутствие протечки масла, посторонних шумов в процессе работы. Проверяется состояние проходных изоляторов и контактных соединений на предмет из нагрева.

После запуска трансформатора необходимо периодически осуществлять контроль температуры. Измерения выполняют при помощи стеклянных термометров. Они погружаются в специальную гильзу, расположенную на крышке прибора. Температура здесь не должна превышать 95°C.

Чтобы избежать аварийных ситуаций в работе трансформатора необходимо регулярно замерять нагрузки. Это позволит определить перекосы по фазам, ведущие к искажению напряжений. Осмотр оборудования без его отключения должен выполняться каждый полгода. Но в зависимости от состояния прибора сроки могут изменяться.

Измерительные трансформаторы напряжения.

Трансформаторы напряжения предназначены для понижения высокого напряжения, подаваемого на их вход, до пропорционального напряжения, уровень которого соответствует номинальному напряжению включаемых на ТН измерительных приборов и устройств релейной защиты и автоматики. Кроме того, ТН отделяет цепи измерения, релейной защиты и автоматики от цепей высокого напряжения.

Первичной обмоткой ТН называется обмотка, к которой прикладывается напряжение, подлежащее преобразованию. Вторичная (основная) обмотка служит в основном для измерения. Вторичная (дополнительная) обмотка используется для защитных и сигнальных устройств.

Трансформаторы напряжения классифицируются по следующим признакам:

  • 1) по числу фаз (однофазные и трехфазные);
  • 2) числу обмоток (двухобмоточные и трехобмоточные);
  • 3) классу точности (по допускаемым погрешностям);
  • 4) способу охлаждения (масляные и сухие);
  • 5) конструктивному исполнению (О — однофазные, Т — трехфазные, 3 — защищенные, В — водозащищенные, А — антирезо- нансные, П — со встроенным предохранителем, Г — герметичные, 3 — заземляемые);
  • 6) виду изоляции (Л — литая, С — воздушно-бумажная, К — залитая битумным компаундом, Ф — фарфоровое покрытие, М — масляная, Г — газовая).

Особенностью ТН является их малая мощность при высоком напряжении первичной обмотки, т.е. это маломощные понижающие трансформаторы, имеющие всегда большой коэффициент трансформации. Кроме того, ТН должны обладать малым падением напряжения в первичной и вторичной обмотках, чтобы иметь меньшие погрешности коэффициента трансформации (погрешность напряжения) и угла сдвига между векторами первичного и вторичного напряжений (угловая погрешность).

Примеры обозначения ТН НОЛП — трансформатор напряжения, однофазный, с литой изоляцией, со встроенным защитным предохранителем; НТМИ — трансформатор напряжения, трехфазный, масляный, с обмоткой для контроля изоляции сети.

К основным параметрам ТН относятся следующие:

  • • номинальные напряжения первичной и вторичной обмоток Ux , U2 , указанные на его щитке;
  • • номинальный коэффициент трансформации А’,, = U. /Н ;
  • • класс напряжения ТН — это класс напряжения его обмотки вы- сокого напряжения (3, 6, 10, 15, 20, 24, 27, 35, ПО, 150, 220, 330, 500, 750 кВ); на вторичной обмотке ТН применяются напряжения 100, 100/3, 100/3;
  • • номинальная мощность ТН, представляющая собой значение полной мощности (в вольт-амперах при определенном коэффициенте мощности) вторичной цепи при номинальном вторичном напряжении, при котором ТН удовлетворяет требованиям класса точности. Номинальные мощности ТН указаны на щитке, причем ТН имеет несколько значений мощности, соответствующих различным классам точности; чем выше класс точности данного ТН (т.е. чем меньше его погрешности), тем меньше его номинальная мощность.

Часто вместо номинальной мощности ТН указывается его номинальная нагрузка, под которой подразумевается наибольшая нагрузка, когда погрешности ТН не выходят за допустимые пределы, установленные для ТН рассматриваемого класса.

Номинальные мощности ТН для любого класса точности выбирают из ряда 10, 15, 25, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 800, 1000, 1200 ВА. Кроме того, ТН имеет максимальную мощность, т.е. длительную полную мощность при номинальном первичном напряжении, вне классов точности, при которой превышение температуры всех его частей не выходит за пределы, предусмотренные ГОСТ.

Трансформаторы напряжения должны удовлетворять определенным классам точности.

Класс точности — это условное обозначение, приписываемое трансформаторам, погрешности которых при заданных условиях остаются в определенных пределах. Класс точности обозначается числом, которое равно предельно допустимой погрешности напряжения в процентах номинального.

Погрешность напряжения — это погрешность, которую вносит ТН при измерении напряжения вследствие того, что действительный коэффициент трансформации не равен номинальному. Погрешность напряжения возникает в основном из-за потерь в магнитопроводе на его перемагничивание, вихревых токов и нагрева обмоток. Это погрешность значения вторичного напряжения.

Угловая погрешность — это угол между векторами первичного и вторичного напряжений. Угловая погрешность считается положительной, если вектор вторичного напряжения опережает вектор первичного и наоборот.

При значении первичного напряжения, подведенного к ТН для зашиты, равном 0,02 номинального, предельные значения допускаемых погрешностей должны быть увеличены в два раза. При значении первичного напряжения, подведенного к ТН для защиты, равном 0,05, 1,5 или 1,9 номинального, предельные значения допускаемых погрешностей (по согласованию между разработчиком и заказчиком) могут быть увеличены в два раза. В стандартах на ТН конкретных типов должны быть указаны допустимые значения погрешностей при значениях напряжений 0,02; 0,05; 1,5 и 1,9 номинального.

Разработчики ТН обычно указывают номинальную мощность, подразумевая под ней максимальную нагрузку, которую может питать ТН в гарантированном классе точности.

Трансформаторы напряжения применяются в цепях переменного тока при напряжении выше 220 В для присоединения измерительных приборов: вольтметров, ваттметров, частотомеров, счетчиков и различных реле управления и защиты. По мере увеличения числа приборов, присоединенных к вторичной обмотке ТН, сопротивление вторичной цепи уменьшается (поскольку приборы включены параллельно), однако нагрузка ТН увеличивается.

При определении вторичной нагрузки сопротивление проводов от ТН до приборов, установленных на соответствующих панелях щита управления, не учитывают, так как это сопротивление мало в сравнении с сопротивлением приборов. С другой стороны, сопротивление проводов создает дополнительную потерю напряжения; при этом напряжение у зажимов измерительных приборов уменьшается, а погрешность измерения увеличивается. Согласно ПУЭ потеря напряжения в проводах к счетчикам не должна превышать 0,5%, а в проводах к щитовым измерительным приборам — 3% [12]. Обычно эти потери напряжения меньше. При определении потерь напряжения в проводах учитывают только их активное сопротивление. Из условия механической прочности сечение проводов не должно быть меньше 1,5 мм 2 для медных проводов и 2,5 мм 2 для алюминиевых.

Измерительные ТН, предназначенные для присоединения счетчиков коммерческого учета электроэнергии, должны иметь класс точности 0,5 или 0,5S. Для присоединения щитовых измерительных приборов и счетчиков технического учета электроэнергии используют ТН класса точности 1,0. Требования, предъявляемые к ТН для релейной защиты, зависят от вида зашиты, но, как правило, применяют ТН классов точности 1,0 или 3,0.

Для повышения надежности работы системы электроснабжения в цепь первичной обмотки ТН (для ТН, как правило, до 35 кВ включительно) включают плавкий предохранитель и токоограничивающее сопротивление для того, чтобы в случае неисправности ТН он не оказался причиной аварии. Предохранители, установленные во вторичной цепи, служат для защиты ТН от возможных коротких замыканий в этой цепи.

Выбор типов ТН осуществляют в соответствии с измерительными приборами и реле, подлежащими присоединению к ним. Далее рассчитывают ожидаемую нагрузку ТН и проверяют погрешности.

Каждый электрик должен знать:  Транзисторные мультивибраторы
Добавить комментарий