Силовые трансформаторы

 

Силовой трансформатор - это электрический аппарат, который предназначен для преобразования электрической энергии одного значения напряжения в электрическую энергию другого значения напряжения.

Классификация трансформаторов:

1. В зависимости от количества фаз: однофазные и трехфазные.

2. По количеству обмоток: двухобмоточные и трехобмоточные. 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.

3. В зависимости от места их установки: наружной и внутренней установки.

4. По назначению: понижающие и повышающие.

Кроме того, силовые трансформаторы различают по группам соединения обмоток, по способу охлаждения. 

К основным параметрам трансформатора относятся: номинальная мощность (S_ном), номинальное напряжение (U_ном), номинальный ток (I_ном); напряжение короткого замыкания (u_к); ток холостого хода (I_х); потери холостого хода (DР_х) и короткого замыкания (DР_к).

 

При работе трансформатора происходит нагрев обмоток и магнитопровода за счет потерь энергии в них. Чем больше мощность трансформатора, тем интенсивнее должна быть система охлаждения.

Системы охлаждения трансформаторов:

1. Естественное воздушное охлаждение (С).

2. Естественное масляное охлаждение (М).

3. Масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла (Д).

4. Масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители (ДЦ).

5. Масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла (Ц).

6. Масляно-водяное охлаждение с направленным потоком масла (НЦ).

 

Каждый трансформатор имеет условное буквенное обозначение, которое содержит следующие данные, состоящие из букв и цифр, которые означают:

А - автотрансформатор (для однофазных О, для трехфазных Т);

Р - расщепленная обмотка низшего напряжения;

условное обозначение видов охлаждения;

З - защита жидкого диэлектрика с помощью азотной подушки без расширителя;

Т - трехобмоточный трансформатор;

Н - трансформатор с РПН;

Пример условного обозначения трансформатора ТРДН-40000/110/10 - трехфазный двухобмоточный трансформатор с расщепленной обмоткой низшего напряжения, с масляным охлаждением, с дутьем и естественной циркуляцией масла, с регулированием под нагрузкой (РПН), номинальной мощностью 40000 кВ · А, напряжением высшей обмотки 110 кВ, низшей обмотки 10 кВ.

 

Для нормальной работы потребителей необходимо поддерживать определенный уровень напряжения на шинах подстанций. В электри­ческих сетях предусматриваются способы регулирования напряжения, одним из которых является изменение коэффициента трансформации трансформаторов.

Обмотки трансформаторов снабжаются дополнительными ответ­влениями, с помощью которых можно изменять коэффициент трансфор­мации. Переключение ответвлений может происходить без возбуждения (ПБВ), т. е. после отключения всех обмоток от сети или под нагрузкой (РПН).

Устройство ПБВ позволяет регулировать напряжение в пределах ± 5 %, для чего трансформаторы небольшой мощности кроме основного вывода имеют два ответвления от обмотки высшего напряжения: + 5 %и -5%.

На трансформаторах средних и больших мощностей предусматриваются четыре ответвления ±2 х 2,5%, переключение которых производится спе­циальными переключателями барабанного типа, установленными отдельно для каждой фазы. Рукоятка привода переключателя выведена на крышку трансформатора.

Регулирование под нагрузкой (РПН) позволяет переключать ответвле­ния обмотки трансформатора без разрыва цепи. Устройство РПН преду­сматривает регулирование напряжения в различных пределах в зависимости от мощности и напряжения трансформатора (от ± 10 до ± 16% ступенями приблизительно но 1,5%).

Регулировочные ступени выполняются на стороне ВН, так как меньший по значению ток позволяет облегчить переключающее устройство.

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов должен быть технически и экономически обоснован, т.к. он оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения.

Критерием при выборе трансформаторов являются надежность электроснабжения, расход цветного металла и потребляемая трансформаторная мощность.

Основное применение на промышленных предприятиях находят двухобмоточные трансформаторы.

Трехобмоточные трансформаторы 110/35/6 — 20 кВ на ГПП применяют лишь при наличии удаленных потребителей средней мощности, относящихся к данному предприятию.

Трансформаторы с расщепленными обмотками 110/10—10 кВ или 110/6—10 кВ используют на предприятиях с напряжениями 6 и 10 кВ при необходимости снижения тока короткого замыкания и выделения питания резкопеременных нагрузок, где относительно спокойные нагрузки подключаются к одной обмотке, а резкопеременные - к другой.

Наиболее часто ГПП промышленных предприятий выполняют двухтрансформаторными. Однотрансформаторные ГПП допустимы только при наличии централизованного резерва трансформаторов и при поэтапном строительстве ГПП. Установка более двух трансформаторов возможна в исключительных случаях: когда требуется выделить резкопеременные нагрузки и питать их от отдельного трансформатора, при реконструкции ГПП, если установка третьего трансформатора экономически целесообразна.

Определение мощности трансформаторов ГПП производится на основании расчетной нагрузки предприятия в номинальном режиме работы с учетом режима энергоснабжающейся организации по реактивной мощности. В послеаварийном режиме (при отключении одного трансформатора) для надежного электроснабжения потребителей предусматривается их питание от оставшегося в работе трансформатора. При этом часть неответственных потребителей с целью снижения нагрузки трансформаторов может быть отключена.

Номинальная мощность каждого из трансформаторов ГПП определяется по условию

 

S_ном,т ³ ,                             (2.4)

 

где S_рå - суммарная расчетная нагрузка предприятия, кВ×А;

     n - количество трансформаторов;

     k_з - коэффициент загрузки в нормальном режиме.

В аварийных условиях оставшийся в работе трансформатор должен быть проверен на допустимую перегрузку с учетом возможного отключения потребителей III категории надежности

 

1,4 × S_ном,т ³ S_рå.                         (2.5)

 

При проектировании номинальную мощность каждого трансформатора ГПП двухтрансформаторной подстанции принимают равной 0,7 прогнозируемого расчетного максимума нагрузки подстанции. В этом случае при аварии с одним трансформатором электроснабжение потребителей обеспечивают за счет перегрузки на 40% оставшегося в работе трансформатора.

 

Вопросы к теме 2:

1. Дать определение силового трансформатора

2. Классификация трансформаторов

3. Перечислить основные параметры трансформатора.

4. Перечислить системы охлаждения трансформаторов.

5. Расшифровать марку трансформатора ТДТН-63000/110/35/10 кВ.

6. Способы регулирования напряжения.

7. На стороне высшего или низшего напряжений выполняется регулирование напряжения и почему?

8. Как определить мощность трансформатора на подстанции?

 

Тема 3