Что такое расщепленная обмотка трансформатора

Двухобмоточный трансформатор с расщепленной обмоткой

Требования безопасности и охрана окружающей среды

Общие технические условия для силовых трансформаторов приведены в [4]. ГОСТ включает в себя технические требования, требования безопасности, включая требования пожарной безопасности, требования охраны окружающей среды, указания по эксплуатации, транспортирование и хранение. Требования безопасности, должны так же соответствовать [5, 6]. По стандарту [5] выполняется заземление баков трансформаторов.

Степень защиты трансформаторов определяет стандарт [6]. В нем говорится, что все трансформаторы, кроме встроенных, должны выполняться с 1 или 2 классом защиты и иметь степень защиты не ниже IP20. Стационарные трансформаторы, в свою очередь, допускается изготовлять со степенью защиты IP00. Система стандартов [4] приводит требования по утилизации трансформатора. В нем описан следующий ряд действий:

Системы охлаждения и пожаротушения

Как уже говорилось выше, ТРДН имеют систему охлаждения с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха. Это значит, что в навесных охладителях из радиаторных труб помещают вентиляторы. В этом случае, в навесных охладителях, из радиаторных труб помещаются вентиляторы. Вентилятор засасывает воздух снизу трансформатора и обдувает нагретую верхнюю часть труб.

Для улучшения условий охлаждения масла, а следовательно, и обмоток магнитопровода трансформатора производится форсированный обдув радиаторных труб. Это позволяет изготовлять трансформаторы с расщепленной обмоткой мощностью до 100 000 кВ•А. В настоящее время, пуск и остановка вентиляторов, может осуществятся автоматически. Он зависит только от температуры нагрева масла и нагрузки [1].

Ссылки и литература

1. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. — М.: Энергоатомиздат, 1987. – 315 с. 2. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. Учебник для вузов. 2-изд. — М.: Энергоатомиздат, 1986.-310 с. 3. Правила технической эксплуатации электроустановок. Утвержден приказом Минтопэнерго Украины от 25.07.2006 г. 4. ГОСТ Р 52719–2007. Трансформаторы силовые. Общие технические условия. – М.: Издательство стандартов, 2007. – 45 с. 5. ГОСТ 12.2.007.0–75. Система стандартов безопасности труда. Издание электротехническое. Общие требования безопасности. – М.: Издательство стандартов, 1975. – 12 с. 6. ГОСТ 12.2.007.2–75. Система стандартов безопасности труда. Трансформаторы силовые и реакторы электрические. Требования безопасности. – М.: Издательство стандартов, 1975. – 5 с.

Причины установки ТРДН

Для ограничения токов КЗ, при номинальной мощности трансформатора 25 МВА и выше, а так же равномерной нагрузке на секции шин, широко применяются трансформаторы с расщепленной обмоткой низкого напряжения.

У трансформаторов с расщепленной обмоткой мощность каждой из обмоток низкого напряжения в 2 раза меньше номинальной мощности трансформатора. При этом, сопротивление каждой из обмоток низкого напряжения увеличивается в 2 раза по сравнению с двухобмоточным трансформатором такой же мощности без расщепления. По сравнению с двухобмоточным трансформатором такой же мощности, сопротивление трансформатора сквозным токам КЗ при расщеплении обмотки увеличивается почти в 1,6 раза.

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

Расщепленная обмотка трансформатора для чего

В системах промышленного электроснабжения наряду с двухобмоточными трансформаторами на ГПП устанавливают трансформаторы с расщепленной обмоткой низшего напряжения и в редких случаях трехобмоточные трансформаторы.

Трансформатор с расщепленной обмоткой имеет, как правило, две вторичные обмотки одинакового напряжения, рассчитанные на 50 % номинальной мощности трансформатора каждая, или расщепленные обмотки разных напряжений (6 и 10 кВ). В последнем случае экономично решаются вопросы электроснабжения, если на предприятии имеются потребители на 6 и 10 кВ. Трансформаторы с расщепленной обмоткой низшего напряжения широко применяются на предприятиях с резкопеременными нелинейными нагрузками, где относительно спокойные нагрузки подключаются к одной обмотке, а резкопеременные – к другой. Благодаря повышенному реактивному сопротивлению трансформаторов с расщепленной обмоткой применение их позволяет отказаться от реактирования.

Трехобмоточные трансформаторы устанавливаются на ГПП в тех случаях, когда необходимо иметь две ступени низшего напряжения. В этом случае преимущества трехобмоточных трансформаторов перед двухобмоточными заключаются в следующем:

Особенности конструктивного исполнения трехобмоточных трансформаторов сказываются на определении потерь мощности в них. Для правильного определения потерь рекомендуется пользоваться выражением

С целью учета потерь активной мощности, обусловленных потреблением реактивной мощности, определяют приведенные потери мощности в трехобмоточном трансформаторе

Потери электроэнергии трехобмоточного трансформатора состоят, как и у двухобмоточного трансформатора, из потерь холостого хода и нагрузочных потерь. Однако нагрузочные потери определяются отдельно для обмотки каждого напряжения, поэтому формула потерь электроэнергии в трансформаторе будет иметь вид:

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

Всоответствии 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:

и

В соответствии с условиями выполнения опыта короткого замыкания

; (5.5)

(5.6)

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:

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).

Всоответствии 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 I_в. Он создает магнитный поток и наводит в общей обмотке ток I_общ. Ток нагрузки в обмотке среднего напряжения равен сумме этих токов:

Ток I_в определяется электрической связью обмоток, а ток I_общ – 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:

Преимуществаавтотрансформатора 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 ∆Р_{к вн}, ∆Р_{к сн}, U_{к вн} и U_{к сн} оказываются приведенными к типовой мощности автотрансформатора.

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

и .

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

Характеристики основных электроприемников

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 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.

Трехобмоточпые трансформаторы служат для объединения сетей трех разных классов напряжения. Номинальной мощностью трехобмоточного трансформатора является мощность обмотки высшего напряжения (ВН). К этой мощности приводятся все напряжения короткого замыкания г/_к вн-сш и к ВН-НН’ и к СН-НН- Д ля трехфазных трехобмоточных трансформаторов обычно применяется схема соединения обмоток Y_n/Y_n/A-0-l 1, а для однофазных — 1/1/1-0-0. Изготовление трехобмоточного трансформатора, когда мощность одной из его вторичных обмоток невелика, неэкономично.

Мощности отдельных обмоток устанавливают в зависимости от условий эксплуатации. Наиболее часто встречаются следующие соотношения мощностей отдельных обмоток в процентах номинальной мощности:

В номинальном режиме работы трехобмоточные трансформаторы допускают любое сочетание значений нагрузок по обмоткам, если токи в них не превышают номинальных фазных токов.

В некоторых случаях для создания более рациональных условий коммутации электрических цепей одну из обмоток разделяют па две или большее число гальванически не связанных частей, суммарная номинальная мощность которых равна номинальной мощности трансформатора, а напряжения короткого замыкания относительно другой обмотки практически равны, так что эти части допускают независимую нагрузку. Такие обмотки, обычно обмотки НН, называются расщепленными. В таком трансформаторе обмотка низшего напряжения каждой фазы выполняется из двух частей (ветвей), расположенных симметрично по отношению к обмотке высшего напряжения. Номинальные напряжения ветвей обмотки одинаковы. Мощность каждой обмотки низшего напряжения составляет часть поминальной мощности трансформатора (при двух ветвях — 1/2, при трех ветвях — 1/3). В трехфазных трансформаторах обе части расщепленной обмотки размещены на общем стержне соответствующей фазы одна над другой, а в однофазных трансформаторах части обмотки размещены на разных стержнях. Каждая ветвь расщепленной обмотки имеет самостоятельные выводы. Допускается любое распределение нагрузки между ветвями расщепленной обмотки, например при двух ветвях одна ветвь может быть полностью нагружена, а вторая отключена или обе ветви нагружены полностью.

Достоинством трансформаторов с расщепленной обмоткой низшего напряжения является большое сопротивление короткого замыкания между ветвями, что дает возможность ограничить ток короткого замыкания па стороне низшего напряжения, например, па подстанциях и в сети собственных нужд электростанций.

Одной из характеристик трансформатора с расщепленной обмоткой является коэффициент расщепления К_р, который для трехфазных трансформаторов с расщеплением обмотки НН па две изменяется от 3,34 до 3,64 (при отсутствии точных данных К_р принимается равным 3,5). Для трехфазной группы однофазных трансформаторов К_р = 4.

Трансформаторы с расщепленными обмотками НН обеспечивают возможность присоединения нескольких генераторов к одному повышающему трансформатору. Широкое распространение трансформаторы с расщепленной обмоткой НН получили в схемах распределительных устройств ГЭС, схемах питания собственных нужд крупных ТЭС и АЭС с блоками 200—1200 МВт, а также на понижающих подстанциях.

Отличие автотрансформатора от трансформатора заключается в том, что две его обмотки электрически соединены между собой, что обусловливает передачу мощности от одной обмотки к другой не только электромагнитным, но и электрическим путем. У многообмоточного автотрансформатора электрически соединены обмотки ВЫ и СН, а обмотка НН (третичная обмотка) имеет с ними электромагнитную связь (рис. 3.10).

Под номинальной мощностью автотрансформатора понимается мощность па выводах его обмоток ВН или СН, имеющих между собой автотрансформаторную связь. Она может быть определена как произведение поминального напряжения, подведенного к обмотке ВН, на номинальный ток, проходящий в последовательной обмотке:

Рис. 3.10. Принципиальная схема трехфазного автотрансформатора

Типовой мощностью автотрансформатора называют ту часть номинальной мощности, которая передается электромагнитным путем. Типовая мощность в а раз меньше номинальной:

где— коэффициент выгодности

автотрансформатора.

Обмотка НН понижающего автотрансформатора помимо своего основного назначения (создавать цепь с малым сопротивлением для прохождения токов третьих гармоник и тем самым избегать искажения синусоидального напряжения) используется для питания нагрузки, а также для подключения компенсирующих устройств и последовательно-регулировочных трансформаторов. Мощность

Рис. 3.11. Схема включения амперметра для измерения тока в обшей обмотке трех- фазного (о) и однофазного (б) автотрансформаторов

Рис. 3.12. Векторная диаграмма напряжения участка сети, питающегося от автотрансформатора с разземленной нейтралью при замыкании фазы В на землю

этой обмотки не должна превышать типовую мощность автотрансформатора (5ц_Н

Источник