Меню

Расщепленная обмотка трансформаторов тока

Трансформаторы с расщепленной обмоткой

ЛЕКЦИЯ № 11

Тема: Трансформаторы с расщепленными обмотками, автотрансформаторы.

Цель: Изучить особенности конструкции и рабочих свойств трансформаторов с расщепленными обмотками и автотрансформаторов.

План: 1.Особенности конструкции.

2. Рабочие свойства.

3. Рабочие свойства и особенности конструкции автотрансформаторов.

Литература: 1. Бургардт К.А., Просужих Р.П.

«Корабельные электрические машины».

Часть 2. 1980., стр. 37-41.

1969., стр. 533-550.

Лекция обсуждена и одобрена на заседании кафедры

Протокол № _____ от «_____» _____________200 г.

Преподаватель: Просужих Р.П.

Лекция № 11 Трансформаторы с расщепленными обмотками. Автотрансформаторы

Трансформаторы с расщепленной обмоткой

Такими трансформаторами называют трехобмоточные трансформаторы, у которых две вторичные (или две первичные при одной вторичной) не имеют индуктивной связи друг с другом. Это достигается особенностью конструкции трансформатора с расщепленной обмоткой, которую мы рассмотрим на примере однофазного трансформатора с одной первичной обмоткой высшего напряжения (ВН) и двумя вторичными обмотками низшего напряжения (НН), которые представляют собой обмотку НН, расщепленную на две части «2» и «3». Магнитопровод такого трансформатора должен быть бронестержневым, как показано на рисунке 1.

При этом первичная обмотка «1» ВН также должна иметь две части ВН12 и ВН13, расположенные на разных стержнях, т.е. совместно с обмотками «2» и «3». Это значит, что первичная обмотка имеет две параллельные ветви, каждая из которых создает свой основной магнитный поток замыкающийся по своему стержню и своему ярму. Такое расположение обмоток на таком магнитопроводе обеспечивает слабую магнитную связь между обмотками «2» и «3», поэтому передача энергии из цепи обмотки «2» в цепь обмотки «3» посредством электромагнитного поля практически исключена. Это значит в свою очередь, что такой трансформатор можно рассматривать как два самостоятельных трансформатора, размещенных в одном корпусе и на одном магнитопроводе.

Если нагрузить одну из вторичных обмоток, например НН2, то на стороне ВН будет нагружена только одна из параллельных ветвей обмотки ВН, в частности ВН12, расположенная на одном стержне с обмоткой НН2.

Трансформатор с расщепленной обмоткой может передавать энергию и в обратном направлении, т.е. быть повышающим.

В этом случае обмотки НН2 и НН3 будут являться первичными. Они могут получать питание от двух отдельных генераторов. Вторичной обмоткой будет обмотка ВН, имеющая две параллельные ветви. Естественно, что в случае, когда один из генераторов будет отключен, то не будет нагружена и соответствующая ветвь вторичной обмотки ВН.

Номинальные напряжения U и U могут быть как одинаковымитак и различными. Соотношение магнитных потоков в стержнях трансформатора и зависит от соотношений между напряжением U1, и приведенными напряжениями Ů / 2 и Ů / 3. Если , то будут равны друг другу и приведенные токи . В этом случае одинаковы и магнитные потоки Ф2= Ф3. Следовательно, в боковых стержнях (ярмах) бронестержневого трансформатора магнитные потоки отсутствуют.

В общем случае это не так. Если напряжение и неодинаковы, например, при неодинаковой нагрузке обмоток НН2 и НН3, то и токи и магнитные потоки не равны друг другу. В этом случае в магнитопроводе появится магнитный поток , равный разности потоков в стержнях Ф2 и Ф3. Этот поток будет замыкаться по боковым стержням (ярмам). Если бы этих боковых стержней не было, то поток вынужден был бы замыкаться по воздуху (по путям рассеяния), а в основном по конструктивным элементам трансформатора (стенкам бака и т.п.).

Это привело бы к большим добавочным потерям на вихревые токи и перемагничивание. Именно по этой причине трансформаторы с расщепленными обмотками выполняют на бронестержневыхмагнитопроводах.

Основное преимущество трансформаторов с расщепленными обмотками состоит в том, что у них сопротивление короткого замыкания (ZK12 » ZK13) за счет независимости обмоток НН2 и НН3примерно в два раза больше, чем сопротивление короткого замыкания ZК обычного трансформатора, у которого параллельные ветви вторичной обмотки взаимозависимы. Это обуславливает меньшие значения тока короткого замыкания трансформаторов с расщепленными обмотками по сравнению с обычными двух и многообмоточными трансформаторами.

Суммарная мощность расщепленной обмотки, т.е. обмоток НН2 и НН3, равна мощности всего трансформатора, т.е. мощности обмотки ВН.

Трехфазные трансформаторы с расщепленными обмотками выполняются на обычных трехстержневых магнитопроводах. При этом каждая из частей расщепленной обмотки, принадлежащих одной фазе, расположена на одном и том же стержне магнитопровода. В этом случае роль крайних стержней (ярм) выполняют два других стержня, на которых расположены обмотки других фаз. Поскольку токи и магнитные потоки фаз сдвинуты по фазе на 120°эл, их взаимозависимость невелика.

Части расщепленной обмотки, т.е. НН2 и НН3 и параллельные ветви обмотки ВНкаждой из фаз, разнесены по высоте стержней, поэтому их потоки рассеяния не взаимосвязаны, что в свою очередь обеспечивает большие значения напряжений короткого замыкания и малые токи короткого замыкания.

Источник

Применение трансформаторов с расщепленной обмоткой низшего напряжения

date image2014-02-24
views image11090

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

При номинальной мощности трансформаторов 25 МВА и выше для ограничения токов КЗ при равномерной нагрузке секций шин широко применяются трансформаторы с расщепленной обмоткой низшего напряжения (рисунок 1.10).

Рисунок 1.10 – Схема ЗРУ-6(10) кВ при трансформаторах с расщепленной обмоткой низшего напряжения

У трансформаторов с расщепленной обмоткой мощность каждой из обмоток низшего напряжения в два раза меньше номинальной мощности трансформатора. При этом сопротивление каждой из обмоток низшего напряжения увеличивается в два раза по сравнению с двухобмоточным трансформатором такой же мощности. Сопротивление трансформатора сквозным токам КЗ по сравнению с двухобмоточным трансформатором такой же мощности при этом увеличивается примерно в 1,8-1,9 раза.

Также как и сдвоенные реакторы, трансформаторы с расширенной обмоткой позволяют организовать четыре секции шин и разнести ЭД МНА по одному на каждую из секций (при питании от трансформаторов одной насосной станции). При этом, кроме ограничения тока КЗ от энергосистемы трансформаторы с расщепленной обмоткой дополнительно ограничивают токи подпитки точки КЗ от СД других секций шин. Для тока подпитки сопротивление трансформатора равно сумме сопротивлений обмоток низшего напряжения.XТ=2XНН – сопротивление одной обмотки низшего напряжения).

С точки зрения повышения надежности и экономичности системы электроснабжения применение трансформаторов с расщепленными обмотками предпочтительнее токоограничивающих реакторов. При реакторном присоединении необходимо обеспечивать достаточную вентиляцию помещений для надежной работы реакторов, не допуская их перегрева [9]. Кроме того, при реакторном присоединении увеличиваются потери напряжения, как в нормальном режиме, так и при пуске и, как следствие, ухудшаются условия пуска электродвигателей. Реакторы целесообразно применять только в случае недостаточного ограничения токов КЗ с помощью трансформаторов с расщепленными обмотками.

При мощности трансформаторов SН=63 МВА для ограничения токов КЗ от системы и токов подпитки от ЭД может потребоваться одновременное применение и трансформаторов с расщепленной обмоткой и токоограничивающих реакторов (рисунок 1.11).

Источник

Трансформаторы с расщепленными обмотками

В некоторых случаях с целью создания более рациональных условий коммутации электрических цепей одна из обмоток трансформатора разделяется на две или большее число гальванически несвязанных частей. Суммарная номинальная мощность этих обмоток равна номинальной мощности трансформатора, а их напряжения КЗ относительно другой обмотки практически равны, так что эти части допускают независимую нагрузку или питание. Такие обмотки, обычно обмотки НН, называются расщепленными.

Трансформаторы с расщепленной обмоткой являются разновидностью двухобмоточного трансформатора. В таком трансформаторе обмотка НН выполнена из двух или более обмоток, расположенных симметрично по отношению к обмотке ВН (рисунок 6.6). Номинальные напряжения ветвей одинаковы, а их мощности составляют часть номинальной мощности трансформатора и в сумме равны мощности обмотки ВН. В этом состоит отличие трансформаторов с расщепленными обмотками от трехобмоточных трансформаторов, у которых суммарная мощность обмоток СН и НН всегда больше мощности обмоток ВН.

Рисунок 6.6 – Устройство трехобмоточного трансформатора (а) и двухобмоточного трансформатора с расщепленной обмоткой НН (б)

На рисунке 6.7 представлена схема соединений обмоток для одной фазы трехфазного двухобмоточного трансформатора с расщепленной обмоткой НН на две ветви.

Читайте также:  Синусоидальный сигнал переменного тока

Трансформаторы с расщепленной обмоткой в первом приближении можно рассматривать как два независимых трансформатора, питаемых от общей сети.

При КЗ в цепи одной из частей расщепленной обмотки в обмотках трансформатора возникают токи и напряжения существенно меньше, чем в том же трансформаторе с нерасщепленной обмоткой НН.

Применение трансформаторов с расщепленными обмотками НН, обладающими повышенными значениями индуктивных сопротивлений, способствует снижению мощности короткого замыкания на шинах НН почти вдвое, что позволяет во многих случаях обойтись без токоограничивающих реакторов.

Трансформаторы или трехфазные группы с расщепленными на две (или более) обмотками низшего напряжения устанавливают на электростанциях и крупных подстанциях районных электрических сетей и систем электроснабжения промышленных предприятий. Это позволяет присоединять к одному трансформатору два и более генераторов или независимых нагрузок одного или разных классов напряжений.

На электростанциях 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.

В настоящее время трехфазные двухобмоточные трансформаторы с расщепленными обмотками НН являются основным типом трансформаторов мощных приемных подстанций напряжением 110 – 220 кВ.

Автотрансформаторы

Наряду с трансформаторами для связи сетей с различающимися напряжениями широко применяют автотрансформаторы.

Автотрансформатором называется трансформатор, две или более обмотки которого гальванически связаны между собой.

В отличие от обычного трансформатора в автотрансформаторе для преобразования напряжения используется не только магнитная связь обмоток, но и их прямое или встречное последовательное электрическое соединение. У автотрансформатора вторичной обмоткой служит часть первичной обмотки, или наоборот (рисунок 6.8). На преобразование напряжения при помощи автотрансформатора затрачивается меньше активных материалов, чем на такое же преобразование, осуществляемое при помощи трансформатора. Это также снижает потери мощности, связанные с процессом преобразования. При малых коэффициентах трансформации автотрансформатор легче и дешевле многообмоточного трансформатора.

Наиболее экономично применять автотрансформаторы для связи сетей с глухозаземленными нейтралями напряжением 110 кВ и выше с соотношением номинальных напряжений до 3 – 4, например, 220 и 110 кВ, 500 и 220 кВ и др. Такие автотрансформаторы обычно выполняют на большие мощности (до 500 МВ . А и выше). Мощные автотрансформаторы изготавливают как в трехфазном, так и в однофазном (собираемом в трехфазные группы) исполнении. Обмотки трехфазных автотрансформаторов обычно соединяют в звезду (рисунок 6.9) с обязательным глухим заземлением нейтрали.

Также автотрансформаторы находят применение в электрических установках, когда требуется длительно или временно повышать или понижать напряжение в отдельных точках сети до 2 раз, например для снижения пусковых токов двигателей большой мощности или при регулировании режимов специальных электрометаллургических печей, а также в разнообразных установках радиосвязи, проводной и электронной техники.

Обмотка высшего напряжения состоит из двух обмоток – общей и последовательной. Обмотка среднего напряжения является частью обмотки ВН и называется общей обмоткой. Недостаток автотрансформатора – невозможность гальванического обособления цепей и как следствие возможность появления высокого напряжения на стороне СН.

Рисунок 6.9 – Схемы соединения обмоток трехобмоточного автотрансформатора

и соответствующие им векторные диаграммы напряжений

Помимо гальванически связанных обмоток автотрансформатор может иметь и третичные обмотки, работающие как в обыкновенном трансформаторе, не имеющие гальванической связи с другими обмотками. Дополнительные обмотки выполняются обычно низшего напряжения и соединяются треугольником (рисунок 6.9) , что способствует подавлению третьей гармоники фазных ЭДС, предотвращая их появление в линиях. Наличие таких обмоток также приводит к выравниванию фазных напряжений при несимметричной нагрузке. Номинальная мощность обмотки НН составляет от 20 до 50 % номинальной (проходной) мощности автотрансформатора.

Рассмотрим условия работы трехобмоточного трансформатора (рисунок 6.9). Автотрансформаторы могут работать в автотрансформаторных или комбинированных режимах. При работе в автотрансформаторном режиме мощность передается из сети ВН в сеть СН или наоборот. Третичная обмотка НН при этом не нагружена. При работе в комбинированном режиме к обмотке НН присоединяется нагрузка или компенсирующее устройство. При этом мощность в последовательной и общей обмотках состоит из мощности передаваемой в автотрансформаторном режиме, и мощности, передаваемой через обмотку НН.

В отличие от трансформатора, где вся мощность с первичной обмотки ВН передается на вторичную обмотку СН магнитным путем, в автотрансформаторе часть мощности передается непосредственно – без трансформации, через электрическую связь между последовательной и общей обмотками (электрическая мощность):

а также с помощью пронизывающего их магнитного поля, т.е. магнитным путем (трансформаторная мощность):

Сумма трансформаторной и электрической мощности равна проходной мощности автотрансформатора:

Под номинальной мощностью автотрансформатора понимается предельная мощность, которая может быть передана через автотрансформатор по обмоткам ВН и СН, имеющим между собой автотрансформаторную связь. Для отечественных трансформаторов мощности обмоток ВН и СН одинаковы и равны номинальной или проходной. Следовательно,

В общей обмотке протекает разность токов сетей ВН и СН. Поэтому эту обмотку рассчитывают на ток, меньший номинального тока автотрансформатора, определяемого на стороне ВН, и она может иметь площадь меньшего сечения, чем обмотка того же напряжения двухобмоточного трансформатора. Меньшую площадь имеет и магнитопровод автотрансформатора. В результате, чем ближе к единице коэффициент трансформации

тем меньше расход активных материалов (меди обмоток, стали магнитопровода и изоляционных материалов) и приблизительно – стоимость автотрансформатора. Поэтому понижающие автотрансформаторы оказываются дешевле трансформаторов равной номинальной мощности, а применение автотрансформаторов взамен трансформаторов становится тем выгоднее, чем ближе друг к другу напряжения UВН и UСН.

Мощность общей части обмоток автотрансформатора (рисунок 6.9)

где – так называемый коэффициент выгодности.

Для характеристики автотрансформаторов введено также понятие типовой мощности, на которую рассчитывается последовательная обмотка:

Типовая мощность отображает экономическую сторону конструкции автотрансформаторов, т.е. расход активных материалов. Различие технико-экономических показателей трансформаторов и автотрансформаторов зависит от соотношения между номинальной и типовой (расчетной) мощностями, т.е. от коэффициента выгодности αв. Поскольку

то очевидно, что преимущества автотрансформатора проявляются в большей степени тогда, когда с его помощью связываются сети более близких номинальных напряжений.

Мощность обмотки НН, обычно равную 50 % номинальной мощности автотрансформатора, рассчитывают на передачу типовой мощности.

В отдельных автотрансформаторах мощность обмотки НН составляет 20, 25 и 40 % и не равна типовой мощности. В этом случае коэффициент выгодности не равен отношению , именуемый в дальнейшем коэффициент приведения (пересчета).

Обмотка НН соединяется в треугольник и предназначена для питания нагрузок, расположенных в районе рассматриваемой подстанции, а также для подключении компенсирующих реактивную мощность устройств (батарей конденсаторов, синхронных компенсаторов и др.). Номинальное напряжение третьей обмотки в зависимости от удаленности нагрузок может быть 6,6, 11 и 38,5 кВ.

Наличие электрической связи между обмотками ВН и СН обуславливает возможность применения автотрансформаторов только в сетях с глухозаземленной нейтралью, т.е. в сетях напряжением 110 кВ и выше, а сами автотрансформаторы изготавливают с высшим напряжением не менее 150 кВ и средним не менее 110 кВ. При отсутствии заземления нейтрали и замыкания на землю одной фазы в сети ВН потенциал относительно земли двух других фаз сети СН повысится до недопустимого значения. Если, например, выполнить автотрансформатор напряжением 115/38,5/11 кВ с изолированной нейтралью, то при замыкании на землю фазы А сети 110 кВ потенциал относительно земли фаз а и с сети 35 кВ до 3,5 Uср. Это недопустимо как для изоляции обмотки 38,5 кВ автотрансформатора, так и для аппаратуры сети 35 кВ.

Охлаждение трансформаторов

Отсутствие у трансформаторов вращающихся частей умень­шает нагрев трансформатора из-за отсутствия механических по­терь, но это же обстоятельство усложняет процесс охлаждения, так как исключает применение в трансформаторах самовентиля­ции. По этой причине основной способ охлаждения трансформа­торов – естественное охлаждение. Однако в трансформаторах значительной мощности с целью повышения удельных электро­магнитных нагрузок применяют более эффективные методы охлаждения. Наибольшее применение получили следующие способы охлаждения:

Читайте также:  Потребление силы тока бытовыми приборами

Сухой трансформатор с естественным воздушным охлаждением (С) открытого исполнения.Все нагреваемые час­ти трансформатора непосредственно соприкасаются с воздухом. Их охлаждение происходит за счет излучения теплоты и естест­венной конвекции воздуха. Иногда такие трансформаторы снаб­жают защитным кожухом, имеющим жалюзи или же отверстия, закрытые сеткой. Этот вид охлаждения применяют в трансформаторах низкого напряжения при их уста­новке в сухих закрытых помещениях.

Сухие трансформаторы применяются при мощностях до 1600 кВ . А, напряжении до 20 кВ и устанавливаются в помещениях с относительной влажностью воздуха до 80 %.

Разновидности сухих трансформаторов (видов охлаждения):

С – естественное воздушное при открытом исполнении;

СЗ – естественное воздушное при защищенном исполнении;

СГ – естественное воздушное при герметичном исполнении;

СД – воздушное с принудительной циркуляцией воздуха.

Естественное масля­ное охлаждение (М), т.е. естественная циркуляция масла.Магнитопровод с обмотками поме­щают в бак, заполненный трансформаторным маслом, которое омывает нагревае­мые части трансформатора, путем конвекции отводит теплоту и передает ее стен­кам бака, последние, в свою очередь, охлаждаются путем излучения теплоты и конвекции воздуха. Для увеличения охлаждаемой поверхности бака его де­лают ребристым или же применяют трубчатые баки (рисунок 6.1). В транс­форматорах большой еди­ничной мощности трубы объединяют в радиаторы (радиаторные баки). Нагре­тые частицы масла подни­маются в верхнюю часть бака и по трубам опуска­ются вниз. При этом, со­прикасаясь со стенками труб, масло охлаждается. Трансформаторное масло обладает вы­сокими электроизоляционными свойствами, поэтому, пропитывая изоляцию обмоток, оно улучшает ее свойства и повышает надеж­ность трансформаторов при высоких напряжениях. Это особенно важно для трансформаторов, устанавливаемых на открытых пло­щадках. Следует заметить, что масляное охлаждение усложняет и удорожает эксплуатацию трансформаторов, так как требует сис­тематического контроля за качеством масла и периодической его замены.

Трансформаторы с охлаждением типа М применяют при мощности до 6300 кВ . А.

Разновидности масляных трансформаторов типа М (видов охлаждения):

М – естественная циркуляция воздуха и масла;

МЦ – естественная циркуляция воздуха и принудительная циркуляция масла с ненаправленным потоком масла;

НМЦ – естественная циркуляция воздуха и принудительная циркуляция масла с направленным потоком масла.

Масляное охлаждение с дутьем (Д).Трансформаторы снабжают электрическими вентиляторами, которые обдувают радиаторы трансформатора. Конвекция масла внутри бака остается естест­венной. Этот вид охлаждения позволяет увеличить единичную мощность трансформатора на 40 – 50%.

Система охлаждения типа Д применяется в трансформаторах мощностью 10 000 – 80 000 кВ . А. При снижении нагрузки трансформатора с дутьевым охлаждением на 50 – 60% вентиляторы можно отключить, т.е. пе­рейти на естественное масляное охлаждение.

Принудительная циркуляция масла через водяной охладитель (Ц)(Масляно-водяное охлаждение)(рисунок 6.10).

Рисунок 6.10 – Масляно-водяное охлаждение трансфор­матора

Ц – с принудительной циркуляцией воды и ненаправленным потоком масла:

НЦ – с принудительной циркуляцией воды и направленным потоком масла.

Нагретое в транс­форматоре 1 масло посредством насоса 2 прогоняется через охладитель 3, в котором циркулирует вода. Это наиболее эффективный способ охлаждения, так как коэффициент теплопередачи от масла в воду значительно выше, чем в воздух. Одновременно масло про­ходит через воздухоохладитель 4 и фильтр 5, где освобождается от нежелательных включений.

Водяные охладители систем Ц и НЦ компактнее воздушных и рассеивают мощности до 1000 кВт.

Масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла (ДЦ).Масляное охлаждение с дутьем и направленным потоком масла (НДЦ). С помощью насоса 1 (рисунок 6.11) создают принудительную циркуляцию трансформаторного масла через специальные охладители 2, собранные из трубок. Одновременно необходимое число вентиляторов 3 создает направленный поток воздуха, обдувающий поверхность трубок охладителя.

Системы охлаждения типов ДЦ и НДЦ применяют для трансформаторов общего назначения мощностью 80 000 – 400 000 кВ . А, каждый охладитель такой системы может рассеивать мощность до 200 кВт.

Трансформаторы с негорючим жидким диэлектриком (Н) – совтолом устанавливаются в тех производственных помещениях, где окружающая среда не допускает использования масляных трансформаторов. Например они рекомендуются для крупных машинных залов.

Разновидности видов охлаждения совтоловых трансформаторов:

Н – естественное негорючим жидким диэлектриком;

НД – негорючим жидким диэлектриком с принудительной циркуляцией воздуха;

ННД – негорючим жидким диэлектриком с принудительной циркуляцией воздуха и направленным потоком жидкого диэлектрика.

Источник



5.3.5. Трансформаторы с расщепленными обмотками

5.3.5. Трансформаторы с расщепленными обмотками

Трансформаторы с расщепленными обмотками — трансформаторы, у которых одна из обмоток разделяется на две или большее число гальванически не связанных частей. Суммарная номинальная мощность этих трансформаторов равна номинальной мощности трансформатора, а напряжения КЗ относительно другой обмотки практически равны, так что эти части допускают независимую нагрузку или питание. Такие обмотки, обычно обмотки НН, называются расщепленными. При КЗ в цепи одной из частей расщепленной обмотки в других обмотках трансформатора возникают токи и напряжения существенно меньшие, чем в таком же трансформаторе с нерасщепленной обмоткой НН.

Преобразование переменного напряжения и тока, его повышение или понижение более экономично может быть осуществлено путем применения АТ. В отличие от трансформатора в АТ для преобразования напряжения используется не только магнитная связь обмоток, но и их прямое или встречное соединение.

На преобразование напряжения при помощи АТ затрачивается меньше активных материалов, чем на преобразование, осуществляемое при помощи трансформаторов. Это снижает также потери мощности и электроэнергии.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

Сварочные трансформаторы

Сварочные трансформаторы Трансформатором называют электромагнитный аппарат, преобразующий переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты. Работа трансформатора основана на электромагнитном взаимодействии двух или нескольких не

6-й комментарий — трансформаторы и борьба патентов

6-й комментарий — трансформаторы и борьба патентов Судьба изобретений Голарда и фирмы Ганц оказалась различной. В Америке привилегию на изобретение Голарда приобрело общество Вестингауза, которое активно взялось за дело, т. к. занималось переменным электроснабжением.

5.3. Трансформаторы и автотрансформаторы

5.3. Трансформаторы и автотрансформаторы 5.3.1. Основные определения и обозначения Трансформаторы предназначены для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

5.3.10. Трансформаторы со сниженным уровнем изоляции

5.3.10. Трансформаторы со сниженным уровнем изоляции Снижение уровня изоляции является важным фактором повышения технико-экономических показателей трансформаторов, позволяющим уменьшить потери холостого хода и полную массу трансформатора.В последние годы на Московском

5.3.11. Кабельные трансформаторы

5.3.11. Кабельные трансформаторы В настоящее время за рубежом широкое применение в распределительных сетях 10–20 кВ и на напряжении 110–500 кВ получили кабели с изоляцией из СПЭ. Одновременно с этим разработаны сухие трансформаторы с использованием поперечносшитого

7.4.2. Трансформаторы

7.4.2. Трансформаторы Показатели стоимости ячейки трансформатора (АТ) учитывают установленное оборудование (трансформатор, кабельное хозяйство в пределах ячейки и до панелей в ОПУ, а также панели управления, защиты и автоматики, установленные в ОПУ, относящиеся к ячейке,

Источник

Двухобмоточный трансформатор с расщепленной обмоткой

Низкого напряжения

Двухобмоточные трансформаторы мощностью 25 и более МВ∙А выполняются с расщепленной обмоткой низшего напряжения. Условное обозначение на схемах показано на рис. 5.7.

В соответствии с принятой системой обозначений аббре-виатура трансформатора ТДРН-25000/110/10 расшифровывается: трансформатор трехфазный, двухобмоточный с расщепленной обмоткой низшего напряжения с принудительной цирку-ляцией воздуха и естественной циркуляцией масла и системой регулирования напряжения под нагрузкой. Номинальная мощность – 25000 кВ∙А, класс напряжения обмотки высшего напряжения – 110 кВ, низшего напряжения – 10 кВ.

Трансформаторы имеют трехлучевую схему замещения (рис. 5.8).

С достаточной для практики точностью такой трансформатор может рассматриваться как два независимых двухобмоточных трансформатора, которые питаются от общей сети.

Трансформаторы с расщепленной обмоткой выполняются с соотношением мощностей обмоток 100 % / 50 % / 50 %. Откуда следует, что

Опыт короткого замыкания выполняется при параллельном соединении обмоток низшего напряжения. По полученным данным определяются общие активное и индуктивное сопротивления трансформатора:

Читайте также:  Линейные электрические цепи синусоидального тока задачи с решениями

В соответствии с условиями выполнения опыта короткого замыкания

Подставив выражение (5.3) в (5.5), получим:

Для определения индуктивных сопротивлений обмоток, нужно учитывать расположение обмоток на магнитопроводе, то есть влияние магнитных полей.

Так, для группы однофазных трансформаторов:

Для трехфазных трансформаторов при расположении обмоток одна над другой:

Хв = 0,125 Хобщ и Хнн1 = Хнн2 = 1,75 Хобщ.

Проводимости трансформатора с расщепленной обмоткой определяются так же, как и для двухобмоточного трансформатора.

Применение трансформаторов с расщепленными обмотками для раздельного питания секций низшего напряжения позволяет снизить ток короткого замыкания практически в два раза и обойтись во многих случаях без токоограничивающих реакторов.

Автотрансформатор

На электрических схемах автотрансформатор изображается следующим образом (рис. 5.9).

В соответствии с принятой систе-мой обозначений аббревиатура авто-трансформатора АТДЦТН-125000/ 220/110/10 расшифровывается: автотрансформатор трехфазный, трехобмоточный с принудительной циркуля-цией воздуха и масла и системой регу-лирования напряжения под нагруз-кой. Номинальная мощность – 25000 кВ∙А, класс напряжения обмотки выс-шего напряжения – 220 кВ, среднего напряжения – 110 кВ, низшего напряжения – 10 кВ.

Автотрансформатор отличается от трехобмоточного трансформатора тем, что его обмотки высшего и среднего напряжений, кроме магнитной связи имеют еще электрическую связь (рис. 5.10). Обмотка среднего напряжения является частью обмотки высшего напряжения.

Обмотка высшего напря-жения состоит из двух частей – последовательной обмотки и общей обмотки.

При работе автотрансфор-матора в режиме понижения напряжения в последовательной обмотке протекает ток Iв. Он создает магнитный поток и наводит в общей обмотке ток Iобщ. Ток нагрузки в обмотке среднего напряжения равен сумме этих токов:

Ток Iв определяется электрической связью обмоток, а ток Iобщ – магнитной связью.

Полная мощность, которая передается из обмотки высшего напряжения в обмотку среднего напряжения, называется номинальной мощность автотрансформатора. Она рассчитывается как

Это выражение можно записать следующим образом:

Типовая мощность меньше номинальной мощности. Выясним во сколько раз. Для этого возьмем отношение типовой мощности к номинальной:

Коэффициент α называется коэффициентом выгодности. Выгодность автотрансформатора определяется по отношению к трехобмоточному трансформатору той же мощности.

Обмотка низшего напряжения имеет с обмотками высшего и среднего напряжений только магнитную связь. Мощность этой обмотки не может быть больше типовой мощности автотрансформатора. Иначе размеры магнитопровода автотрансформатора будут определяться мощностью обмотки низшего напряжения.

Учитывая изложенное, можно записать соотношение номинальных мощностей обмоток автотрансформатора:

Преимущества автотрансформатора по сравнению с трехобмоточным трансформатором:

· меньший расход материалов (меди, стали, изоляции);

· меньшие потери активной мощности в режимах холостого хода и короткого замыкания;

· больший коэффициент полезного действия;

· более легкие условия охлаждения.

· сложность выполнения независимого регулирования напряжения;

· опасность перехода атмосферных перенапряжений из обмотки высшего напряжения в обмотку среднего напряжения и обратно из-за электрической связи обмоток;

· необходимость обязательного глухого заземления нейтрали. Это приводит к тому, что ток однофазного короткого замыкания может быть больше тока трехфазного короткого замыкания. Если же разземлить нейтраль, то изоляцию обмоток нужно рассчитывать на линейное напряжение.

Автотрансформатор имеет такую же схему замещения, что и трехобмоточный трансформатор. Параметры схемы замещения рассчитываются аналогично. При этом следует учитывать, что часть паспортных данных может быть приведена не к номинальной мощности, а к типовой. Обмотка низшего напряжения рассчитывается на типовую мощность. Поэтому при коротком замыкании обмотки низшего напряжения напряжение поднимается до значения, определяющего ток в этой обмотке. В этом случае параметры ∆Рк вн, ∆Рк сн, Uк вн и Uк сн оказываются приведенными к типовой мощности автотрансформатора.

Если в паспортных данных отмечается эта особенность, то указанные параметры следует привести к номинальной мощности по формулам:

Знак “*” указывает, что параметры были приведены к типовой мощности автотрансформатора.

Характеристики основных электроприемников

18. Характеристики электроприемников.

19. Графики электрических нагрузок электроприемников.

Характеристики основных электроприемников

Электрические сети сооружаются для передачи энергии от ЭС к потребите-лям. Требуемая этими потребителями мощность определяет электрическую на-грузку сети. От характера нагрузки зависят требования, которые предъявляются к электрической сети.

Все потребители электроэнергии условно делятся на следующие группы:

· производственные потребители сельского хозяйства;

К коммунально-бытовым относятся освещение жилых долов и обществен-ных зданий, двигатели лифтов, холодильников, технологическое оборудование предприятий общественного питания и учреждений бытового обслуживания.

К промышленным электроприемникам относятся электродвигатели, освети-тельные приборы, электротермические установки, выпрямительные установки для преобразования переменного тока в постоянный.

Нагрузка тяговых ПС железной дороги, тяговых выпрямительных ПС трамваев, троллейбусов, метро относится к электрифицированному транспорту.

К производственным потребителям сельского хозяйства относится обору-дование животноводческих ферм, мельниц, предприятий по переработке сельско-хозяйственной продукции.

К прочим потребителям относятся насосные установки водопровода и кана-лизации, компрессорные станции.

В зависимости от эксплуатационно-технических признаков все электро-приемники делятся:

· по режимам работы;

· по мощности и напряжению;

· по степени надежности.

По режимам работы различают электроприемники:

· с продолжительно неизменной или маломеняющейся нагрузкой. Характе-ризуюся тем, что длительно работают без превышения длительно допустимой температуры. Сюда относятся электродвигатели насосов, вентиляторов;

· с кратковременной нагрузкой. При работе электроприемников их темпера-тура ниже длительно допустимой температуры, а за время останова токо-ведущие части остывают до температуры окружающей среды. Сюда отно-сятся большинство электроприводов металлорежущих станков;

· с повторно-кратковременной нагрузкой. Длительность цикла “включение–отключение” не превышает 10 минут. При работе электроприемников их температура ниже длительно допустимой температуры, а за время остано-ва токоведущие части не остывают до температуры окружающей среды;

· нагревательные аппараты, работающие в продолжительном режиме с практически постоянной нагрузкой;

· электрическое освещение. Электроприемники характеризуются резким изменением нагрузки.

По мощности и напряжению различают электроприемники:

· большой мощности (80 – 100 кВт и больше) напряжением 6 – 10 кВ. Например, печи;

· малой и средней мощности (менее 80 кВт) напряжением 380 – 660 В.

По роду тока различают электроприемники:

· переменного тока промышленной частоты;

· переменного тока повышенной или пониженной частоты;

Степень надежности электроприемников устанавливается в зависимости от последствий, которые имеют место при внезапном перерыве в электроснабжении. Различают электроприемники:

· I категории. Перерыв в электроснабжении таких потребителей связан с опасностью для жизни людей, значительным ущербом экономики государства, повреждением оборудования, массовым браком продукции. К потребителям I категории надежности относятся шахты, железные дороги, доменные и электролизные цеха, метро, стадионы, городские потребители общей нагрузкой более 10 МВ·А. Питание потребителей I категории надежности должно осуществляться от двух независимых источников питания. Независимыми считаются источники потеря напряжения на одном из которых по любой причине не приводит к потере напряжения на другом. Две системы шин считаются независимыми источниками питания. Среди потребителей I категории надежности выделяют особую группу электроприемников. К ней относят электроприемники, для которых бесперебойное электроснабжение необходимо для безаварийного останова производства, связанного с возможностью возникновения пожаров, взрывов, гибелью людей. Для них необходимо предусмотреть три независимых источника питания. Это – операционные больниц, химическое производство. Перерыв в электроснабжении потребителей I категории надежности допускается на время автоматического переключения на резервное питание;

· II категории. Перерыв в электроснабжении таких потребителей связан с массовым недоотпуском продукции, простоем рабочих, механизмов, промышленного транспорта, нарушением нормальной жизнедеятельности значительного количества городских жителей. К потребителям II категории надежности относятся крупные магазины, предприятия легкой промышленности, здания высотой более 5 этажей, многоквартирные дома с электроплитами, учебные заведения, группы потребителей с общей нагрузкой от 300 до 1000 кВ·А. Рекомендуется питание от двух независимых источников питания. Допускается питание от одного источника питания и от одного трансформатора при наличии резерва по вторичной стороне. Допускается перерыв в электроснабжении на время переключений по вводу резервного питания дежурным персоналом. Длительность ремонта не должна превышать одни сутки;

· III категории. К ним относятся все неответственные потребители: небольшие жилые поселки, здания до пяти этажей. Перерыв в электроснабжении таких потребителей допускается на время до одних суток.

Источник