Технические характеристики трансформаторов и автотрансформаторов, устанавливаемых на электростанциях и подстанциях. Схемы и группы соединения обмоток

Лекция 3 Силовые трансформаторы и автотрансформаторы

При изучении типов силовых трансформаторов необходимо руководствоваться ГОСТ 9680-77Е, ГОСТ 17544-85, ГОСТ 12965-85Е, ГОСТ 11920-85Е.

Силовые трансформаторы (однофазные и трехфазные) различаются числом обмоток различного напряжения. Трансформаторы с обмотками двух напряжений (высшего и низшего) называют двухобмоточными, трансформаторы с обмотками трех напряжений (высшего, среднего, низшего) - трехобмоточными.

Кроме того, у силовых трансформаторов обмотки низшего напряжения могут выполняться расщепленными на две или три самостоятельные обмотки. Такое расщепление выполняется для снижения мощности самостоятельных обмоток и, следовательно, снижения токов КЗ в цепях, питающихся от этих обмоток.

Расщепление обмоток низшего напряжения может выполняться как у двухобмоточных, так и трехобмоточных трансформаторов.

Перечисленные выше конструктивные особенности находят отражение в буквенном обозначении типа трансформатора. Первая буква указывает количество фаз: Т- трехфазный; О - однофазный; вторая Р -расщепление обмоток низшего напряжения (если расщепления нет, буква опускается); третья буква (или две буквы) - способ охлаждения трансформатора; четвертая буква - количество обмоток трансформатора: Т - трехобмоточный; двухобмоточные не обозначаются буквой. Если трансформатор имеет регулирование напряжения под нагрузкой, то на пятом месте ставится буква Н.

После букв, обозначающих тип трансформатора, ставится дробь: в числителе - мощность, кВ×А, а в знаменателе - класс напряжения обмотки высшего напряжения, кВ. Для трехобмоточных трансформаторов знаменатель записывается дробью с указанием среднего напряжения. Последней двузначной цифрой указывается год начала выпуска трансформаторов данной конструкции (если даже выпуск таких трансформаторов начат на других заводах).

Для автотрансформаторов указанные обозначения сохраняются, но всем буквам предшествует буква А.

Все силовые трансформаторы разделяются на сухие (изготовляются на напряжения до 15 кВ и мощности до 1600 кВ×А для установок в помещениях), масляные (охватывают весь диапазон напряжений и мощностей) и трансформаторы с заполнением жидким негорючим диэлектриком (совол, совтол) для установок в закрытых помещениях.

Сухие трансформаторы имеют следующие способы охлаждения: естественное воздушное при открытом исполнении (обозначение С в типе трансформатора); естественное воздушное при защищенном исполнении (СЗ); естественное воздушное при герметизированном исполнении (СГ); воздушное с дутьем (СД).

У масляных трансформаторов магнитопровод с укрепленными на нем обмотками помещается в бак с трансформаторным маслом, являющимся и изолирующей и охлаждающей средой. При этом существуют следующие способы охлаждения: естественное масляное (М); масляное с естественной циркуляцией масла и принудительным дутьем (Д); масляное с дутьем и принудительной циркуляцией масла (ДЦ); масляно-водяное с естественной циркуляцией масла (МВ); масляно-водяное с принудительной циркуляцией масла (Ц).

Для трансформаторов с заполнением жидким негорючим диэлектриком применяются: естественное охлаждение жидким негорючим диэлектриком (Н); охлаждение жидким негорючим диэлектриком с дутьем.

Номинальная мощность трансформатора представляет собой кажущуюся мощность (кВ×А), которую трансформатор может длительно передавать при номинальных условиях, т.е. при номинальных напряжениях, частоте и температуре охлаждающей среды. При этом превышения температуры его частей не должны быть больше значений, указанных ГОСТ 14209-85 и ПТЭ / 12 /.

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

Если пренебречь потерями в трансформаторе, то номинальные токи для обеих обмоток двухобмоточного трансформатора могут быть определены из выражения

S_ном= U_вн I_вн= U_нн I_нн,

где U_вн, U_нн – номинальные напряжения обмоток высшего и низшего напряжения соответственно, представляющие собой напряжения между фазами трансформатора во время его холостого хода. Отношение этих напряжений называется коэффициентом трансформации

К = (1.1)

При условии (1.1) можно считать, что

К =

Последнее выражение указывает на возможность изменения коэффициента трансформации путем изменения числа витков в одной из обмоток. Технически удобнее осуществлять переключение числа витков в обмотке высшего напряжения, так как в ней проходят меньшие токи и получаются более легкими контакты.

Устройство для изменения коэффициента трансформации в отключенном состоянии трансформатора получило название переключения без возбуждения (ПБВ), оно изменяет коэффициент трансформации в пределах 5%. Устройства для изменения коэффициента трансформации под нагрузкой (РПН) предусматривают возможность рядом более мелких ступеней регулировать коэффициент трансформации в пределах ± 20%.

Параллельной работой двух или нескольких трансформаторов называется работа при параллельном соединении их обмоток, как на первичной, так и на вторичной стороне. При указанных условиях одноименные выводы трансформаторов присоединяются к одной и той же фазе шин распределительного устройства (РУ).

Параллельная работа трансформаторов предусматривается обычно на подстанциях, питающих потребителей 1-й категории надежности. Мощность каждого из двух устанавливаемых трансформаторов по Правилам технической эксплуатации / 12 / должна обеспечивать максимум нагрузки потребителей с учетом аварийной перегрузки.

Связи РУ разного напряжения (связи разных участков систем) для повышения надежности при соответствующем технико-экономическом обосновании также осуществляются двумя параллельно работающими трансформаторами (или автотрансформаторами).

Для обеспечения правильного распределения нагрузки между параллельно работающими трансформаторами пропорционально их номинальным мощностям необходимо выполнение следующих условий:

равенство номинальных первичных и вторичных напряжений (допускается разность коэффициентов трансформации не более ± 0.5%);

равенство напряжений КЗ (допускается отклонение не более чем на ± 10% среднего значения U к для параллельно включаемых трансформаторов);

тождественность групп соединения обмоток, обусловленных полярностью обмоток, схемой их соединения между собой и чередованием фаз подаваемого на первичные обмотки напряжения.

Обмотки трансформаторов имеют обычно схемы соединения: звезда, звезда с выведенной нейтралью и треугольник.

Сдвиг фаз между ЭДС первичной и вторичной обмоток (Е1 и Е2) принято выражать условно группой соединений.

В трехфазном трансформаторе применением разных способов соединений обмоток можно образовать двенадцать различных групп соединений, причем при схемах соединения обмоток - мы можем получить любую четную группу
(2, 4, 6, 8, 10, 0), а при схеме или любую нечетную группу (1, 3, 5, 7, 9, 11).

Группы соединений указываются справа от знаков схем соединения обмоток. Например, Y / ∆ - 11; Y0 / Y0/ ∆ - 0 - 11; Y / ∆ / ∆ - 11 - 11.

Соединение в звезду обмотки ВН позволяет выполнить внутреннюю изоляцию из расчета фазной ЭДС, т.е. в раз меньше линейной. Обмотки НН преимущественно соединяются в треугольник, что позволяет уменьшить сечение обмотки, рассчитав ее на фазный ток . Кроме того, при соединении обмотки трансформатора в треугольник создается замкнутый контур для токов высших гармоник, кратных трем, которые при этом не выходят во внешнюю сеть, вследствие чего улучшается симметрия напряжения на нагрузке.

Более подробно с группами соединений можно ознакомиться в / 1 - 5, 7 /.

Дата добавления: 2015-07-15