Силовые трансформаторы

Принцип действия их основан также на явлениях магнитной индукции(рис.2). В результате прохождения переменного тока, выдаваемого генератором, по первичной обмотке трансформатора в магнитной системе его создается переменный магнитный поток Ф, который в каждом витке обмоток наводит практически одинаковые ЕДС. Во вторичной обмотке повышающего трансформатора число витков значительно больше, чем в первичной, что и приводит к повышению напряжения.

Отношение числа витков n₂/n₁ определяет величину коэффициента трансформации. Для снижения напряжения у потребителей применяются понижающие трансформаторы.

Рис. 2. Принципиальная схема трансформатора

С помощью трансформаторов напряжение повышается от генераторного до значений, необходимых для электропередач системы (35-1150кВ), а также многократное ступенчатое понижение напряжения до значений, применяемых непосредственно в энергопринимающих устройствах (0,4кВ).

В справочных данных на трансформаторы приводятся: тип, номинальная мощность, номинальные напряжения обмоток, потери мощности холостого хода и короткого замыкания, напряжение короткого замыкания, ток холостого хода.

На повысительных и понизительных подстанциях применяют трехфазные или группы однофазных трансформаторов с двумя или тремя раздельными обмотками. В зависимости от числа обмоток трансформаторы разделяются на двухобмоточные и трехобмоточные. Двухобмоточные трансформаторы номинальной мощностью более 25 МВА выполняются с расщепленной обмоткой вторичного напряжения 6-10кВ. Обмотки высшего, среднего и низшего напряжения принято сокращенно обозначать соответственно: ВН, СН и НН.

В настоящее время применяются трансформаторы следующих стандартных номинальных мощностей: 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1250, 1600, 2500, 3200, 4000, 6300, 10000, 16000, 25000, 32000, 40 000, 63 000, 80 000, 160 000 кВА. В Сургутских городских электрических сетях в основном используются трансформаторы мощностью 400, 630, 1000, 1600кВА. Для обеспечения надежности работы оборудования на трансформаторных подстанциях принято устанавливать по два трансформатора, с целью того, чтобы при выводе в ремонт одного из трансформаторов электроснабжение потребителей было обеспечено работой второго трансформатора.

Условные обозначения трансформаторов состоят из букв, которые обозначают:

Первые буквы: О – однофазные, Т – трёхфазный;

Последняя буква: Н - выполнение одной обмотки с устройством регулирования напряжение под нагрузкой (РПН);

Р – трансформатор с расщепленной обмоткой низшего напряжения;

Т – трехобмоточный трансформатор;

М, Д, ДЦ, С, З – система охлаждения трансформаторов.

Трансформаторы с воздушных охлаждением называются сухими (С). Изготавливаются мощностью до 3200кВА включительно для установки в закрытых помещениях. Преимущество сухих трансформаторов заключается в их пожаробезопасности и сравнительной простоте конструкции.

Естественное масляное охлаждение (М) применяется для трансформаторов мощностью до 6300кВА.

При мощности трансформаторов 10000кВА и более применяется масляное охлаждение с воздушным дутьем (Д). Обдувание поверхности радиаторов позволяет увеличить теплоотдачу на 50% и более. В настоящее время трансформаторы снабжаются системой дутьевого охлаждения при помощи вентиляторов.

Масляное охлаждение с принудительной циркуляцией (Ц) позволяет значительно увеличить отвод тепла. К баку масляного трансформатора подключают центробежный насос, который прогоняет горячее масло через воздушный или водяной охладитель.

На трансформаторах мощностью 63МВА и более используют две системы охлаждения ДЦ.

Буква З обозначает, что трансформатор без расширителя и защита осуществляется с помощью азотной подушки.

Пример условного обозначения трансформатора ТРДН 40 000/110: трехфазный трансформатор с расщепленной обмоткой НН, масляным охлаждением, дутьем и естественной циркуляцией масла, РПН, номинальной мощностью 40000кВА, напряжением 110кВ.

Важным параметром подключения трансформатора к сети является группа и схема соединений его обмоток. Группой соединений называют угловое (кратное 30º) смещение векторов между одноименными вторичными и первичными линейными напряжениями холостого хода трансформатора. Возможны четыре схемы соединения: звезда, звезда с выведенной нейтралью, треугольник и зигзаг.

3.2.3. Высоковольтные выключатели.

Для целей включения и отключения основного оборудования электрических установок используются коммутационные аппараты. Наиболее сложными и ответственными из низ являются выключатели. Они предназначены для включения и отключения токов в электрической цепи в нормальных и аварийных режимах. При расхождении контактов при отключении между ними возникает дуга переменного тока, при горении которой образуется плазма, препятствующая разрыву цепи. Для гашения дуги используются специальные дугогасящие устройства, работающие на разных принципах, что и определяет разнообразие типов и конструкций выключателей.

Выключатели переменного тока напряжением выше 1000В предназначены для переключения силовых электрических сетей под нагрузкой в нормальных режимах и отключения недопустимых токов нагрузки и короткого замыкания. По конструктивному исполнению и способу гашения дуги выключатели различают: масляные малообъёмные, масляные баковые или многообъёмные, воздушные, электромагнитные, элегазовые и вакуумные.

Основными электрическими параметрами, определяющими возможность применения данного выключателя в конкретной электроустановке, являются:

- номинальное напряжение U_ном;

- номинальный ток I_ном;

- номинальный ток отключения I_{ном.откл}.;

- ток и время термической стойкости I_т.с., t_т.с.;

- ток (амплитуда) электродинамической стойкости I_дин.

Кроме номинального напряжения изготовители указывают также величину наибольшего рабочего напряжения при котором гарантируется длительная работа выключателя. Последнее выше номинального напряжения на 15-20% для напряжения 6-10кВ и на 10-15% для напряжения 35-220кВ.

Номинальный ток – наибольший ток без ограничения времени, не вызывающий нагрев выключателя и его частей, выше допустимого в эксплуатации. Для ряда выключателей внутренней установки, работающих при температуре окружающей среды до +45ºС рабочий ток должен приниматься на 20% ниже номинального.

Ток отключения (номинальный ток отключения) – наибольший ток при наибольшем рабочем напряжении, который способен отключить выключатель без повреждений.

Термическая стойкость выключателя определяется произведением среднеквадратичного значения тока КЗ на время его протекания без повреждения и нагрева токоведущих частей выше:

- для частей из меди и ее сплавов, не соприкасающихся с органической изоляцией или маслом - 300ºС;

- для частей из меди и ее сплавов, соприкасающихся с органической изоляцией или маслом - 250 ºС;

- для алюминиевых токоведущих частей - 200 ºС.

Ток электродинамической стойкости (ударный ток, амплитуда сквозного тока) – амплитуда наибольшего значения тока КЗ, протекающего через выключатель, не вызывающий его повреждение и нарушение работоспособности.

При отсутствии паспортных данных для оценки термической и динамической стойкости выключателей принимаются следующие значения:

3.2.4. Разъединители.

Эти коммутационные аппараты предназначены для размыкания электрической цепи, в которой отсутствует ток или протекает небольшой ток холостого хода, и создания видимого разрыва в цепи. Последнее важно для обеспечения безопасности проведения работ в действующих электроустановках.

Разъединители имеют различную конструкцию в зависимости от номинальных напряжения и тока, места установки и типа привода. Разъединители не имеют дугогасящих устройств, поэтому не допускают отключения токов нагрузки.