Меню

Силовой трансформатор сквозной ток

Силовой трансформатор: формулы для определения мощности, тока, uk%

Силовой трансформатор представляет собой сложную систему, которая состоит из большого числа других сложных систем. И для описания трансформатора придумали определенные параметры, которые разнятся от машины к машине и служат для классификации и упорядочивания.

Разберем основные параметры, которые могут пригодиться при расчетах, связанных с силовыми трансформаторами. Данные параметры должны быть указаны в технических условиях или стандартах на тип или группу трансформаторов (требование ГОСТ 11677-85). Сами определения этих параметров приведены в ГОСТ 16110.

Номинальная мощность трансформатора — указанное на паспортной табличке трансформатора значение полной мощности на основном ответвлении, которое гарантируется производителем при установке в номинальном месте, охлаждающей среды и при работе при номинальной частоте и напряжении обмотки.

Числовое значение мощности в кВА изначально выбирается из ряда по ГОСТ 9680-77. На изображении ниже приведен этот ряд.

ряд мощностей трансформаторов по ГОСТ 9680

Значения в скобках принимаются для экспортных или специальных трансформаторов.

Если по своим характеристикам оборудование может работать при разных значениях мощностей (например, при различных системах охлаждения), то за номинальное значение мощности принимается наибольшее из них.

К силовым трансформаторам относятся:

  • трехфазные и многофазные мощностью более 6,3 кВА
  • однофазные — более 5 кВА

Номинальное напряжение обмотки — напряжение между зажимами трансформатора, указанное на паспортной табличке, на холостом ходу.

Номинальный ток обмотки — ток, определяемый мощностью, напряжением обмотки и множителем, учитывающим число фаз. То есть если трансформатор двухобмоточный, то мы будем иметь ток с низкой стороны и ток с высокой стороны. Или же ток, приведенный к низкой или высокой стороне.

Напряжение короткого замыкания — дадим два определения.

Приведенное к расчетной температуре линейное напряжение, которое нужно подвести при номинальной частоте к линейным зажимам одной из обмоток пары, чтобы в этой обмотке установился ток, соответствующий меньшей из номинальных мощностей обмоток пары при замкнутой накоротко второй обмотке пары и остальных основных обмотках, не замкнутых на внешние цепи

Взято из ГОСТ 16110

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

Источник — Электрооборудование станций и подстанций

Определились с основными терминами, далее разберем как определить мощность, ток и сопротивление трансформатора на примере:

ТМ-750/10 с номинальными напряжениями 6 кВ и 0,4 кВ. Ток с высокой стороны будет 72,2 А, напряжение короткого замыкания — 5,4%. Определим ток из формулы определения полной мощности:

формула мощности силового трансформатора и определение тока

Так что, если недобрали данных для расчетов, всегда можно досчитать. Но это рассмотрен случай двухобмоточного Т.

Чтобы определить сопротивление двухобмоточного трансформатора в именованных единицах (Ом), например, для расчета тока короткого замыкания, воспользуемся следующими выражениями:

формула определения сопротивления трансформатора в именованных единицах

  • x — искомое сопротивление в именованных единицах, Ом
  • xT% — относительное сопротивление, определяемое через uk% (в случае двухобмоточных эти числа равны), отн.ед.
  • Uб — базисное напряжение, относительно которого мы ведем наш расчет (более подробно будет рассмотрено в статье про расчет токов КЗ), кВ
  • Sном — номинальная мощность, МВА

В формуле выше важно следить за единицами измерения, не спутать вольты и киловольты, мегавольтамперы с киловольтамперами. Будьте начеку.

Формулы для расчета относительных сопротивлений обмоток (xT%)

В двухобмоточном трансформаторе все просто и uk=xt.

определение xt% двухобмоточного трансформатора

Трехобмоточный и автотрансформаторы

В данном случае схема эквивалентируется в три сопротивления (по секрету, одно из них частенько бывает равно нулю, что упрощает дальнейшее сворачивание).

определение xt% трехобмоточного и автотрансформатора

Трехфазный у которого НН расщепленная

Частенько в схемах ТЭЦ встречаются данные трансформаторы с двумя ногами.

определение xt% трехфазного Т с разветвленной низкой стороной

В данном случае всё зависит от исходных данных. Если Uk дано только для в-н, то считаем по верхней формуле, если для в-н и н1-н2, то нижней. Схема замещения представляет собой звезду.

Группа двухобмоточных однофазных трансформаторов с обмоткой низшего напряжения, разделенной на две или на три ветви

определение xt% однофазных Т с низкой стороной на 2 или 3 ветви

Хоть внешне и похоже на описанные выше, и схемы замещения подобны, однако, формулы будут немного разные.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Источник

Устройство и принцип действия силовых трансформаторов

Электротехнический агрегат, имеющий две, три или больше обмоток, статически устанавливается в электросеть. Силовой трансформатор изменяет переменное напряжение и ток без отклонения частоты. Преобразователь, применяемый во вторичных источниках питания, называют понижающим устройством. Повышающие конструкции увеличивают напряжение, используются в высоковольтных ЛЭП с большими мощностью, пропускной способностью и емкостью.

silovoy transformator

Область применения

В комплект установок, предназначенных для генерирования электричества, входят силовые трансформаторы. Электростанции используют энергию атома, органического, твердого или жидкого топлива, работают на газе или применяют силу водяного потока, но преобразователи выходных показателей подстанций необходимы для нормального функционирования потребительских и производственных линий.

Агрегаты устанавливают в сетях промышленных мощностей, сельских предприятий, на оборонных комплексах, разработках нефти и газа. Прямое назначение силового трансформатора — понижать и повышать напряжение и силу тока — используется для работы транспортной, жилищной, торговой инфраструктуры, сетевых распределительных объектов.

Основные детали и системы

Питающее напряжение и нагрузка подаются на вводы, которые располагаются на внутренней или наружной колодке для клемм. Контакт закрепляется болтами или специальными соединителями. В масляных агрегатах вводы устраиваются снаружи по сторонам бака или на крышке съемного корпуса.

Передача от внутренних обмоток идет на гибкие демпферы или резьбовые шпильки из цветных металлов. Силовые трансформаторы и их корпуса изолируются от шпилек фарфоровым или пластиковым слоем. Зазоры устраняются прокладками из материала, стойкого к действию масел и синтетических жидкостей.

Охладители снижают температуру масла из верхней области бака и передают его в боковой нижний слой. Остужающее устройство силового масляного трансформатора представлено:

  • внешним контуром, снимающим тепло с носителя;
  • внутренней цепью, нагревающей масло.

Охладители бывают разных видов:

  • радиаторы — совокупность плоских каналов со сваркой на торце, расположенных в пластинах для сообщения между нижними и верхними коллекторами;
  • гофрированные резервуары — ставятся в мало- и среднемощных агрегатах, являются одновременно емкостью для понижения температуры и рабочим баком со складчатой поверхностью стенок и нижней коробкой;
  • вентиляторы — ими оборудуются большие трансформаторные модули для принудительного охлаждения потока;
  • теплообменники — применяют в больших узлах для перемещения синтетических жидкостей с помощью насоса, т. к. организация естественной циркуляции требует много места;
  • водно-масляные установки — трубчатые теплообменники по классической технологии;
  • циркуляционные насосы — герметичные конструкции с полным погружением двигателя при отсутствии сальниковых прокладок.

Оборудование для трансформации напряжения снабжается регулирующими устройствами для изменения числа рабочих витков. Вольтаж на вторичной обмотке модифицируется с помощью переключателя количества спиралей или устанавливается болтовым соединением при выборе расположения перемычек. Так подсоединяются выводы заземленного или обесточенного трансформатора. Регулирующие модули преобразуют напряжение в небольших диапазонах.

В зависимости от условий переключатели количества спиралей делят на виды:

  • устройства, работающие при выключенной нагрузке;
  • элементы, функционирующие при замыкании вторичной обмотки на сопротивление.

Навесное оборудование

Газовое реле располагается в соединительной трубке между расширительным и рабочим баками. Прибор предупреждает разложение изолирующей органики, масла при перегреве и небольшие повреждения системы. Устройство реагирует на газообразование при неполадках, подает тревожный сигнал или полностью отключает систему в случае короткого замыкания или опасного понижения уровня жидкости.

Вверху бака в карманах ставят термопары для измерения температуры. Они работают по принципу математического расчета для выявления наиболее разогретой части агрегата. Современные датчики создаются на основе технологии оптоволокна.

Узел беспрерывной регенерации используется для восстановления и очистки масла. В результате работы в массе образуется шлак, в нее попадает воздух. Устройства регенерации бывают двух типов:

  • термосифонные модули, использующие естественное перемещение нагретых слоев вверх и прохождение через фильтр, последующее опускание охлажденных потоков на дно бака;
  • адсорбционные установки качества принудительно перекачивают массу через фильтры насосом, располагаются отдельно на фундаменте, используются в схемах преобразователей больших габаритов.

Модули для защиты масла представляют собой расширительный бак открытого типа. Воздух над поверхностью массы пропускается через поглотители влаги с силикагелем. Адсорбирующее вещество при максимальной влажности становится розовым, что служит сигналом к его замене.

Вверху расширителя устанавливают масляный затвор. Это прибор для снижения влажности воздуха, работающий на трансформаторном сухом масле. Модуль с помощью патрубка соединяется с расширительным баком. Вверху приваривается емкость с внутренним разделением в виде нескольких стенок по форме лабиринта. Воздух пропускается через масло, отдает влагу, затем очищается силикагелем и поступает в расширитель.

Контролирующие устройства

Прибор для сброса давления предупреждает аварийный скачок напора из-за короткого замыкания или сильного разложения масла и предусмотрен в конструкции мощных агрегатов в соответствии с ГОСТ 11677-1975. Устройство выполняется в виде сбрасывающей трубы, располагающейся под наклоном к трансформаторной крышке. На конце находится герметичная мембрана, способная моментально раскладываться и пропускать выхлоп.

Кроме этого, в трансформаторе устанавливаются и другие модули:

  1. Датчики уровня масла в баке, снабжены циферблатом или выполнены в виде стеклянной трубки сообщающихся емкостей, ставят на торце расширителя.
  2. Встроенные трансформаторы устраивают внутри агрегата или недалеко от заземляющего рукава на стороне изоляторов проходного типа или на шинах с низким вольтажом. В этом случае не нужно большое число отдельных преобразователей на подстанции с внутренней и внешней изоляцией.
  3. Детектор горючих примесей и газов выявляет водород в масляной массе и выдавливает его сквозь мембрану. Прибор показывает начальную степень газообразования до того, как концентрированная смесь заставит действовать контролирующее реле.
  4. Расходомер контролирует потери масла в подстанциях, работающих по принципу принудительного снижения температуры. Прибор измеряет разницу напора и определяет давление с двух сторон от возникшего препятствия в потоке. В агрегатах, работающих на водяном охлаждении, расходомеры считывают потребление влаги. Элементы снабжаются сигнализацией на случай аварии и циферблатом для определения показателей.
Читайте также:  Таблица проводимости тока материалов

silovoy-transformator

Принцип действия и режимы работы

Простой трансформатор снабжен сердечником из пермаллоя, феррита и двумя обмотками. Магнитопровод включает комплект ленточных, пластинчатых или формованных элементов. Он передвигает магнитный поток, возникающий под действием электричества. Принцип работы силового трансформатора заключается в преобразовании показателей силы тока и напряжения с помощью индукции, при этом постоянной остается частота и форма графика движения заряженных частиц.

В трансформаторах повышающего типа схема предусматривает повышенное напряжение на вторичной обмотке по сравнению с первичной катушкой. В понижающих агрегатах входной вольтаж выше выходного показателя. Сердечник со спиральными витками располагается в емкости с маслом.

При включении переменного тока на первичной спирали образуется переменное магнитное поле. Оно замыкается на сердечнике и затрагивает вторичную цепь. Возникает электродвижущая сила, которая передается подключенным нагрузкам на выходе трансформатора. Функционирование станции проходит в трех режимах:

  1. Холостой ход характеризуется разомкнутым состоянием вторичной катушки и отсутствием тока внутри обмоток. В первичной спирали течет электричество холостого хода, составляющее 2-5% номинального показателя.
  2. Работа под нагрузкой проходит с подключением питания и потребителей. Силовые трансформаторы показывают энергию в двух обмотках, работа в таком регламенте является распространенной для агрегата.
  3. Короткое замыкание, при котором сопротивление на вторичной катушке остается единственной нагрузкой. Режим позволяет выявить потери для разогрева обмоток сердечника.

Режим холостого хода

Электричество в первичной спирали равно значению переменного намагничивающего тока, вторичный ток показывает нулевые показатели. Электродвижущая сила начальной катушки в случае ферромагнитного наконечника полностью замещает напряжение источника, отсутствуют нагрузочные токи. Работа на холостом ходу выявляет потери на мгновенное включение и вихревые токи, определяет компенсацию реактивной мощности для поддержания требуемого вольтажа на выходе.

В агрегате без ферромагнитного проводника потерь на изменение магнитного поля нет. Сила тока холостого режима пропорциональна сопротивлению первичной обмотки. Способность противостоять прохождению заряженных электронов трансформируется при изменении частоты тока и размера индукции.

Работа при коротком замыкании

На первичную катушку поступает небольшое переменное напряжение, выходы вторичной спирали накоротко соединены. Показатели вольтажа на входе подбирают так, чтобы ток короткого замыкания соответствовал расчетному или номинальному значению агрегата. Размер напряжения при коротком замыкании определяет потери в катушках трансформатора и расход на противодействие материалу проводника. Часть постоянного тока преодолевает сопротивление и преобразуется в тепловую энергию, сердечник греется.

Напряжение при коротком замыкании рассчитывается в процентном отношении от номинального показателя. Параметр, полученный при работе в этом режиме, является важной характеристикой агрегата. Умножив его на ток короткого замыкания, получают мощность потерь.

Рабочий режим

При подсоединении нагрузки во вторичной цепи появляется движение частиц, вызывающее магнитный поток в проводнике. Оно направлено в другую сторону от потока, продуцируемого первичной катушкой. В первичной обмотке происходит разногласие между электродвижущей силой индукции и источника питания. Ток в начальной спирали повышается до того времени, когда магнитное поле не приобретет первоначальное значение.

Магнитный поток вектора индукции характеризует прохождение поля через выбранную поверхность и определяется временным интегралом мгновенного показателя силы в первичной катушке. Показатель сдвигается по фазе под 90˚ по отношению к движущей силе. Наведенная ЭДС во вторичной цепи совпадает по форме и фазе с аналогичным показателем в первичной спирали.

Источник

Силовые трансформаторы: определение, классификация и принцип работы

Наиболее распространенными электрическими устройствами в промышленности и в быту являются трансформаторы. Их назначение – передача мощности внутри несогласованной электрической цепи между ее различными схемами. Применяются в тех случаях, когда требуется понизить или повысить напряжение между источником энергии и потребителем. Также трансформаторы включены в схемы блоков питания, преобразующих переменный ток в постоянный. В основе работы трансформаторов лежит их способность передавать электроэнергию между контурами посредством магнитной индукции.

Силовые трансформаторы

Силовые трансформаторы — электромагнитные устройства, предназначенные для преобразования напряжений переменного тока, сохраняя при этом его частоту, а также для преобразования самой системы электроснабжения.

Конструкция и устройство силовых трансформаторов

Основной частью каждого силового трансформатора является его сердечник с несколькими обмотками, изготовленный из ферромагнитного материала. Как правило, это тонкие листы специального трансформаторного железа, обладающего магнитомягкими свойствами. Листы укладываются таким образом, чтобы форма стержней под обмотками в сечении была приближенной к кругу. Для повышения КПД устройства и снижения потерь, целые листы перекрывают стыки между отдельно взятыми пластинами.

Трансформаторная обмотка выполняется, как правило, из медного провода с прямоугольным или круглым сечением. Каждый виток изолирован от самого магнитопровода, а также от соседних витков. Для циркуляции охладителя, между обмотками и отдельными ее слоями предусматриваются технические пустоты.

Каждый трансформатор имеет как минимум две обмотки: первичную (на нее подается электрический ток) и вторичную (ток снимается после преобразования его напряжения).

Принцип работы

Принцип работы любого силового трансформатора заключается в явлении электромагнитной индукции. На первичную обмотку подается переменный ток, который образует в магнитопроводе переменный магнитный поток. Это происходит за счет его замыкания на магнитопроводе и образования сцепления между обмотками, индуцируя ЭДС. Нагрузка, подключенная ко вторичной обмотке, приводит к образованию в ней напряжения и тока.

Конструктивно, для получения любого напряжения на вторичной обмотке, используется необходимое соотношение витков между обмотками. Силовой трансформатор обладает свойством обратимости. Иными словами, он может быть использован и для повышения, и для понижения напряжения. В большинстве случаев силовой трансформатор применятся для решения определенных задач. Например, конкретно повышать или понижать напряжение. У повышающего трансформатора напряжение на первичной обмотке ниже, чем на вторичной.

Классификация силовых трансформаторов

В зависимости от класса напряжения и полной потребляемой мощности, силовые трансформаторы условно делятся на следующие категории:

До 100 кВА, до 35кВ;

100 – 1000 кВА, до 35кВ;

1000 – 6300 кВА, до 35кВ;

Более 6300кВА, до 35кВ;

До 32 000 кВА, 35 – 110 кВ;

32 000 – 80 000 кВА, до 330 кВ;

80 000 – 200 000 кВА, до 330 кВ;

Более 200 000 кВА, более 330 кВ.

Виды силовых трансформаторов

Силовые трансформаторы можно разделить на несколько видов, основываясь на следующих характеристиках и показателях:

Тип охлаждения. Различают сухие и масляные трансформаторы. Первый вариант имеет воздушное охлаждение, используется там, где повышены требования к экологии и пожаробезопасности. Второй вариант представляет собой корпус, заполненный маслом с диэлектрическими свойствами, в который погружен сердечник с обмотками;

Климатическое исполнение: наружные и внутренние варианты;

Количество фаз. Бывают трехфазные (наиболее распространенные) и однофазные;

Количество обмоток. Различают двухобмоточные и многообмоточные варианты;

Назначение: повышающие и понижающие.

Дополнительным критерием служит наличие или отсутствие регулятора выходного напряжения.

Элементы силового трансформатора

Конструкция силового трансформатора подразумевает наличие следующих элементов:

Силовые вводы – устройства, через которые подается нагрузка. Могут быть расположены внутри изделия или снаружи. Вводы изолированы различными специальными материалами, отличаются по типу изоляции и конструкции;

Охладители. Для мощных силовых трансформаторов предусматривается масляная система охлаждения. Охлаждение самого же масла производится посредством радиаторов, гофрированного бака, принудительной вентиляции, масляно-водных охладителей или циркуляционными насосами;

Регуляторы выходного напряжения – устройства, предназначенные для изменения коэффициента трансформации. Могут срабатывать как под действием определенной нагрузки, так и без нее (в зависимости от конструкции). По сути, регуляторы добавляют, либо уменьшают в обмотке количество ее витков.

Силовые трансформаторы могут быть оснащены дополнительным навесным оборудованием:

Газовое реле – устройство с функцией защиты. Если трансформатор работает нестабильно, масло разлагается на составляющие с выделением газа. Газовое реле либо отключает трансформатор, либо оповещает предупреждающими сигналами;

Индикаторы температуры – датчики, производящие замеры температуры масла;

Влагопоглотители – устройства, поглощающие образуемый под защитной крышкой конденсат, тем самым предотвращая его попадание в масло;

Система регенерации масла;

Автоматическая система защиты от повышения давления охладителя;

Индикатор уровня масла.

Параметры силового трансформатора

Номинальная мощность. Для трансформатора с двумя обмотками параметр равен мощности каждой из них. Для трехобмоточного варианта с разной мощностью обмоток параметр равен большему из показателей;

Номинальное напряжение обмоток – характерный параметр для холостой работы;

Номинальный ток – показатель, при котором разрешается длительная эксплуатация устройства;

Напряжение короткого замыкания — характеристика полного сопротивления обмоток.

Потери короткого замыкания;

Ток холостого хода – потери материала магнитопровода (реактивные и активные);

Потери тока холостого хода;

Как выбрать силовой трансформатор

Выбор силового трансформатора для эксплуатации на предприятиях основан на подборе мощности, а также в соответствии с требованиями к надежности питания. Чтобы обеспечить бесперебойное питание, в некоторых случаях требуется установка нескольких трансформаторов. Мощность каждого устройства подбирается таким образом, чтобы при выходе его из строя, другие устройства были способны взять на себя функции этого недостающего звена, с учетом возможных перегрузок.

Еще один важный критерий – наличие защиты:

От внутренних повреждений. Обеспечивается устройствами, контролирующими наличие газов, температуру, давление и уровень масляного охладителя;

От перегрузок. Используется так называемая дифференциальная защита, когда на каждой фазе установлены трансформаторы тока.

Ремонт и техническое обслуживание

Надежность силовых трансформаторов напрямую зависит от качества и своевременности их обслуживания. Устройства, установленные в помещениях, где работает персонал предприятия, подвергаются ежедневному осмотру с контролем показателей уровня масла, состояния поглотителя и устройств регенерации. Кроме того, проверяется целостность корпуса и основных элементов. Трансформаторы в помещениях без персонала осматриваются раз в месяц, а трансформаторные пункты – дважды в год.

Внеплановый осмотр силового трансформатора и его систем защиты проводится при резком изменении температуры окружающего воздуха, а также при аварийных режимах. Периодическому обслуживанию подвергаются и устройства регулировки напряжения. Причина – окисление контактных групп, что приводит к возрастанию их переходного сопротивления. Перед сезонными изменениями нагрузки (обычно дважды в год) устройство отключается от потребителей и питания, после чего регулятор напряжения переводится последовательно во все возможные положения. Процедура способствует разрушению пленки окислов.

Читайте также:  Ротор синхронного электродвигателя представляет собой электромагнит возбуждаемый постоянным током

Лабораторный анализ масла производится каждый год при капитальном ремонте. Если масло не удовлетворяет требованиям при визуальном осмотре (цвет) или по данным обследования, производится его замена или доливка.

Источник

СИЛОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

Силовые трансформаторы предназначены для снижения (понижающие трансформаторы) или повышения уровня напряжения (повышающие трансформаторы). Первые используются с целью снижения напряжения до уровня, на котором работают электроприёмники, на подстанциях потребителей, например, главных понизительных подстанциях потребителей (ГПП), а вторые – на электростанциях с целью повышения напряжения, на котором работают генераторы, до уровня, экономически целесообразного для передачи потребителям с помощью воздушных и кабельных линий.

На рис. 1 в качестве примера на электростанции (ЭС), показан повышающий двухобмоточный трансформатор Т1, имеющий номинальные напряжения обмоток (сторон): низшего напряжения (НН) Uнн = 10,5 кВ, равное номинальному напряжению генератора Uгн = 10,5 кВ, и высшего напряжения Uвн = 121 кВ. На ГПП установлен понижающий двухобмоточный трансформатор Т2, имеющий номинальные напряжения обмоток (сторон):

· высшего напряжения Uвн = 115 кВ;

· низшего напряжения Uнн = 10,5 кВ.

В качестве силовых трансформаторов на ГПП используют:

· трансформаторы с расщеплённой обмоткой;

· трёхобмоточные трансформаторы (при напряжении 200 или 110 кВ, 35 кВ, 10 или 6 кВ).

Для связи электрических сетей напряжением 110 кВ и выше используют автотрансформаторы.

Условные графические обозначения трансформаторов на однолинейных схемах показаны на рис. 2.

Обозначение трансформаторов состоит из буквенной и цифровой частей.

· Трансформатор – нет символа; автотрансформатор – буква А (первая);

· Число фаз: О – однофазный, Т – трёхфазный.

· Способ охлаждения (обычно вторая буква, за исключением трансформаторов с расщеплённой обмоткой):

С – сухой, т.е. естественное воздушное охлаждение;

М – естественное масляное;

Д – масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла;

ДЦ – с дутьем и принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители;

НДЦ – тоже с направленным потоком масла;

Ц – с принудительной циркуляцией масла через водяные охладители;

НЦ – тоже с направленным потоком масла.

двухобмоточный – нет символа;

расщеплённая обмотка – Р (после обозначения числа фаз до обозначения способа охлаждения).

· Способ регулирования коэффициента трансформации:

переключение без возбуждения (ПБВ) – нет символа;

регулирование под нагрузкой (РПН) – Н;

ВР – вольтодобавочный регулирующий;

ВЛ – вольтодобавочный последовательный;

· Первая цифра – номинальная мощность, кВА;

· Вторая цифра – класс напряжения обмотки высшего напряжения (ВН).

Например, ТДТН – 40000/110: силовой трёхобмоточный трансформатор, охлаждения Д, имеется встроенное устройство РПН, номинальные значения, мощность 40 МВА, напряжение стороны ВН 110 кВ.

Номинальные мощности трансформаторов стандартизированы. Например, 10; 16; 25; 40; 63; 100; 160; 250 МВА.

Номинальная мощность однофазного трансформатора равна 1/3 от мощности трёхвазного.

Стандартизованы группы соединения обмоток и схемы соединения:

· Y – соединение, так называемой соединение звездой, где все три обмотки соединены вместе одним концом каждой из обмоток в одной точке, называемой нейтральной точкой или звездой;

· D ( ) – соединение, так называемое дельта-соединение, или соединение треугольником, где три фазных обмотки соединены последовательно и образуют кольцо (или треугольник);

· Z – соединение, так называемое соединение зигзагом.

Группа соединения – соединение обмоток, характеризуемое сдвигом по фазе между векторами условных фазных ЭДС обмоток трансформатора.

Принято часовое обозначение групп, причём вектор ЭДС стороны ВН уподобляется минутной стрелке, а стороны НН или СН – часовой.

Стандартные группы соединений:

Индекс «0» означает, что нулевая точка звезды выведена наружу.

НАПРЯЖЕНИЕ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ДВУХОБМОТОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Под указанным термином понимают выраженное в процентах отношение к номинальному значению напряжения на зажимах первичной обмотки трансформатора при закороченной вторичной обмотке, по которой при этом проходит номинальный ток.

Схема для измерения напряжения короткого замыкания Uк% однофазного трансформатора приведена на рис. 4.

Пример. При измерении напряжения короткого замыкания Uк% силового трансформатора ТМ 1000/10 при токе во вторичной обмотке Iн = 1000 А, показание вольтметра, включённого на линейные зажимы обмотки ВН равно 368 В. Номинальное напряжение обмотки НН Uн.н = 400 В. Вычислить Uк%.

Номинальный ток обмотки НН трансформатора А.

Напряжение на зажимах обмотки НН короткозамкнутого трансформатора при номинальном токе в обмотке НН:

Напряжение короткого замыкания:

Если Uк% разделить на 100, то получим относительное номинальное сопротивление закороченного трансформатора:

Указанный параметр необходим для расчета токов КЗ.

ПРЕДЕЛЬНО ВОЗМОЖНЫЙ ТОК КЗ НА ЗАЖИМАХ ЗАКОРОЧЕННОГО ТРАНСФОРМАТОРА.

Предельно возможный ток КЗ имеет место при питании закороченного силового трансформатора от системы с сопротивлением Xc = 0. Тогда, в соответствии с рис. 5 б, ток КЗ на зажимах закороченной обмотки НН, выраженный в относительных единицах по отношению к номинальному току обмотки НН равен:

— ЭДС питающей системы, отн. ед.

— относительное номинальное сопротивление короткозамкнутого трансформатора, отн. ед.

Так как , то при

Учитывая, что , где — номинальный ток обмотки НН, получим выражение для предельно возможного тока трехфазного КЗ в обмотке НН:

Пример: Вычислить предельно возможный ток КЗ в закороченной обмотке силового трансформатора ТМ – 1000/10 с В. Напряжение короткого замыкания .

Номинальный ток обмотки НН А.

Предельно возможный ток КЗ на стороне НН А, ток КЗ превышает 26 кА.

Знание значения важно при выборе электрооборудования на стороне НН, так как оно определяет требования к оборудованию по токам КЗ (электродинамическая и термическая стойкость, а также коммутационная способность электрических аппаратов).

ПОСТРОЕНИЕ ВЕКТОРНЫХ ДИАГРАММ И СХЕМ СОЕДИНЕНИЯ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ.

Для трёхстержневых трансформаторов важно знать следующее положение: по каждому из стержней А, В, С магнитопровода проходят, соответственно, магнитные потоки ФА, ФВ, ФС, определяемые напряжениями, приложенными к первичным обмоткам, находящимся на этих стержнях, т. е. к обмоткам Ат-Х; Вт-Y; Ст-Z. При соединении указанных обмоток в звезду к ним приложены напряжения питающей сети UА, UB, UC, которые трансформируются, соответственно во вторичные обмотки ат-х; bт-y; cт-z. Путем соединения вторичных обмоток в звезду или треугольник можно получить различные группы соединения трансформатора.

Группа соединения ( ) (рис. 6, а).

Первичные обмотки трансформатора ; ; расположены соответственно, на стержнях А, В, С трансформатора соединены в звезду и включены на фазные напряжения UА, UB, UC (обозначены на векторной диаграмме А, В, С). На вторичных обмотках трансформатора ; ; наводятся ЭДС, начала и концы которых обозначены на векторной диаграмме как ; ; . При соединении начал векторов x, y, z (соединение обмоток в звезду) векторы и , и , и получаются параллельными и однонаправленными. Если выводам , , присвоить обозначения , то получается нулевая группа соединений .

Группа соединения (рис. 6, б).

Как и в предыдущем случае, первичные обмотки трансформатора ; ; расположены соответственно, на стержнях А, В, С трансформатора соединены в звезду и включены на фазные напряжения UА, UB, UC. На вторичных обмотках трансформатора ; ; наводятся ЭДС, начала и концы которых обозначены на векторной диаграмме как ; ; .

Возможны два варианта соединения вторичных обмоток трансформатора в треугольник, показаны на рис. 7. В случае (7,а) вывод соединяется с выводом и т.д. Этот вариант соответствует рис. 6,б. Очевидно, что если при этом вывод обозначить как , — как , — как , то будет получена группа соединения . При других обозначениях выводов вторичных обмоток будут получены группы соединений 3 или 7.

В случае 7,б могут быть реализованы группы соединения 1, 5, 9.

ТРАНСФОРМАТОРЫ С РАСЩЕПЛЁННОЙ ОБМОТКОЙ

Эти трансформаторы получили широкое распространение на ГПП систем электроснабжения промышленных предприятий и городов, начиная с номинальной мощности .

Применение трансформаторов с расщеплённой обмоткой объясняется их двумя достоинствами:

1. Уменьшается ток КЗ в сети НН.

2. Повышенное остаточное напряжение на выводах расщеплённой обмотки при КЗ на выводах другой расщеплённой обмотки.

Отличительной особенностью трансформаторов с расщеплённой обмоткой является ослабленная магнитная связь между расщепленными обмотками. Ослабление указанной связи достигается за счёт расщепления первичной обмотки трансформатора на две части и расположения вторичных обмоток по высоте стержня магнитопровода, как показано на рис. 8.

Из рис. 8,б видно, что обмотки и , а также и имеют хорошую магнитную связь и, следовательно, малое индуктивное сопротивление рассеяние при передаче мощности со стороны ВН в обмотки НН1 и НН2. При передаче мощности из обмотки НН1 в НН2 (или наоборот) трансформатор имеет повышенное индуктивное сопротивление рассеяния, обусловленное их расположением относительно друг друга.

ПАРАМЕТРЫ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА С РАСЩЕПЛЁННОЙ ОБМОТКОЙ (ТРО)

Трансформатор с расщеплённой обмоткой характеризуется — номинальной мощностью и — номинальной мощностью расщеплённой обмотки

n – число расщеплённых обмоток. Обычно n = 2, поэтому его и рассматриваем.

При расчёте токов КЗ используются и .

Схемы замещения ТРО в виде трёхлучевой звезды приведены на рис. 10. Следует подчеркнуть, что напряжения короткого замыкания ТРО относят к номинальной мощности трансформатора. Тогда относительно номинальные сопротивления ТРО равны

В схеме замещения ТРО можно принять . Можно записать очевидные равенства, вытекающие из двух режимов КЗ.

Пример. Определить параметры схемы замещения ТРО при следующих данных:

Подставив исходные данные, в выражения (1) и (2) получаем:

Здесь и выражены в относительных единицах по отношению к номинальному сопротивлению трансформатора.

СРАВНЕНИЕ ТРО И ДВУХОБМОТОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА.

Пусть к шинам системы с подключены сравниваемые трансформаторы с равными номинальными мощностями ; ; .

Определить токи КЗ в точках К1 и К2 и остаточное напряжение на секциях НН1 и НН2. Расчёт ведётся в относительных единицах при . Для Т2 параметры схемы замещения определены в примере. Если пренебречь токами нагрузки, то напряжение в точке 1 равно напряжению в точке 2.

Читайте также:  Измерение токов переносными приборами

Таким образом, трансформатор с расщеплённой обмоткой имеет меньший уровень тока КЗ на стороне НН. Остаточное напряжение на повреждённой секции при КЗ на другой секции близко к номинальному значению, т.е. обеспечивается практически нормальная работа электроприёмников, подключённых к зажимам другой расщёплённой обмотки.

УСЛОВИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ.

Хотя в системах электроснабжения силовые трансформаторы работают раздельно (секционный выключатель на шинах распределительного устройства РУНН нормально отключён), напряжения одноимённых фаз секций шин должны быть одинаковы, чтобы можно было при необходимости осуществить эффективный АВР.

Условия параллельной работы следующие:

1. Равенство групп соединений трансформаторов.

2. Равенство номинальных напряжений сторон ВН и НН обоих трансформаторов.

3. Равенство напряжений КЗ трансформаторов.

4. Отношение номинальных мощностей трансформаторов (большей к меньшей) не должно быть более трёх.

Нарушение любого из этих условий приводит к появлению уравнительного тока, проходящего по обмоткам ВН и НН обоих трансформаторов.

Особенно большой уравнительный ток имеет место при включении на параллельную работу силовых трансформаторов, напряжения которых сдвинуты по фазе на 180 0 . Такое явление может быть при включении трансформаторов с группами соединения и .

На рис. 12,б приведены векторные диаграммы напряжений указанных трансформаторов, а на рис. 13 схема замещения при включении их на параллельную работу.

В рассматриваемом случае ЭДС и сдвинуты по фазе на 180 0 , что видно из рисунка 12,б. С учётом сдвига векторов ЭДС и уравнительный ток в обмотках трансформаторов равен

где и — сопротивления рассеяния трансформаторов.

Если , то т.е. ток чрезмерно велик.

Следует подчеркнуть, что основные защиты обоих трансформаторов – продольные дифференциальные – не реагируют на указанные токи. Эти токи для них являются сквозными (как ток КЗ вне зоны действия).

Поэтому весьма высока вероятность повреждения трансформаторов токами из-за перегрева обмоток. Большой уравнительный ток опасен для трансформатора и по другой причине: динамические милы, обусловленные токами, могут вызвать повреждения обмоток.

| следующая лекция ==>
Борьба России за выход в Каспийское и Черное моря | Схема электрооборудования очистных комбайнов

Дата добавления: 0000-00-00 ; просмотров: 10371 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник



Ток сквозного КЗ трансформатора отключается

а. Газовой защитой.

b. Дифференциальной защитой.

c. Максимальной токовой защитой.

d. Защитой от перегрузки.

Дифференциальная защита трансформатора реагирует

а. На перегрузку трансформатора

b. На внешнее КЗ

c. На КЗ на выводах трансформатора.

d. На витковое замыкание в обмотке.

Тест 6

В системах электроснабжения применяется

а. Однократное трёхфазное АПВ.

b. Двукратное трехфазное АПВ.

c. Однократное однофазное АПВ.

d. Многократное трёхфазное АПВ.

Успешность АПВ определяется

а. Классом напряжения.

b. Предшествующей нагрузкой линии.

c. Деионизацией воздушного промежутка после снятия напряжения.

d. Временем суток.

Запуск АПВ осуществляется по сигналу

а. Диспетчерского персонала.

b. Релейной защиты.

c. Снижения напряжения.

d. Снижения частоты.

АПВ трансформаторов не должно работать

а. При глубоком снижении напряжения в сети.

b. При внутренних повреждениях трансформатора.

c. При повышении напряжения в сети.

d. При снижении частоты в сети.

АПВ не предусматривается

а. Для воздушных линий.

b. Для кабельных линий.

c. Для трансформаторах.

d. Для шин электростанций и подстанций.

АПВ с улавливанием синхронизма применяется

а. На линиях с односторонним питанием.

b. На линиях с двусторонним питанием.

c. Для трансформаторов.

d. Для генераторов.

7. Назначение АВР – это

а. Обеспечение поддержания требуемого напряжения на шинах узла нагрузки.

b. Уменьшение потерь мощности и энергии в электрических сетях.

c. Повышение качества электроэнергии в системах электроснабжения.

d. Повышение надёжности электроснабжения ответственных потребителей при потере питания.

АВР запускается по сигналу

а. Снижения частоты.

b. Увеличения тока нагрузки.

c. Снижения напряжения на шинах.

d. Дежурного персонала.

9. Действие устройства АВР должно быть:

10. Время срабатывания устройства АВР должно быть согласовано:

а. С временем срабатывания защиты.

b. С временем срабатывания АЧРI.

с. С временем срабатывания АЧРII.

d. С временем срабатывания АЧРI и АЧРII.

Тест 7

Регулирование коэффициента трансформации понижающего трансформатора предназначено для

а. Уменьшения провалов напряжения на шинах при набросах нагрузки.

b. Уменьшения пульсации напряжения на шинах.

c. Регулирования напряжения и распределения реактивной мощности в переходных режимах систем электроснабжения.

d. Регулирования напряжения и распределения реактивной мощности в установившихся режимах систем электроснабжения.

Для отстройки РПН трансформатора от срабатывания при кратковременных отклонениях напряжения предусматривается выдержка времени

c. Не менее часа.

d. Не менее получаса.

В установившихся режимах быстродействующее регулирование возбуждения синхронного генератора

а. Повышает пределы и запасы статической устойчивости.

b. Поддерживает напряжение, но увеличивает вероятность апериодического нарушения устойчивости.

c. Улучшает качество напряжения на зажимах электроприемников.

d. Обеспечивает поддержание частоты в энергосистеме.

В переходных режимах быстродействующее регулирование возбуждения синхронного генератора

а. Повышает качество электроэнергии.

b. Повышает предел динамической устойчивости.

c. Обеспечивает поддержание частоты в энергосистеме.

d. Уменьшает величину провала напряжения при близких КЗ.

Управление конденсаторными батареями применяется для

а. Регулирования частоты.

b. Компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения.

c. Снижения скольжения двигателей при перерывах электропитания.

d. Поддержания заданного значения активной мощности.

Снижение частоты в энергосистеме вызывается

а. Дефицитом активной мощности.

b. Дефицитом реактивной мощности.

c. Отключением мощных потребителей.

d. Понижением напряжения.

Дефицит активной мощности в системе приводит

а. К снижению напряжения.

b. К повышению частоты.

c. К снижению частоты.

d. К повышению напряжения.

АЧР предназначена для

а. Предотвращения «лавины напряжения».

b. Поддержания напряжения в процессе снижения частоты.

c. Восстановления баланса активной мощности.

d. Восстановления баланса реактивной мощности.

Количество очередей АЧР

b. Две – АЧР1 и АЧР2.

c. Три – АЧР1, АЧР2 и АЧР3.

d. Четыре – АЧР1, АЧР2, АЧР3 и АЧР4.

АЧР действует

а. На отключение генераторов электростанции.

b. На включение мощных электродвигателей.

c. На отключение неответственных нагрузок.

d. На отключение синхронных компенсаторов.

Правильные ответы на тестовые вопросы текущего контроля

№ теста Номера вопросов / Номера правильных ответов
Номер вопроса
Правильный ответ d a c b b c a c a c
Номер вопроса
Правильный ответ a d c d c c a b d c
Номер вопроса
Правильный ответ c d d a c
Номер вопроса
Правильный ответ b d c a a
Номер вопроса
Правильный ответ d d a d d b a d c c
Номер вопроса
Правильный ответ a c b b b b d c a a
Номер вопроса
Правильный ответ d a a b b a c c b c

Итоговый контроль

Вопросы для подготовки к экзамену

Современное состояние систем релейной защиты и автоматизации систем электроснабжения.

Классификация устройств релейной защиты и автоматизации систем электроснабжения.

Повреждения и ненормальные режимы работы системы электроснабжения и её отдельных элементов.

Векторные диаграммы токов и напряжений при КЗ в системе электроснабжения.

Основные требования к устройствам релейной защиты и автоматики.

Структура цифровых устройств релейной защиты. Входные и выходные преобразователи. Тракт аналого-цифрового преобразования. Блок питания. Дисплей и клавиатура.

Структура цифровых устройств релейной защиты. Порт связи с внешними цифровыми устройствами. Входное преобразование аналоговых сигналов. Тракт аналого-цифрового преобразования.

Структура цифровых устройств релейной защиты. Входные преобразователи дискретных сигналов. Выходные релейные преобразователи. Средства отображения информации. Органы местного управления реле.

Оптоволоконные каналы передачи информации.

Особенности обработки информации в цифровых реле. Собственное время срабатывания цифровых реле. Фильтрация сигналов в цифровых реле.

Работа реле при насыщении трансформатора тока.

Токовые защиты от межфазных КЗ линий с односторонним питанием.

Максимальная токовая защита.

Токовая защита со ступенчатой характеристикой выдержки времени.

Типовые схемы измерительных органов токовых защит.

Времятоковые характеристики защит.

Современные электронные реле тока.

Трансформаторы тока в устройствах релейной защиты.

Источники оперативного тока.

Измерительные органы релейной защиты.

Логические органы релейной защиты.

Токовая защита линий от замыканий на землю в сети с заземленной, изолированной и компенсированной нейтралью.

Релейная защита линий с двухсторонним питанием. Токовая направленная защита.

Токовые защиты с использованием предохранителей с плавкой вставкой и автоматических выключателей.

Дистанционная защита линии.

Продольная дифференциальная токовая защита линии.

Поперечная дифференциальная токовая защита сдвоенной линии.

Поперечная дифференциальная токовая направленная защита параллельных линий.

Автоматическое повторное включение (АПВ) линий. Требования к АПВ.

Автоматический ввод резервного питания (АВР). Требования к АВР.

Автоматическое регулирование коэффициента трансформации понижающего трансформатора.

Автоматическое регулирование возбуждения синхронных машин

Основные принципы автоматического регулирования частоты в электроэнергетических системах.

Телемеханизация как основа автоматизации диспетчерского управления системой электроснабжения.

Виды телемеханической информации. Несущий процесс, виды модуляции, кодо-импульсная модуляция. Помехозащитные коды.

Принципы построения и структура кодо-импульсного устройства телемеханики.

Содержание

1. Информация о дисциплине . 3

1.1. Предисловие . 3

1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы. 4

2. Рабочие учебные материалы . 5

2.1. Рабочая программа . 5

2.2. Тематический план дисциплины. 9

2.3. Структурно-логическая схема дисциплины . 15

2.4. Временной график изучения дисциплины при использовании

информационно-коммуникационных технологий . 16

2.5. Практический блок. 17

2.6. Балльно-рейтинговая система оценки знаний . 19

3. Информационные ресурсы дисциплины. 20

3.1. Библиографический список. 20

3.2. Опорный конспект лекций по дисциплине. 21

Раздел 1. Общие вопросы релейной защиты . 22

Раздел 2. Максимальные токовые защиты . 41

Раздел 3. Защиты от замыканий на землю. Токовые направленные защиты . 67

Раздел 4. Дистанционные и дифференциальные защиты . 71

Раздел 5. Защита трансформаторов и электродвигателей . 82

Раздел 6. Устройства автоматики электрических сетей . 97

Раздел 7. Регулирование напряжения и частоты. Управление системой электроснабжения . 124

3.3. Глоссарий. 131

3.4. Учебники и учебные пособия. 133

3.5. Технические средства обеспечения дисциплины. 133

3.6. Методические указания к выполнению лабораторных работ. 134

3.7. Методические указания к выполнению заданий практических

4. Блок контроля освоения дисциплины. 198

4.1. Общие указания. 198

4.2. Задания на курсовую работу и методические указания

Источник