Какие существуют схемы соединения обмоток силовых трансформаторов 10(6)/0,4 кВ. Как влияет схема соединения на характеристики трансформатора. В каких случаях лучше применять ту или иную схему соединения обмоток. Почему важно знать реальные значения сопротивлений нулевой последовательности трансформаторов.
Основные схемы соединения обмоток силовых трансформаторов 10(6)/0,4 кВ
Согласно ГОСТ 11677-85, силовые трансформаторы 10(6)/0,4 кВ мощностью от 25 до 250 кВА могут изготавливаться со следующими схемами соединения обмоток:
- «Звезда/звезда» — Y/Yн
- «Треугольник-звезда» — D/Yн
- «Звезда-зигзаг» — Y/Zн
Выбор схемы соединения обмоток оказывает существенное влияние на характеристики трансформатора, особенно в несимметричных режимах работы. Рассмотрим подробнее особенности каждой схемы.
Влияние схемы соединения обмоток на свойства трансформаторов
Основное отличие трансформаторов с разными схемами соединения обмоток заключается в их реакции на несимметричные токи, содержащие составляющую нулевой последовательности. Это проявляется при однофазных коротких замыканиях и в рабочих режимах с неравномерной загрузкой фаз.
Схема «треугольник-звезда» (D/Yн)
В трансформаторах со схемой D/Yн:
- Токи нулевой последовательности протекают как в первичной, так и во вторичной обмотках
- Намагничивающие силы, создаваемые токами нулевой последовательности, почти полностью компенсируют друг друга
- Сопротивления прямой и нулевой последовательностей примерно равны: R1 ≈ R0, X1 ≈ X0
Схема «звезда-зигзаг» (Y/Zн)
Особенности трансформаторов с схемой Y/Zн:
- Токи нулевой последовательности протекают только во вторичной обмотке
- Магнитный поток нулевой последовательности не создается благодаря особенностям схемы «зигзаг»
- Сопротивления нулевой последовательности меньше сопротивлений прямой последовательности: R0 < R1, X0 < X1
Схема «звезда-звезда» (Y/Yн)
В трансформаторах со схемой Y/Yн:
- Токи нулевой последовательности протекают только во вторичной обмотке
- Магнитные потоки нулевой последовательности выходят за пределы сердечника и замыкаются через кожух
- Сопротивления нулевой последовательности значительно больше сопротивлений прямой последовательности: R0 >> R1, X0 >> X1
Почему важно знать реальные значения сопротивлений нулевой последовательности?
Знание реальных значений сопротивлений нулевой последовательности трансформаторов критически важно по нескольким причинам:
- Они определяют величину тока однофазного короткого замыкания (ОКЗ)
- От них зависит эффективность защиты трансформатора
- Они влияют на качество электроэнергии у потребителя при неравномерной загрузке фаз
К сожалению, в настоящее время данные по сопротивлениям нулевой последовательности трансформаторов крайне скудны и часто противоречивы. Это создает серьезные проблемы при проектировании и эксплуатации электроустановок.
Особенности выбора защиты трансформаторов с разными схемами соединения обмоток
Схема соединения обмоток трансформатора существенно влияет на выбор и эффективность его защиты. Рассмотрим это на примере защиты трансформатора собственных нужд (ТСН) подстанции 110/35/6 кВ:
- Для трансформатора со схемой D/Yн защита предохранителями 6 кВ может оказаться недостаточно чувствительной
- Применение трансформатора со схемой Y/Zн позволяет повысить надежность защиты за счет увеличения минимального тока КЗ
- Для трансформатора со схемой Y/Yн защита предохранителями 6 кВ практически невозможна из-за очень низкого тока ОКЗ
В каких случаях применять трансформаторы с разными схемами соединения обмоток?
Выбор оптимальной схемы соединения обмоток трансформатора зависит от конкретных условий применения:
- Схема D/Yн оптимальна для большинства случаев, обеспечивая хорошие характеристики в симметричных и несимметричных режимах
- Схема Y/Zн предпочтительна при необходимости обеспечить высокий ток ОКЗ для надежной работы защиты
- Схема Y/Yн может быть полезна для ограничения токов ОКЗ в мощных трансформаторах (более 1000 кВА)
Проблемы недостатка информации о характеристиках трансформаторов
В настоящее время существует ряд проблем, связанных с недостатком информации о характеристиках трансформаторов:
- Отсутствие актуальных данных по сопротивлениям нулевой последовательности современных трансформаторов
- Противоречивость имеющейся информации из разных источников
- Недостаточное внимание производителей к измерению и предоставлению этих данных
Эти проблемы могут приводить к ошибкам при проектировании электроустановок и выборе защиты трансформаторов. Для их решения необходимо:
- Проведение производителями измерений сопротивлений нулевой последовательности выпускаемых трансформаторов
- Включение этих данных в каталоги и техническую документацию
- Повышение осведомленности проектировщиков и эксплуатационного персонала о важности учета этих характеристик
Заключение
Выбор схемы соединения обмоток силовых трансформаторов 10(6)/0,4 кВ оказывает существенное влияние на их характеристики и особенности применения. Каждая схема имеет свои преимущества и недостатки, которые необходимо учитывать при проектировании электроустановок. Особенно важно знать реальные значения сопротивлений нулевой последовательности трансформаторов для обеспечения эффективной защиты и качественного электроснабжения потребителей.
Для повышения надежности и эффективности электроснабжения необходимо уделять больше внимания измерению и документированию характеристик трансформаторов, а также обучению специалистов правильному выбору и применению трансформаторов с различными схемами соединения обмоток.
| Обычные трансформаторы на 220 вольт, в силу своих больших размеров, веса и дороговизны производства, постепенно вытесняются лёгкими и надёжными электронными трансформаторами, обеспечивающими значительный ток при размерах меньше пачки сигарет. Как правило все они китайского производства, пусть даже на коробке и написано «Сделано в Германии». Принципиальная схема представляет из себя автогенератор, запускающийся только при подключении нагрузки (лампы). Схема электронного трансформатора
К достоинствам этих трансформаторов, прежде всего, следует отнести их малые габариты и вес, что позволяет устанавливать их практически где угодно. Некоторые модели современных осветительных приборов, рассчитанные на работу с галогенными лампами, содержат встроенные электронные трансформаторы, иногда даже по несколько штук. Такая схема применяется, например, в люстрах. Известны варианты, когда электронные трансформаторы устанавливаются в мебели для устройства внутренней подсветки полок и вешалок. Схема подключения в сеть
Для устройства освещения помещений трансформаторы могут устанавливаться за подвесным потолком или за гипсокартонными плитами стенных покрытий в непосредственной близости от галогенных ламп. При этом длина соединительных проводов между трансформатором и лампой должна быть не более метра, что обусловлено большими токами, а также высокочастотной составляющей выходного напряжения такого трансформатора. Индуктивное сопротивление провода увеличивается с увеличением частоты, а также его длины. В основном длина и определяет индуктивность провода. При этом общая мощность подключенных ламп, не должна превышать указанную на этикетке электронного трансформатора. Для повышения надежности всей системы в целом лучше, если мощность ламп будет, ниже на 20% мощности трансформатора.
Схема преобразователя в том виде, как она есть, достаточно проста и не содержит никаких «излишеств». После выпрямительного моста не предусмотрено даже просто конденсатора для сглаживания пульсаций выпрямленного сетевого напряжения. Выходное напряжение прямо с выходной обмотки трансформатора также безо всяких фильтров подается прямо на нагрузку. Отсутствуют цепи стабилизации выходного напряжения и защиты, поэтому при коротком замыкании в цепи нагрузки сгорают сразу несколько элементов. И несмотря на такое несовершенство, схема ЭТ себя вполне оправдывает при использовании его в штатном режиме — для питания постоянной нагрузки, например галогенных ламп. Простота схемы обуславливает ее дешевизну и широкую распространенность. Поделитесь полезными схемами
|
samodelnie.ru
Трансформатор. Виды трансформаторов.
Назначение трансформатора и его виды. Обозначение на схеме
Трансформатор – один из самых распространённых электротехнических устройств, как в бытовой технике, так и в силовой электронике.
Назначение трансформатора заключается в преобразовании электрического тока одной величины в другую, большую, или меньшую.
В отношении трансформаторов стоит помнить одно простое правило: постоянный ток они не преобразуют! Основное их назначение — это преобразование переменного, импульсного и пульсирующего тока. Если подвести к трансформатору постоянный ток, то получится лишь раскалённый кусок провода…
На принципиальных схемах трансформатор изображают в виде двух или более катушек, между которыми проводят линию. Вот так.
Катушка под номером Ⅰ символизирует первичную обмотку. К ней подводится напряжение, которое необходимо преобразовать: понизить или повысить — смотря что требуется. Со вторичных обмоток (Ⅱ и Ⅲ) уже снимается пониженное или повышенное напряжение. Как видите, вторичных обмоток может быть несколько.
Вертикальная линия между первичной и вторичной обмоткой символизирует магнитный сердечник или по-другому, магнитопровод.
Максимальный коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора чрезвычайно высок и в некоторых случаях может быть более 90%. Благодаря малым потерям при преобразовании энергии трансформатор и получил такое широкое применение в электронике.
Основные функции трансформатора, которые более востребованы в бытовой электронике две, это:
Понижение переменного напряжения электрической сети 110/127/220В до уровня в несколько десятков или единиц вольт (5 – 48 и более вольт). Связано это с тем, что большинство электронных приборов состоит из полупроводниковых компонентов – транзисторов, микросхем, процессоров, которые прекрасно работают при достаточно низком напряжении питания. Поэтому необходимо понижать напряжение до низких значений. Диапазон напряжения питания такой электроники как магнитолы, музыкальные центры, DVD – плееры, как правило, лежит в пределах 5 – 30 вольт. По этой причине понижающие трансформаторы заняли достойное место в бытовой электронике.
Гальваническая развязка электрической сети 220В от питающих цепей электроприборов. Понизить напряжение во многих случаях можно и без использования трансформаторов. Но к этому прибегают достаточно редко. Что самое главное при пользовании электроприбором? Конечно, безопасность!
Гальваническая развязка от электросети снижает риск поражения электрическим током за счёт того, что первичная и вторичная обмотки изолированы друг от друга. При электрическом пробое фазовое напряжение сети не попадёт на вторичную обмотку, а, следовательно, и на весь электроприбор.
Стоит отметить, что, например, автотрансформатор гальванически связан с сетью, так как его первичная и вторичная обмотки соединены между собой конструктивно. Этот момент необходимо учитывать при настройке, отладке и ремонте электронного оборудования, дабы обезопасить себя от поражения электрическим током.
Конструктивно трансформатор состоит из двух и более обмоток – первичной, та, что подключается к сети, и вторичной, которая подключается к нагрузке (электроприбору). Обмотки представляют собой катушки медного или алюминиевого провода в лаковой изоляции. Обе катушки плотно наматываются на изоляционный каркас, который закрепляют на магнитопровод – сердечник. Магнитопровод изготавливают из магнитного материала. Для низкочастотных трансформаторов материалом магнитопровода служит пермаллой, трансформаторная сталь. Для более высокочастотных – феррит.
Магнитопровод низкочастотных трансформаторов состоит из набора Ш, П или Г-образных пластин. Наверняка вы уже видели такие у пунктов приёма цветного металлолома . Магнитопровод из феррита, как правило, цельнотелый, монолитный. Вот так выглядит ферритовый магнитопровод от трансформатора гальванической развязки (ТГР) сварочного инвертора.
У высокочастотных маломощных трансформаторов роль сердечника может выполнять воздушная среда. Дело в том, что с ростом частоты преобразования габариты магнитопровода резко уменьшаются.
Если сравнить трансформатор лампового телевизора с тем, который установлен в современном полупроводниковом, то разница будет ощутима. Трансформатор лампового телевизора весит пару – тройку килограммов, в то время как высокочастотный трансформатор современного телевизора несколько десятков, либо сотен граммов. Выигрыш в габаритах и весе очевиден.
Уменьшение веса и габаритов трансформаторов достигается за счёт применения высокочастотных импульсных преобразователей, где трансформатор работает на частоте в 20 – 40 кГц, а не 50-60 герц, как в случае с обычным низкочастотным трансформатором. Увеличение рабочей частоты позволяет уменьшить размеры магнитопровода (сердечника), а также существенно снизить затраты на обмоточный провод, так как количество витков в обмотках высокочастотных трансформаторов невелико.
По конструктивному исполнению трансформаторы делят на несколько видов: стержневые, броневые и тороидальные (они же кольцевые). Стержневой вариант выглядит вот так.
Броневой же имеет боковые стержни без обмоток. Такая конструкция защищает от повреждений медные обмотки, но и затрудняет их охлаждение в процессе работы. Броневые трансформаторы наиболее распространены в электронике.
Наилучшими параметрами обладают тороидальные, или по-другому, кольцевые трансформаторы.
Их конструкция способствует хорошему охлаждению, а магнитный поток наиболее эффективно распределён вокруг обмоток, что уменьшает магнитный поток рассеяния и увеличивает КПД. Из-за магнитного потока рассеяния возникают потери, что снижает эффективность трансформатора. Наибольший поток рассеяния у броневых трансформаторов.
Мощность трансформатора зависит от размеров сердечника и рабочей частоты преобразования. Во многих случаях мощность низкочастотного трансформатора (работающего на частоте 50-60 Гц) можно определить не прибегая к сложным расчётам. Об этом я уже рассказывал.
Иногда на практике требуется определить выводы первичной и вторичной обмоток. Вот несколько советов, которые помогут разобраться, как это сделать.
Первичная обмотка понижающего трансформатора всегда будет намотана более тонким проводом, чем вторичная. Связано это с тем, что при понижении напряжения возможно увеличение тока во вторичной обмотке, следовательно, нужен провод большего сечения.
В случае повышающего трансформатора вторичная обмотка наматывается более тонким проводом, чем первичная, так как максимальный ток вторичной обмотки будет меньше тока первичной.
В этой взаимосвязи и заключается преобразование: увеличиваем напряжение – уменьшается ток, уменьшаем напряжение – увеличивается ток.
Развитие силовой электроники привело к появлению, так называемых, электронных трансформаторов. Сам по себе электронный трансформатор не является электротехнической деталью — это законченное электронное устройство, которое выполняет функцию преобразования переменного напряжения.
Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница
Также Вам будет интересно узнать:
go-radio.ru
Силовые трансформаторы 10(6)/0,4 кВ. Области применения разных схем соединения обмоток
Отсутствие у изготовителей и заказчиков чёткого представления о принципиальных отличиях свойств силовых трансформаторов малой мощности с разными схемами соединения обмоток приводит к ошибкам в их применении. Причём неправильный выбор схемы соединения трансформаторных обмоток не только ухудшает технические показатели электроустановок и снижает качество электроэнергии, но и приводит к серьёзным авариям.
Об этом напоминают нижегородские проектировщики Алевтина Ивановна Федоровская и Владимир Семенович Фишман, которые в своём материале акцентируют внимание на разнице в реакции трансформаторов на несимметричные токи, содержащие составляющую нулевой последовательности.
Алевтина Федоровская, технический директор
Владимир Фишман, главный специалист Группы компаний «Электрощит — ТМ — Самара» Филиал «Энергосетьпроект — НН — СЭЩ», г. Нижний Новгород
Схемы соединения обмоток и свойства трансформаторов
В соответствии с ГОСТ 11677-85 [1] силовые трансформаторы 10(6)/0,4 кВ мощностью от 25 до 250 кВА могут изготавливаться со следующими схемами соединения обмоток:
— «звезда/звезда» – Y/Yн;
— «треугольник–звезда» – D/Yн;
— «звезда–зигзаг» – Y/Zн.
Принципиальное отличие технических характеристик трансформаторов с различными схемами соединений обмоток заключается в разной реакции на несимметричные токи, содержащие составляющую нулевой последовательности. Это прежде всего однофазные сквозные короткие замыкания, а также рабочие режимы с неравномерной загрузкой фаз.
Как известно, силовые трансформаторы 6(10)/0,4 кВ имеют трёхстержневой стальной сердечник, на каждом стержне которого располагаются первичная и вторичная обмотки соответствующей фазы – А, В и С. Магнитные потоки трёх фаз в симметричных режимах работы циркулируют в стальном сердечнике трансформатора и за его пределы не выходят.
Что происходит при нарушении симметрии с преобладанием нагрузки одной из фаз на стороне 0,4 кВ? Такие режимы работы исследуются с использованием теории симметричных составляющих [2]. Согласно этой теории любой несимметричный режим работы трёхфазной сети представляется в виде геометрической суммы трёх симметричных составляющих тока и напряжения: это составляющие прямой, обратной и нулевой последовательностей.
Рассмотрим режим максимальной однофазной несимметрии – режим однофазного короткого замыкания (ОКЗ) на стороне 0,4 кВ трансформатора со схемой соединения обмоток D/Yн.
Картина токов симметричных составляющих в обмотках в этом режиме представлена на рис. 1. В неповреждённых фазах на стороне 0,4 кВ геометрическая сумма трёх симметричных составляющих тока равна нулю (рабочей нагрузкой фаз пренебрегаем), а в повреждённой фазе эта сумма максимальна и равна току ОКЗ. Его величина определяется известной формулой:
(1)
где Uл – линейное напряжение;
R1, R0, X1, Х0 – соответственно активные и реактивные сопротивления прямой и нулевой последовательности.
Сопротивление прямой последовательности
Сопротивления прямой последовательности R1 и X1 трансформаторов с разными схемами соединения обмоток определяются одними и теми же формулами и отличаются незначительно:
Заглянув в каталоги, нетрудно убедиться, что входящие в эти формулы известные величины Ркз и Uк от схем соединения обмоток трансформатора практически не зависят, а следовательно, от них не зависят и сопротивления прямой последовательности.
В отличие от этих сопротивлений, сопротивления нулевой последовательности трансформаторов с разными схемами соединения обмоток отличаются принципиально.
Сопротивления нулевой последовательности
Рассмотрим картину векторов токов и магнитных потоков в трансформаторе со схемой соединения обмоток D/Yн (рис. 2).
В таких трансформаторах токи прямой, обратной и нулевой последовательностей протекают как в первичной, так и во вторичной обмотках. При этом токи нулевой последовательности в первичной обмотке замыкаются внутри неё и в сеть не выходят. Создаваемые токами нулевой последовательности первичных и вторичных обмоток намагничивающие силы (ампер-витки) направлены встречно и почти полностью компенсируют друг друга, что обуславливает небольшую величину реактивных сопротивлений трансформатора. При этом сопротивления прямой и нулевой последовательностей приблизительно равны: R1 = R0; Х1 = Х0.
В трансформаторах со схемой соединения обмоток Y/Zн в аналогичном режиме ОКЗ токи нулевой последовательности протекают лишь по вторичной обмотке трансформатора, однако магнитного потока нулевой последовательности они не создают, что объясняется особенностью схемы Zн – «зигзаг».
Эта особенность состоит в том, что на каждом стержне трансформатора расположено по одной вторичной полуобмотке двух разных фаз (рис. 3). В режиме ОКЗ намагничивающие силы, создаваемые токами нулевой последовательности в этих полуобмотках, направлены встречно и друг друга взаимно компенсируют. При этом токи нулевой последовательности в первичной обмотке отсутствуют. В таких трансформаторах сопротивления нулевой последовательности оказываются меньше сопротивлений прямой последовательности: R0 < R1; Х0 < Х1.
Рис. 1. Токи симметричных составляющих в обмотках трансформатора в режиме однофазного короткого замыкания
IA21, IA22, IA20, IB21, IB22, IB20, IC21, IC22, IC20 – токи фаз А, В, С прямой, обратной и нулевой последовательностей вторичной обмотки;
IA11, IA12, IA10, IB11, IB12, IB10, IC11, IC12, IC10 – токи фаз А, В, С прямой, обратной и нулевой последовательностей первичной обмотки.
Рис. 2. Направления токов и магнитных потоков нулевой последовательности в трансформаторе со схемой соединения обмоток D/Yн
Рис. 3. Направления токов и магнитных потоков нулевой последовательности в трансформаторе со схемой соединения обмоток Y/Zн
Как следует из формулы (1), это обеспечивает большую величину тока ОКЗ у трансформаторов со схемами Y/Zн по сравнению с трансформаторами со схемами D/Yн.
Теперь обратимся к трансформаторам со схемой соединения обмоток Y/Yн. Как известно, в обмотках, соединённых в звезду без выведенной нулевой точки, токи нулевой последовательности протекать не могут. Поэтому в режиме ОКЗ токи этой последовательности протекают только во вторичной обмотке трансформатора.
Совпадающие по фазе магнитные потоки нулевой последовательности, создаваемые токами вторичной обмотки, выходят за пределы магнитного сердечника и замыкаются через металлический кожух трансформатора (рис. 4). Это определяет значительно большую величину сопротивлений нулевой последовательности таких трансформаторов: R0 >> R1; X0 >> X1.
Рис. 4. Направления токов и магнитных потоков нулевой последовательности в трансформаторе со схемой соединения обмоток Y/Yн
Следует отметить, что в отличие от сопротивлений прямой последовательности трансформаторов, которые можно рассчитать, сопротивления нулевой последовательности трансформаторов со схемами соединения обмоток Y/Yн расчёту не поддаются. Их можно определить только экспериментально. Величина этих сопротивлений во многом зависит от конструкции кожуха трансформатора, от величины зазоров между сердечником и кожухом и т. п.
Схема замера сопротивлений нулевой последовательности приведена в ГОСТ 3484.1-88 [3]. К сожалению, в этом документе указано, что такие замеры предприятия-производители проводят по просьбе заказчиков. Вероятно, в последние годы таких просьб от заказчиков не поступает, а изготовители эти замеры самостоятельно не производят, считая, что в них нет необходимости. В результате проектировщики при выполнении расчётов пользуются старыми справочными данными. Однако использовать устаревшую информацию надо чрезвычайно осторожно, ведь конструкции современных трансформаторов, в частности кожухов, а также материалы, из которых они изготовлены, существенно изменились.
Кроме того, имеющиеся на сегодня данные по сопротивлениям нулевой последовательности трансформаторов крайне скудны и противоречивы. Так, согласно замерам Минского трансформаторного завода, выполненным много лет назад, реактивные сопротивления нулевой последовательности трансформаторов со схемами соединения обмоток Y/Yн превышают сопротивления прямой последовательности в среднем в 10 раз. В то же время в ГОСТ 3484.1-88 имеется фраза о том, что эти сопротивления могут отличаться на два порядка. И этим сегодня противоречия не исчерпываются [4].
Почему необходимо знать знать реальные значения сопротивлений
Реальные значения сопротивлений нулевой последовательности знать необходимо, поскольку они определяют величину тока ОКЗ. Чем больше эти сопротивления, тем меньше ток ОКЗ, соответственно труднее осуществить защиту трансформатора.
В нормальных режимах работы большие сопротивления нулевой последовательности при неравномерной загрузке фаз трансформатора на стороне 0,4 кВ приводят к ухудшению качества электроэнергии у потребителя.
Так, если принять R1 = R0, X1 = X0, что характерно для трансформаторов со схемами соединения обмоток D/Yн, то получим:
(2)
Таким образом, при этих условиях ток ОКЗ на выводах 0,4 кВ трансформатора будет равен току трёхфазного КЗ.
Однако, если R0>>R1 и X0>>X1, что характерно для трансформаторов со схемами соединения обмоток Y/Yн, то величина тока ОКЗ оказывается значительно меньше тока трёхфазного КЗ, то есть Iокз << I3фкз. Какие при этом могут возникнуть трудности с защитой, особенно если она выполнена со стороны обмотки ВН предохранителями 6(10) кВ, можно показать на конкретном примере.
На рис. 5 изображена схема подключения трансформатора 100 кВА, 6/0,4 кВ питания собственных нужд (ТСН) ПС 110/35/6 кВ. На ПС с переменным оперативным током такие трансформаторы устанавливаются на ОРУ и подключаются к воздушному вводу, идущему от силового трансформатора к вводной ячейке ЗРУ-6(10) кВ. Защита трансформатора, включая кабель 0,4 кВ до щита 0,4 кВ, выполняется предохранителями 6 кВ. Токи КЗ в конце защищаемой предохранителями зоны – при вводе на щит 0,4 кВ приведены в табл. 1. Как из неё видно, минимальное значение тока КЗ через предохранители 6 кВ имеет место при однофазном замыкании на стороне 0,4 кВ.
Таблица 1. Токи короткого замыкания в конце защищаемой предохранителями зоны за трансформатором 100 кВА, 6/0,4 кВ, D/Yн при вводе на щит 0,4 кВ
Рис. 5. Схема подключения трансформатора 100 кВА, 6/0,4 кВ для питания собственных нужд ПС 110/35/6 кВ
Согласно существующим рекомендациям по условиям отстройки от броска тока намагничивания трансформатора мощностью 100 кВА номинальный ток предохранителей принимается равным Iн.пр = (2 ÷ 3) Iн.тр. В данном случае Iн.пр 2 ·10 А 20. Принимаем Iн.пр = 20 А.
Минимальный отключаемый ток предохранителем типа ПКТ-6 кВ, 20 А согласно каталожным данным составляет Iмин.откл.пр = 240 А, что значительно больше токов КЗ, приведенных в табл. 1.
Таким образом, защита предохранителями типа ПКТ 6 кВ оказывается нечувствительной. Более того, при протекании тока КЗ ниже минимально отключаемого, предохранитель не только не защищает оборудование, но и разрушается сам, вызывая аварию.
В качестве защитного аппарата можно рассмотреть возможность использования предохранителей зарубежных фирм, например марки Merlin Gerin. Номинальный ток предохранителя специалисты компании рекомендуют выбирать из условия Iпр.0,1с 12 Iном.тр. Пользуясь времятоковой зависимостью, приведенной в [5], определяем, что этому условию удовлетворяет предохранитель Fusarc c номинальным током 20 А, минимальный ток отключения которого равен 55 А. Казалось бы, этот предохранитель надёжно защищает электрооборудование, т. к. минимально отключаемый им ток меньше минимального тока КЗ: 62 А 55 А. Однако время отключения данным предохранителем тока КЗ, равного 62 А, составляет 7 с. При таком длительном времени необходимо учитывать эффект спада тока, вызванный увеличением активного сопротивления кабеля вследствие его нагрева [6]. В результате спада тока его значение приближается к минимальному току отключения предохранителя –55 А, что делает защиту ненадёжной.
Улучшить надёжность защиты можно путём применения силового трансформатора 6/0,4 кВ со схемой соединения обмоток Y/Zн. В этом случае минимальный ток короткого замыкания через предохранители увеличивается до 80 А, а время его отключения предохранителем сокращается до 0,6 с и защита становится достаточно надёжной.
Если же в рассмотренном примере будет применён трансформатор со схемой соединения обмоток Y/Yн, то минимальный ток КЗ через предохранители составит лишь 22 А. Очевидно, что защитить электрооборудование предохранителями 6 кВ при таком токе невозможно. Недостатки трансформаторов со схемой соединения обмоток Y/Yн проявляются и в нормальных режимах работы при неравномерной загрузке фаз. Потери напряжения в более загруженной фазе могут резко возрасти по сравнению с менее загруженными фазами, особенно при большой загрузке трансформатора и низком cos j нагрузки.
Однако означает ли всё вышесказанное, что трансформаторы со схемой соединения обмоток Y/Yн не должны изготавливаться вообще? Представляется, что это не так. Не всегда большая величина сопротивления нулевой последовательности трансформатора является недостатком. Например, при применении трансформаторов более 1000 кВА может возникнуть проблема устойчивости однофазной коммутационной аппаратуры 0,4 кВ к току ОКЗ. В этом случае большая величина сопротивления нулевой последовательности трансформатора со схемой Y/Yн поможет решить эту проблему.
Что же касается защиты таких трансформаторов, то она решается с помощью релейной защиты и выключателя 6(10) кВ, а с низкой стороны – с помощью вводного автомата.
Выводы
Для трансформаторов малой мощности (от 25 до 250 кВА), защищаемых предохранителями со стороны ВН, безусловное преимущество имеет схема соединения обмоток Y/Zн. Несколько меньший эффект даёт схема D/Yн. Схему Y/Yн для таких трансформаторов применять не следует.
Схема соединения обмоток трансформаторов Y/Yн может применяться в сравнительно редких случаях для более мощных трансформаторов при необходимости ограничения тока однофазного КЗ с целью повышения устойчивости коммутационной аппаратуры.
Предприятиям-изготовителям силовых трансформаторов следует в обязательном порядке производить замеры их сопротивлений нулевой последовательности.
Литература
1. ГОСТ 11677-85. Трансформаторы силовые. Общие технические условия.
2. Ульянов С. А. Короткие замыкания в электрических системах. – М.: Госэнергоиздат, 1952. – 280 с.
3. ГОСТ 3484.1-88 (СТ СЭВ 1070-78). Трансформаторы силовые. Методы электромагнитных испытаний.
4. Справочник по проектированию электроснабжения, линий электропередачи и сетей / Под ред. Большама Я. М., Круповича В. И., Самовера М. Л. и др. – М.: Энергия, 1975. – 696 с.
5. Каталог на предохранители Fusarc Merlin Gerin (стандарт DIN).
6. ГОСТ 28249-93. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчёта в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ.
www.proektant.ru
Схема РПН силового трансформатора в формате dwg
В данной статье, речь пойдет о схеме регулирования напряжения силового трехобмоточного трансформатора типа ТДТН-25000-110.
Представленная схема РПН трансформатора выполнена в программе AutoCad на форматах листа А3. Также я выкладываю заводскую схему на электропривод РПН типа BUF3 от компании «АВВ» в формате pdf и перечерченную в формате dwg.
Для управления электроприводом РПН при автоматическом управлении коэффициентом трансформации силового трансформатора используется устройство Сириус-2-РН-220В-5А-И0-Л1 компании АО «РАДИУС Автоматика».
Подключение электропривода РПН типа BUF3 к устройству Сириус-2-РН выполнено в соответствии с инструкцией на устройство Сириус-2-РН.
В данной схеме есть один момент, о котором я хотел бы рассказать.
На тот момент, когда разрабатывалась данная схема РПН (2015 г) в цепи управления электропривода РПН типа BUF3 был дополнительно установлен автоматический выключатель, так как в заводской схеме не предусмотрена защита от коротких замыканий.
Предварительно эту проблему озвучили заводу-изготовителю трансформатора, с нашим замечанием согласились, но менять ничего не стали. Так как электропривод не их производства, а компании «АВВ», поэтому все вопросы к «АВВ».
Из-за сжатых сроков на проектирование, переписку с «АВВ» — никто не делал.
Поэтому было принято решение, автоматический выключатель установить отдельно, рядом со шкафом электропривода BUF3, чтобы не нарушить гарантию на изделие.
В архиве вы найдете:
- Схема электрическая принципиальная автоматического регулирования напряжения трансформатора 1Т(2Т) в формате dwg;
- Схема электрическая принципиальная электропривода РПН типа BUF3 в формате pdf и dwg.
Поделиться в социальных сетях
raschet.info
Устройство и принцип работы трансформатора. Часть 2
Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Продолжаем знакомиться с трансформатором. В первой части мы разобрались с принципом работы и начали изучать устройство трансформатора.
2.3. Конструкция магнитопроводов.
По конструкции магнитопровода определяется конструкция трансформатора и поэтому название магнитопровода переносится на название трансформатора. Промышленностью изготавливаются броневые, стержневые, тороидальные (кольцевые) магнитопроводы, а также магнитопроводы сложных (специальных) конфигураций.
Для изготовления большинства трансформаторов применяются магнитопроводы следующих типов: Ш – броневой магнитопровод; ШЛ – броневой ленточный магнитопровод; П – стержневой магнитопровод; ПЛ – стержневой ленточный магнитопровод; О – тороидальный магнитопровод; ОЛ – тороидальный (кольцевой) ленточный магнитопровод и т.д.
Для питания радиоэлектронной аппаратуры широкое применение нашли броневые трансформаторы типов Ш, ШЛ, О, ОЛ. В броневом трансформаторе используется всего одна катушка, расположенная на среднем стержне, и все обмотки находятся на катушке, что дает полное заполнение окна магнитопровода обмоточным проводом, частичную защиту обмоток от механических повреждений и хорошее магнитное экранирование.
Пластины, из которых собирают броневые магнитопроводы, изготавливают из листовых электротехнических сталей путем резки или штамповки. Наиболее широко используются шихтовые (пластинчатые) магнитопроводы Ш-образной формы и ленточные магнитопроводы, состоящие из отдельных частей С-образной (U-образной) формы.
Толщина листов магнитных материалов зависит от частоты, на которую рассчитывается трансформатор. Чем меньше толщина листа, тем слабее частотная зависимость проницаемости и меньше потери в магнитопроводе, но тем выше стоимость материала. Так, например, уменьшение толщины проката электротехнической стали с 0,35 до 0,05 мм повышает ее стоимость в 5 раз.
Поэтому можно считать, что для каждого типа трансформатора и диапазона частот существует оптимальная толщина, при которой обеспечиваются необходимые параметры трансформатора при наименьшей стоимости. Для выбора толщины листов (мм) можно воспользоваться следующими ориентировочными данными:
50 Гц …. 0,35 – 0,5 мм
400 – 500 Гц …. 0,1 – 0,2 мм
1000 – 2500 Гц …. 0,05 – 0,1 мм
До 100 кГц …. 0,02 – 0,05 мм.
Более высоким частотам соответствуют меньшие значения толщины листов.
Сборка магнитопроводов из штампованных пластин выполняется двумя способами: встык (с зазором) или вперекрышку (в переплет).
Сборка встык применяется для получения определенного немагнитного зазора (∆), например, в дросселях или трансформаторах, работающих с постоянным подмагничиванием. Как правило, при сборке встык даже при очень плотном стягивании магнитопровода зазор между Ш-образными и прямоугольными пластинами получается в пределах 0,02 – 0,05 мм.
Сборка вперекрышку применяется когда такой зазор не нужен, т.е. когда необходимо уменьшить магнитное сопротивление магнитопровода. Пластины укладываются в ряд таким образом, чтобы места стыков перекрывались пластинами следующего слоя. Причем в каждом слое укладывают пластины двух типов – одну Ш-образную и одну прямоугольную.
Тороидальные (кольцевые) магнитопроводы собираются из отдельных штампованных колец.
Ленточные магнитопроводы изготавливают из узкой ленты электротехнической стали или специальных сплавов. Ленты набирают в пакеты разной длины и толщины, а затем пакеты гнут или навивают на оправку определенного размера: для тороидальных магнитопроводов навивают на круглую оправку, для броневых и стержневых на прямоугольную. Но из-за сложности изготовления обмоток для ленточных магнитопроводов их разрезают на две половины, что дает возможность наматывать обмотки трансформаторов отдельно и затем вставлять в них половинки магнитопровода, но при этом в магнитную цепь вводится неизбежный магнитный зазор.
Так как ленточные магнитопроводы собираются в стык, то для получения наименьшего магнитного сопротивления в местах стыка их торцевые поверхности шлифуют, а при сборке обе части склеиваются специальной ферромагнитной пастой. Применение пасты позволяет понизить требования к качеству механической обработки стыков и значительно упрощает их изготовление и сборку.
2.4. Обмотки трансформаторов. Виды обмоток.
Обмотки выполняется обмоточным проводом круглого сечения, покрытым эмалевой или эмалево-волокнистой изоляцией. В качестве обмоточного провода используют алюминий или медь, но в основном медь, которая обладает наименьшим сопротивлением по сравнению с другими проводниковыми материалами.
Существуют два различных способа выполнения обмоток – многослойная и галетная (дисковая).
Многослойная обмотка наматывается непрерывно до получения заданного количества витков и располагается по всей длине стержня магнитопровода или его части, отведенной для данной обмотки. Разновидностью многослойной обмотки является секционная обмотка, которая разбивается на ряд секций, где каждая секция занимает часть длины стержня, но все вместе они составляют единую обмотку.
Многослойная обмотка отличается простотой выполнения и может быть намотана на каркасе или быть бескаркасной. При намотке на каркас провод укладывают беспорядочным расположением витков – намотка «внавал» или укладывают правильными рядами – рядовая намотка.
Намотка внавал проще в производстве, но из-за возможного западания отдельных витков в толщу намотки может понизится электрическая прочность обмотки. Как правило, такая намотка используется при изготовлении броневых трансформаторов малой мощности. На рисунке показано схематичное заполнение каркаса витками обмоточного провода, а числами обозначена нумерация витков, показывающая, как витки провода могут укладываться при их намотке внавал.
При рядовой намотке провод укладывается виток к витку и каждый слой прокладывают изолирующей прокладкой, например, из конденсаторной или кабельной бумаги, что повышает электрическую и механическую прочности.
При рядовой намотке можно отказаться от сложного каркаса и производить укладку провода на простую цилиндрическую гильзу, закрепляя витки клеем или лаком. Для повышения прочности каждый последующий слой делается короче предыдущего на 0,5 – 1 мм и такая бескаркасная намотка удобна для массового производства.
Галетная обмотка выполняется в виде отдельных элементов, галет, где каждая галета представляет собой полностью законченную деталь. Галеты одна за другой нанизываются на стержень магнитопровода и соединяются между собой электрически или иным способом. Отдельные галеты могут изготавливаться независимо одна от другой, что допускает возможность замены отдельных секций трансформатора во время ремонта.
Обмотки трансформаторов должны быть хорошо изолированы как от магнитопровода, так и друг от друга. Изоляция обмоток от магнитопровода осуществляется при помощи каркасов (катушек), изготавливаемых из листовых изоляционных материалов с хорошей электрической и механической прочностью, например, электрокартона, прессшпана, гетинакса, различных изоляционных пластмасс.
Выбор материала каркаса определяется его стоимостью, удобством обработки и теплостойкостью, а конструкция каркаса определяется способом намотки и устройством выводов. Намотка внавал требует применения каркаса в виде катушки, тогда как бескаркасная намотка выполняется на простых цилиндрических каркасах (гильзах), склеенных из кабельной бумаги. Широкое применение нашли склеенные и составные каркасы из листовых материалов Конструкции различных каркасов показаны на рисунке ниже.
Выводы концов обмоток могут выполняться непосредственно обмоточным проводом, выпущенным из катушки на необходимую длину или специальным изолированным проводом; специальными ленточными выводами, укрепленными на внешней изоляции обмотки, а также при помощи специальных контактов, укрепленных на щечках каркаса или элементах магнитопровода.
Стягивание магнитопровода маломощных трансформаторов производится металлической скобой, тогда как магнитопроводы более мощных трансформаторов стягиваются специальными планками, при помощи болтов стяжек. Стягивающее устройство должно обладать необходимой механической прочностью и обеспечивать прочное соединение деталей магнитопровода.
Защита трансформаторов от климатических условий осуществляется пропиткой обмоток или пропиткой целого трансформатора изоляционными лаками. В процессе пропитки заполняются микроскопические поры изоляционных материалов, а также мелкие промежутки между витками обмоток, слоями волокнистой изоляции и конструктивными элементами трансформатора. Пропитка не только улучшает влагостойкость обмотки, но и увеличивает ее механическую и электрическую прочность, повышает допустимую температуру нагрева и теплопроводность.
Однако только одна пропитка не всегда может обеспечить полной защиты обмоток от влаги, поэтому торцы катушек дополнительно заделывают изоляционными замазками (пастами), специальными обволакивающими составами или опрессовывают. Если же трансформатор предполагается использовать в нормальных или близких к нормальным условиях, то пропитка может отсутствовать.
При повышенных требованиях к влагостойкости применяют герметизацию, которая обеспечивает полную изоляцию трансформатора от окружающей среды непроницаемой оболочкой, выполненной из металла и залитой специальным изоляционным составом, например, эпоксидными или полиуретановыми смолами.
3. Обозначение трансформаторов на схемах.
На принципиальных схемах обмотки трансформатора обозначают катушками индуктивности, расположенных близко одна от другой, а магнитопровод – линией между катушками. Низкочастотные трансформаторы со стальными магнитопроводами и магнитопроводами из железоникелевых сплавов, например, пермаллоя, на схемах обозначаются буквой «Т», а обмотки трансформаторов обозначаются римскими цифрами. Иногда используют условную нумерацию их выводов в соответствии с маркировкой указанной на корпусе трансформатора.
В радиочастотной технике обмотки высокочастотных трансформаторов нередко являются элементами колебательных контуров и фильтров, поэтому на схемах им присваивают буквенное значение катушек индуктивности «L». Высокочастотные трансформаторы могут быть как с магнитопроводом, так и без него, а их обмотки (катушки) могут располагаться на одном или разных каркасах, но очень близко друг к другу.
Если магнитопровод является общим для всех обмоток, то на схемах его обозначают прерывистой линией (а), если же каждая из катушек имеет свой магнитопровод, то его изображают над катушками (б).
Возможность подстройки индуктивности катушек изменением положения магнитопровода отображают знаком подстроечного регулирования, который пересекает символы обмоток (а), а чтобы показать индуктивную связь между катушками, их символы пересекают знаком регулирования (б).
В приемной и передающей радиоаппаратуре для корректной работы некоторых блоков, содержащих трансформаторы, иногда требуется знать фазировку обмоток, т.е. порядок подключения выводов. В таких случаях на принципиальных схемах начало обмоток трансформаторов и катушек индуктивности обозначают жирной точкой, которую ставят у соответствующего вывода.
Для питания бытовой радиоаппаратуры применяют силовые трансформаторы, выполняющие две важные функции: они преобразуют напряжение переменного тока электрической сети к нужному, как правило, более низкому значению, которое используется для питания электронной схемы, а также «изолируют» электронную схему от непосредственного контакта с сетью, так как обмотки электрически изолированы одна от другой.
Выпускаемые промышленностью силовые трансформаторы предназначены для работы с напряжением 110, 127 или 220В и обеспечивают разнообразные значения вторичных напряжений от одного до нескольких тысяч вольт и токами от нескольких миллиампер до сотен ампер. Мощность наиболее распространенных трансформаторов чаще всего лежит в пределах 30 – 200 В•А. Как правило, силовые трансформаторы имеют несколько вторичных обмоток с различными напряжениями, но общее количество обмоток обычно не превышает четырех-пяти.
Некоторые устройства, питающиеся от сети переменного тока (коллекторные электродвигатели, сварочные аппараты и т.п.), создают интенсивные помехи, которые через электрическую сеть и силовой трансформатор могут проникнуть в аппаратуру и нарушить ее работу.
Для ослабления этих помех между первичной (сетевой) и остальными обмотками помещают электростатический экран, представляющий собой незамкнутый виток из полоски медной или алюминиевой фольги или один слой изолированного провода. Вывод экрана соединяют с шасси или с общим проводом (корпусом) прибора, а наличие экранирующей обмотки изображают штриховой линией, параллельной символу магнитопровода, со знаком корпуса прибора на конце.
Иногда для работы в измерительной и бытовой аудиоаппаратуре обмотку трансформатора экранируют путем размещения внутри металлического футляра (экрана) из магнитного материала, который также соединяют с шасси или с общим проводом (корпусом) прибора.
Вот в принципе и все, что хотел рассказать об устройстве и принципе работе трансформатора.
До встречи на страницах сайта.
Удачи!
Литература:
1. В. А. Волгов – «Детали и узлы радио-электронной аппаратуры», Энергия, Москва 1977 г.
2. В. В. Фролов – «Язык радиосхем», Москва «Радио и связь», 1988 г.
3. И. И. Белопольский – «Расчет трансформаторов и дросселей малой моности», М-Л, Госэнергоиздат, 1963 г.
4. В. Г. Борисов, – «Юный радиолюбитель», Москва, «Радио и связь» 1992 г.
sesaga.ru
Как прочитать электрическую принципиальную схему?
⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 18Следующая ⇒Для чтения принципиальных схем необходимо знать алгоритм функционирования схемы, понимать принцип действия, аппаратов, электрооборудования на базе которых построена принципиальная схема.
Принципиальная электрическая схема — первый рабочий документ, на основании разрабатывают схемы автоматики, релейной защиты, управления и прочие
1. Чтение принципиальной схемы всегда начинают с общего ознакомления с нею и перечнем элементов, находят на схеме каждый из них, читают все примечания и пояснения.
2. Выявляют по схеме напряжения, коммутационные аппараты и их нормальное нерабочее положение, а также другие устройства. Определяют по надписям на схеме их типы и виды, их назначение
3. Знакомятся с системой электропитания для выявления причин нарушения питания; определения очередности, в которой следует на схему подавать питание; оценки последствий отключений выключателей в нормальном и аварийном режиме.
4. Изучают всевозможные цепи питания каждого электроприемника: электродвигателя, РУ, силового щита, линии электропередач и пр.
Очень важно подчеркнуть, что если не придерживаться при чтении схемы определенной целенаправленности, то можно затратить много времени, ничего не решив.
Итак, изучая выбранный электроприемник, надо проследить все возможные его цепи питания от источника.
Учебный материал 2.
Вопрос 2.Условные графические и буквенные обозначения
Лист с заданием 2.
Напишите названия аппаратов и их буквенное обозначение
Вопрос 3.Схемы принципиальные электрические ТП 6(10)/0,4 кВ
Рис. 3.2.1. Схема принципиальная электрическая трехлинейная однотрансформаторного ТП.
Вопросы по схеме:
1. перечислите основные элементы схемы
2. назовите линии связи аппаратов и устройств
3. назовите источники питания
4. назовите электропиемники
5. назовите первичное напряжение трансформатора
6. назовите возможное вторичное напряжение
7. сколько разрядников установлено на подстанции
8. сколько предохранителей установлено на подстанции
9. сколько автоматов устоновлено на подстанции
10. опишите принцип работы схемы (нужно рассказать как питаются линии №1-n, линия освещения в нормальном и аварийном режиме)
Вариант описания работы схемы:РУ 6(10) кВ трансформаторной подстанции состоит из разъединителя на входе марки РЛНД с заземляющим ножом со стороны ТП, разрядников FV1-FV3, выключателя нагрузки QW1 с ззаземляющим ножом со стороны трансформатора и предохранителями FU1-FU3.
РУ-0,4 кВ состоит их трех фазных и одной нулевой рабочей шины, автоматических воздушных выключателей Q1-Qn, разрядников FV4-FV6, контактора освещения КМ1, трансформаторов тока ТА1-ТА3
Разъединитель коммутирует только бестоковые цепи при осуществлении обслуживания и ремонтов подстанции.
Разрядники защищают оборудование подстанции от атмосферных перенапряжений, вызванных грозой.
Выключатель нагрузки с предохранителями коммутирует токовые цепи высокого напряжения ТП в нормальном и аварийных режимах; автоматические воздушные выключатели коммутируют токовые цепи низкого напряжения ТП в нормальном и аварийных режимах.
Для учета электрической энергии в РУ-0,4 кВ установлен счетчик электрической энергии РI 1, подключаемый на ввод в РУ после Q1 через трансформаторы тока ТА1-ТА3.
Линия освещения подключается на шины 0,4 кВ через автомат и контактор, для возможности автоматического управления освещением.
Электрическая связь между аппаратами ТП осуществляется со стороны ВН шинами различного профиля; со стороны НН- от трансформатора до распределительных шин: или токопроводом, или шинами; от распределительных шин до ЭП- кабельными выходами.
Нуль трансформатора соединен с нулевой распределительной шиной, для возможности получения фазного напряжения.
Рис. 3.2.2. Схема принципиальная электрическая трехлинейная двухтрансформаторного ТП.
Вопросы по схеме:
1. перечислите основные элементы схемы и укажите их количество
2. назовите линии связи аппаратов и устройств
3. назовите источники питания
4. назовите электропиемники
5. назовите первичное напряжение трансформатора
6. назовите возможное вторичное напряжение
7. опишите принцип работы схемы
Рис. 3.2.3. Схема принципиальная электрическая трехлинейная однотрансформаторного ТП.
Вопросы по схеме:
1. сравните рисунок 3.2.1 и 3.2.3
2. перечислите основные элементы схемы РУ высшего напряжения и назовите их количество
3. перечислите основные элементы схемы РУ низшего напряжения и назовите их количество
4. назовите источники питания
5. назовите электропиемники
6. назовите первичное напряжение трансформатора
7. назовите возможное вторичное напряжение
8. опишите принцип работы схемы
Рис. 3.2.4. Схема принципиальная электрическая трехлинейная однотрансформаторного ТП.
Вопросы по схеме:
1. изучите все обозначения и надписи на схеме
2. перечислите основные элементы схемы, назовите их количество
3. расшифруйте абривиатуру
4. назовите источники питания
5. назовите электропиемники
6. назовите первичное напряжение трансформатора
7. назовите возможное вторичное напряжение
8. попытайтесь понять как работает управление уличным освещением
9. опишите принцип работы схемы
Рис. 3.2.5. Схема принципиальная электрическая однолинейная двухтрансформаторного ТП.
Вопросы по схеме:
1. -изучите все обозначения и надписи на схеме
2. -перечислите основные элементы схемы РУ ВН
3. -перечислите основные элементы схемы РУ НН
4. -каково назначение QS7. QS8?
5. -что обозначает линия соединяющая рабочие ножи и ножи заземления QS
6. -для чего нужен QF3?
7. -назовите первичное напряжение трансформатора
8. -назовите возможное вторичное напряжение
9. -сколько отходящих линий можно присоединить к ТП
10. -в чем разница между трехлинейной и однолинейной схемой
11. -опишите принцип работы схемы
Рис. 3.2.5. Схема принципиальная электрическая трансформаторной подстанции.
Лист с заданием 3.
1. Составьте план в соответствии с которым будете описывать работу схемы рис.3.2.5
2. Опишите работу схемы рис 3.2.5.
Учебный материал 3.
Вопрос 3. . Схемы принципиальные электрические 35-330/6 (10) кВ
Рис. 3.2.6. Схема принципиальная электрическая РУ-35 кВ.
Задание;
1. Сколько блоков содержит РУ?
2. Изучите все надписи и найдите их на схеме
3. Перечислите все оборудование и аппараты, назовите их количество и назначение
4. Опишите схему
Рис. 3.2.7. Схема принципиальная электрическая КРУ-6(10) кВ.
Вопросы по схеме:
1. изучите все обозначения и надписи на схеме
2. перечислите основные элементы схемы и назовите их количество
3. найдите распределительные шины
4. сколько секций содержат шины?
5. назовите источники питания
6. назовите назначение каждой ячейки
7. Что такое секция?
8. Что такое камера?
9.что такое ячейка?
Задание: ЧТО ЭТО?
А ЭТО??? 
Лист с заданием 4. «Проверка степени усвоения изученной информации»
Опишите работу схемы
Рис. 3.2.8. Схема принципиальная электрическая РУ-35 кВ двухтрансформаторной ТП
Домашнее задание
1.Составить схему однотрансформаторной подстанции с учетом следующих данных: источник питания: воздушная линия 110 кВ. Электроприемники: 2 электродвигателя с номинальным напряжением 10 кВ, две отходящие ВЛ-10.
Литература
1.Конюхова Е.А.Электроснабжение объектов.-М.:Издательство «Мастерство», 2002
Гл. 6
Терминологический словарь
Выключатель- приспособление для выключения и включения электрического тока(сл. Ушакова)
Заземляющий нож-контакт аппарата соединенный с землей
Камера-изолированное помещение специального назначения
Отходящая линия-ВЛ или КЛ присоединенная к ТП-переносит электрическую энергию потребителю
Ограничитель перенапряжений-дополнительные, повышенные напряжения, вызванные прямым попаданием молнии в ЭУ или частыми коммутациями отводит в землю
Предохранитель-отключает повышенный ток путем перегорания плавкой вставки
Разъединитель- коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения участков электрической сети свыше напряжением1 кВ, находящихся без напряжения.
Секция-часть какого-либо устройства, например часть шин РУ
Трансформатор тока- измерительный трансформатор электрический, предназначенный для подключения через него токовых цепей стандартных измерительных приборов и устройств автоматического управления и контроля.
Трансформатор напряжения- измерительный трансформатор электрический, предназначенный длячерез него цепей напряжения стандартных измерительных приборов и устройств автоматического управления и контроля.
Шина- медная, алюминиевая, реже стальная полоса, служащая для распределения электрической энергии
Ячейка-небольшой (минимальный) элемент РУ
Занятие 21
infopedia.su
Схема и конструкция трансформаторной подстанции
Электрические сети сегодня, как паутина, опутывают все населенные пункты. По ним в дома и на предприятия поступает энергия, необходимая для работы различного оборудования, освещения, функционирования систем климат-контроля и другой техники. Однако, современные приборы весьма чувствительны к скачкам напряжения и если в вашей сети такие ситуации случаются часто, то приходится искать способы их устранения. Для этого используется специальное оборудование, которое входит в устройство подстанции трансформаторной. Применяется оно для городских районов, хозяйственных объектов и других потребителей.
Область их применения
В современном обществе ни одна отрасль промышленности и народного хозяйства не обходится без электричества. Оно необходимо для создания комфортных условий для жителей городов и сел, работы различного рода оборудования и техники. Но для того, чтобы обеспечить электроэнергией районы, удаленные от основных сетей, используют трансформаторные подстанции.
Область применения таких установок включает в себя самые различные объекты:
- Сельскохозяйственные комплексы;
- Предприятия;
- Строительные площадки;
- Железнодорожные;
- Метрополитен;
- Шахты;
- Дачные поселки.
Виды подстанций и их особенности
Электрификация населенных пунктов и объектов, находящихся далеко от них является обязательным условием их функционирования. Но поскольку в электросетях очень часто случаются скачки напряжения, то подключенное к ним оборудование может выйти из строя. Избежать этого помогают трансформаторные подстанции – это здание или сооружение внутри которых размещается оборудование. Электроустановки, основным назначением которых является преобразование и распределение энергии между потребителями.
В состав таких подстанций включены следующие элементы:
- Силовые трансформаторы;
- Устройства управления и распределения напряжения;
- Вспомогательные детали и конструкции.
Классификация электроустановок осуществляется с учетом производимой ими работы. Они делятся на два класса:
- Повышающие;
- Понижающие.
Первые служат для повышения входного напряжения. Трансформатор такой подстанции имеет первичную обмотку с меньшим количеством витков, чем у вторичной.
Понижающие подстанции используются в случае необходимости уменьшения входного напряжения. В них используются трансформаторы, у которых количество витков первичной обмотки больше, чем у вторичной.
Смотрим видео, устройство и описание характеристики комплексной подстанции:
Кроме функционального назначения подстанции отличаются и по способу изготовления. Они могут поставляться в виде отдельных блоков, которые затем собираются в единое целое на месте установки. Каждый элемент такой конструкции является полностью подготовленным к сборке. Исходя из этого параметра, трансформаторная подстанция может относиться к движимому или недвижимому имуществу.
Также производятся и комплексные установки. Этот тип оборудования представляет собой металлическую или бетонную конструкцию, внутри которой расположены рабочие узлы. Такие модели поставляются в собранном виде и находят самое широкое применение во всех сферах жизни и деятельности человека. Срок эксплуатации трансформаторной подстанции составляет около 25 лет.
Комплексные электроустановки могут отличаться по следующим критериям:
- Типу конструкции;
- Количеству трансформаторов;
- Способу ввода и вывода;
- Подсоединению к сети;
- Месту установки.
В зависимости от первого параметра подстанции бывают мачтовыми, которые устанавливаются на специальных опорах, а также подземными и выполненными в виде шкафов или киосков. В них может находиться один или два трансформатора.
Подключение трансформаторных подстанций осуществляется различными способами:
- Проходным;
- Узловым;
- Ответвительным;
- Тупиковым.
При этом ввод-вывод может быть воздушным или кабельным. В зависимости от места установки комплексные подстанции подразделяются на:
- Внутренние;
- Наружные;
- Смешанные.
В первых применяются трансформаторы, имеющие масляное охлаждение.
Конструктивные особенности оборудования
Для того, чтобы правильно выбрать электроустановку необходимо четко представлять ее устройство и принцип работы. При транспортировке электроэнергии на большие расстояния происходит повышение-понижение напряжения, вызванное необходимостью снижения тепловых потерь в линии. Но для потребителя такие значения являются неприемлемыми, поэтому приходится использовать трансформаторные подстанции, которые повышают или понижают напряжение до потребляемого в 380 или 220 В.
В такие установки входят несколько объектов:
- Силовые трансформаторы;
- Распределительное устройство РУ;
- Автоматическая защита и управление;
- Вспомогательные конструкции.
Производится все оборудование на заводах и доставляется в место назначения в собранном или блочном виде.
В качестве защитных устройств в конструкцию подстанции включены разрядники. Они воздействуют на отключение оборудования и снижение нагрузки. Все элементы собраны в единую установку.
Схема трансформаторной установки
Схема небольшой и большой мощности
Решения по этому вопросу обычно принимаются с учетом системы электроснабжения объекта и перспектив его развития. Разрабатывая схему трансформаторной подстанции, производитель стремиться сделать ее максимально проще, чтобы количество коммутационных аппаратов было минимально возможным. Для этого применяются устройства автоматики.
Основными положениями для энергоустановок всех напряжений можно считать:
- Использование шин одной системы;
- Применение блочных схем;
- Установка автоматических систем и телемеханики.
В подстанциях, где установлена пара трансформаторов, предусматривается раздельная их работа, что позволяет снизить токи КЗ. Кроме того, у них упрощенная коммутация и эффективная релейная защита на вводах.
Устройства с длительной параллельной работой используются редко. Но все же иногда такой подход является целесообразным. При таком решении понижающие трансформаторы работаю параллельно и при нарушении одной цепи выключатель автоматически отключается.
Но в большинстве случаев все же рекомендуется использовать раздельную работу. Разрабатывая такие схемы подстанций необходимо выбирать коммутационные аппараты с учетом назначения установки и ее мощности. Причем последний из перечисленных параметров должен соответствовать потребностям пользователей.
Выбор мощности
При проектировании электроустановки необходимо подобрать оборудование под расчетную нагрузку. При этом для выбора мощности прибора могут использоваться различные методики. А кроме того, следует опираться на нормативную документацию.
Обычно в подстанциях используются масляные трансформаторы и их количество зависит от категории объекта. Обычно для 1 и 2-ой используют двухтрансформаторные подстанции, а для 3-ей – установки с одним.
Мощность прибора обычно выбирается с учетом его перегрузочной способности в режиме аварии. Для этого сравнивается полная мощность подстанции с допустимой для различных видов потребителей нагрузкой. Расчеты выполняются по специальным формулам. В них используются значения дневной и вечерней нагрузок, а также коэффициент одновременности, зависящий от числа потребителей.
Например, для небольшого населенного пункта можно ограничиться подстанцией с трансформаторами мощностью до 63 кВА. Но только в случае, если в них преобладает коммунально-бытовая нагрузка. В противном случае потребуется более мощная электроустановка.
Особенности и сроки эксплуатации
Требования монтажа молнезащиты
Выбор любой системы электроснабжения должен выполняться в соответствии с планируемыми нагрузками. И в этом случае многие предпочитают перестраховаться, чем выбрать установку впритык.
В действительности возможны ситуации, в которых даже самая экономичная подстанция будет загружаться только частично. Это связано со спецификой изготовления оборудования. Так как трансформаторные электроустановки производятся с учетом неблагоприятных условий эксплуатации.
Например, большинство подстанций рассчитаны на работу при температуре от +40 до -40°C, но такие показатели являются довольно редкими для средней полосы. Да и аварии случаются в электросетях не столь часто. Поэтому срок службы даже самой маломощной трансформаторной подстанции составляет 25 лет, как заявляет производитель, даже если ей иногда придется работать в критических условиях.
Но чтобы оборудование использовалось эффективно его монтаж должны производитель специалисты. При этом на территории, где оно устанавливается должна быть безопасная окружающая среда с отсутствием тряски и вибраций.
generatorvolt.ru
