Силовой трансформатор определение: определение, классификация и принцип работы

ПУЭ 7. Силовые трансформаторы, автотрансформаторы, масляные реакторы и заземляющие дугогасящие реакторы (дугогасящие катушки) | Библиотека

• 13 декабря 2006 г. в 18:44
• 2853373

• Поделиться

• Пожаловаться

Раздел 1. Общие правила

Глава 1.8. Нормы приемо-сдаточных испытаний

Силовые трансформаторы, автотрансформаторы, масляные реакторы и заземляющие дугогасящие реакторы (дугогасящие катушки)

1.8.16. Маслонаполненные трансформаторы мощностью до 1,6 МВ·А испытываются по п. 1, 2, 4, 8, 9, 11-14.

Маслонаполненные трансформаторы мощностью более 1,6 МВ·А, а также ответственные трансформаторы собственных нужд электростанций независимо от мощности испытываются в полном объеме, предусмотренном настоящим параграфом.

Сухие и заполненные совтолом трансформаторы всех мощностей испытываются по п. 1-8, 12, 14.

1. Определение условий включения трансформаторов. Следует производить в соответствии с инструкцией «Трансформаторы силовые. Транспортирование, разгрузка, хранение, монтаж и ввод в эксплуатацию» (РД 16.363-87).

2. Измерение характеристик изоляции. Допустимые значения сопротивления изоляции R₆₀, коэффициент абсорбции R₆₀

/R₁₅, тангенс угла диэлектрических потерь и отношения C₂/C₅₀ и ΔC/C регламентируются инструкцией по п. 1.

3. Испытание повышенным напряжением промышленной частоты:

а) изоляции обмоток вместе с вводами. Испытательные напряжения приведены в табл. 1.8.11. Продолжительность приложения нормированного испытательного напряжения 1 мин.

Испытание повышенным напряжением промышленной частоты изоляции обмоток маслонаполненных трансформаторов при вводе в эксплуатацию не обязательно.

Испытание повышенным напряжением промышленной частоты изоляции обмоток сухих трансформаторов обязательно и производится по нормам табл. 1.8.11 для аппаратов с облегченной изоляцией.

Импортные трансформаторы разрешается испытывать напряжениями, указанными в табл. 1.8.11, лишь в тех случаях, если они не превышают напряжения, которым данный трансформатор был испытан на заводе.

Таблица 1.8.11. Испытательное напряжение промышленной частоты внутренней изоляции силовых маслонаполненных трансформаторов и реакторов с нормальной изоляцией и трансформаторов с облегченной изоляцией (сухих и маслонаполненных).

Класс напряжения обмотки, кВ	Испытательное напряжение по отношению к корпусу и другим обмоткам, кВ, для изоляции
	нормальной	облегченной
До 0,69	4,5	2,7
3	16,2	9
6	22,5	15,4
10	31,5	21,6
15	40,5	33,3
20	49,5	–
35	76,5	–
110	180	–
150	207	–
220	292,5	–
330	414	–
500	612	–

Изоляция импортных трансформаторов, которую поставщик испытал напряжением ниже указанного в ГОСТ 18472-88, испытывается напряжением, значение которого устанавливается в каждом случае особо.

Испытательное напряжение заземляющих реакторов на напряжение до 35 кВ аналогично приведенным для трансформаторов соответствующего класса.

Изоляция линейного вывода обмотки трансформаторов классов напряжения 110 кВ и выше, имеющих неполную изоляцию нейтрали (испытательное напряжение 85 и 100 кВ), испытывается только индуктированным напряжением, а изоляция нейтрали — приложенным напряжением;

б) изоляции доступных стяжных шпилек, прессующих колец и ярмовых балок. Испытание следует производить в случае осмотра активной части. Испытательное напряжение 1-2 кВ. Продолжительность приложения нормированного испытательного напряжения 1 мин.

4. Измерение сопротивления обмоток постоянному току. Производится на всех ответвлениях, если для этого не потребуется выемки сердечника. Сопротивление должно отличаться не более чем на 2% от сопротивления, полученного на таком же ответвлении других фаз, или от данных завода-изготовителя.

5. Проверка коэффициента трансформации.

Производится на всех ступенях переключения. Коэффициент трансформации должен отличаться не более чем на 2% от значений, полученных на том же ответвлении на других фазах, или от данных завода-изготовителя. Для трансформаторов с РПН разница между коэффициентами трансформации не должна превышать значения ступени регулирования.

6. Проверка группы соединения трехфазных трансформаторов и полярности выводов однофазных трансформаторов. Производится при монтаже, если отсутствуют паспортные данные или есть сомнения в достоверности этих данных. Группа соединений должна соответствовать паспортным данным и обозначениям на щитке.

7. Измерение тока и потерь холостого хода. Производится одно из измерений, указанных ниже:

а) при номинальном напряжении. Измеряется ток холостого хода. Значение тока не нормируется;

б) при малом напряжении. Измерение производится с приведением потерь к номинальному напряжению или без приведения (метод сравнения).

8. Проверка работы переключающего устройства и снятие круговой диаграммы. Снятие круговой диаграммы следует производить на всех положениях переключателя. Круговая диаграмма не должна отличаться от снятой на заводе-изготовителе. Проверку срабатывания переключающего устройства и давления контактов следует производить согласно заводским инструкциям.

9. Испытание бака с радиаторами гидравлическим давлением. Производится гидравлическим давлением столба масла, высота которого над уровнем заполненного расширителя принимается: для трубчатых и гладких баков 0,6 м; для баков волнистых, радиаторных или с охладителями 0,3 м.

Продолжительность испытания 3 ч при температуре масла не ниже +10 °С. При испытании не должно наблюдаться течи масла.

10. Проверка системы охлаждения. Режим пуска и работы охлаждающих устройств должен соответствовать инструкции завода-изготовителя.

11. Проверка состояния силикагеля. Индикаторный силикагель должен иметь равномерную голубую окраску зерен. Изменение цвета свидетельствует об увлажнении силикагеля.

12. Фазировка трансформаторов. Должно иметь место совпадение по фазам.

13. Испытание трансформаторного масла. Свежее масло перед заливкой вновь вводимых трансформаторов, прибывающих без масла, должно быть испытано по показателям п. 1, 2, 4-12 табл. 1.8.38.

Из трансформаторов, транспортируемых без масла, до начала монтажа следует произвести отбор пробы остатков масла (со дна).

Электрическая прочность остатков масла в трансформаторах напряжением 110-220 кВ должна быть не ниже 35 кВ и в трансформаторах напряжением 330-500 кВ — не ниже 45 кВ.

Масло из трансформаторов напряжением 110 кВ и выше, транспортируемых с маслом, до начала монтажа испытывается по показателям п. 1-6 и 12 табл. 1.8.38.

Испытание масла из трансформаторов с массой масла более 1 т, прибывающих с маслом, при отсутствии заводского протокола испытания масла перед включением в работу производится по показателям п. 1-11 табл. 1.8.38, а масла из трансформаторов напряжением 110 кВ и выше, кроме того, по п. 12 табл. 1.8.38.

Испытание масла, залитого в трансформатор, перед включением его под напряжение после монтажа производится по показателям п. 1-6 табл. 1.8.38.

При испытании масла из трансформаторов напряжением 110 кВ и выше по показателям п. 1-6 табл. 1.8.38 следует производить и измерение тангенса угла диэлектрических потерь масла. Измерение тангенса угла диэлектрических потерь масла следует производить также у трансформаторов, имеющих повышенное значение тангенса угла диэлектрических потерь изоляции.

Масло из трансформаторов I и II габаритов, прибывающих на монтаж заполненными маслом, при наличии удовлетворяющих нормам показателей заводского испытания, проведенного не более чем за 6 мес до включения трансформатора в работу, разрешается испытывать только по показателям п. 1 и 2 табл. 1.8.38.

14. Испытание включением толчком на номинальное напряжение. В процессе 3-5-кратного включения трансформатора на номинальное напряжение не должны иметь место явления, указывающие на неудовлетворительное состояние трансформатора.

Трансформаторы, смонтированные по схеме блока с генератором, рекомендуется включать в сеть подъемом напряжения с нуля.

15. Испытание вводов. Следует производить в соответствии с 1.8.31.

16. Испытание встроенных трансформаторов тока. Следует производить в соответствии с 1.8.17.

Персональная лента новостей Дзен от Elec.ru
Актуальные новости, обзоры и публикации портала в удобном формате.

Подписаться

Силовые трансформаторы — устройство и принцип действия

Содержание

Дополнительное оборудование

Устройство силового трансформатора включает в себя различные виды дополнительного навесного оборудования:

• газовое реле. Это устройство выполняет защитные функции. При нестабильной работе трансформатора (нарушена система охлаждения, повреждения различного типа), масло начинает постепенно разлагаться на простые составляющие. В процессе выделяется определенное количество газов. Если реакция протекает медленно, то устройство подает предупреждающий сигнал, а если газ образуется слишком быстро, то реле просто отключает трансформатор;
• индикаторы температуры. Специальные датчики на основе термопар регулярно проводят замеры температуры масла в самых горячих точках;
• поглотители влаги. Так как конструкция маслонаполненной емкости не является абсолютно герметичной, то под крышкой может образоваться водяной конденсат. Специальные устройства поглощают влагу и препятствуют попаданию ее в масло;
• система постоянной регенерации масла;
• защита от повышения давления внутри емкости. Система комбинируется с устройствами сброса лишнего давления и работает в автоматическом режиме;
• индикатор уровня масла. В большинстве случаев он выполнен в виде прибора с циферблатом и стрелкой или в виде трубки, которая заполнена маслом и соединена с емкостью по принципу сообщающихся сосудов.

Больше информации о современных силовых трансформаторах, их основных разновидностях, типах конструкции и новейших разработках в этой сфере можно узнать на международной выставке «Электро». Мероприятие состоится на территории ЦВК «Экспоцентр».

Производство, эксплуатация, монтаж, ремонт, тех. обслуживание силовых трансформаторовИзмерительные трансформаторы тока и напряженияНазначение, принцип действия измерительных трансформаторов, а также их монтаж и ремонт.

Виды конструкций однофазных трансформаторов

Конструкция однофазного трансформатора может быть выполнены стержневого типа так и броневого или тороидального.

конструкция стержневого трансформатора

Однофазный двух обмоточный трансформатор стержневого типа, представляет собой два стержня на которые располагаются обе обмотки. Объединяет эти стрежни, стальное ярмо, на котором и происходит соединение магнитных потоков двух обмоток.

Тип однофазного броневого трансформатора  представляет собой один стержень (сердечник), который как бы бронируется, защищается с обеих сторон ярмом от внешних механических воздействий. Магнитный поток проходящий по ярму броневого  меньше в два раз чем в стержне, поэтому ярма делают в два раза меньше, уменьшая тем самым габаритные размеры и вес.

Сборка трансформатора

Собирают магнитопроводы трансформаторов встык или в нахлест.

1- пластины Ш-образного профиля, 2 — пластины прямоугольного профиля, 3 — стержневые шпильки

Сборка внахлест пластины сердечника выполняют одна за другой укладывая их плотно в разных точках разреза полос. Монтаж и демонтаж такого трансформатора более трудоемок, но зато это позволяет сильно уменьшить магнитное сопротивление, снижает реактивные потери на вихревые токи и нагрев стали.

ленточный магнитопровод

Существуют также и ленточные магнитопроводы которые делают из холоднокатаной стали как стержневого типа так броневого типа. Магнитная проницаемость трансформаторной холоднокатаной стали больше чем у горячекатаной, но только при направлении которая совпадает с направлением проката стали. В связи с этим такие трансформаторы собирают внахлестку, уже из лент разной длины (пакеты) и затем соединяют вместе предварительно пропитывая для изоляции жаростойким лаком. Особенность такого трансформаторов, что они обязательно требуют установки изоляционной прокладки на месте стыка двух магнитопроводов или изоляцией лаком. Это предотвращает замыкания пластин, в результате чего не возникает чрезмерный нагрев сердечника трансформатора токами вихревыми. Такой нагрев может приводить к плавлению стали в одну сплошную массу.

Мощные силовые трансформаторы часто делают только стержневыми так у них проще выполнить изоляцию обмоток высшего напряжения от низшего.
Трансформаторы малой мощности, сетевые трансформаторы  делаю из броневого магнитопровода. Обмотки у броневых  трансформаторов располагаются на одном стержне, а не отдельно одна  от другой. Как правило, первичная обмотка располагается ближе к сердечнику, а вторичная мотается поверх первой. Токи первичной и вторичной обмотки маломощного трансформатора невелики, так что усиленной изоляцией можно пренебречь.

Охладители

Обязательный элемент конструкции любого силового трансформатора. Большое количество электрической энергии, проходя через трансформатор, преобразуется в тепло. Специальная двухконтурная система, заполненная маслом, нуждается в регулярном охлаждении.

Для этих целей используются различные устройства:

• радиаторы. Конструктивно охладитель состоит из металлических пластин различной конфигурации, которые обладают хорошей теплопроводностью, через которые и выводится тепловая энергия в атмосферу или вторичную охлаждающую среду;
• гофрированный бак. Универсальное устройство для установок небольшой мощности. Конструктивно он совмещает в себе радиатор и емкость для масла. Тепло выводится благодаря внешним и внутренним гофрированным поверхностям;
• принудительная вентиляция. Навесные вентиляторы применяют для трансформаторов большой мощности. Благодаря постоянному принудительному охлаждению удается повысить производительность системы до 20-25%;
• охладители масляно-водяные. На сегодняшний день такие комбинированные конструкции используются чаще всего благодаря их простоте и высокой эффективности;
• циркуляционные насосы. Устройство обеспечивает регулярное перемещение горячего масла в нижний контур, заменяя его холодным.

Определение и назначение

Для питания приборов нужны напряжения различных характеристик. Трансформатор — это конструкция для использования индукционной работы магнитного поля. Ленточные или проволочные катушки, объединенные общим потоком, понижают или увеличивают напряжение. В телевизоре применяется 5 В для работы транзисторов и микросхем, питание кинескопа требует нескольких киловольт при использовании каскадного генератора.

Изолированные обмотки располагаются на сердечнике из спонтанно намагниченного материала с определенным значением напряженности. Старые агрегаты использовали существующую частоту сети, около 60 Гц. В современных схемах питания электроприборов применяют импульсные трансформаторы с высокой частотой. Переменное напряжение выпрямляется и преобразовывается при помощи генератора в величину с заданными параметрами.

Напряжение стабилизируется благодаря управляющей установке с импульсно-широтной модуляцией. Высокочастотные всплески передаются трансформатору, на выходе получают стабильные показатели. Массивность и тяжесть приборов прошлых лет сменяется легкостью и небольшими размерами. Линейные показатели агрегата пропорциональны мощности в отношении 1:4, для уменьшения габаритов устройства увеличивается частота тока.

Массивные приборы используют в схемах электроснабжения, если требуется создать минимальный уровень рассеяния помех с высокой частотой, например при обеспечении качественного звука.

Составляющие конструкции

Высоковольтные линии электропередач с напряжением более 6 тысяч вольт защищают специальными устройствами, преобразующими переменный электрический ток и защищающими сети от серьёзного перенапряжения. Существует два типа таких устройств:

• обычные трансформаторы;
• автотрансформаторы.

Обе разновидности имеют похожее устройство и функциональные характеристики. Стандартная конструкция трансформатора включает в себя следующие составляющие:

• Ферромагнитный сердечник. Он заключается в специальный прочный корпус, не позволяющий агрессивной среде вывести его из строя.
• Обмотка. Бывает медной и алюминиевой, имеет сечения круглой либо прямоугольной формы. Концентрическая обмотка имеет вид цилиндров, располагающихся один в другом. Несколько слоёв обмотки с низким напряжением занимают место близко к сердечнику. Винтовая обмотка высокого напряжения устанавливается на специальный цилиндр, выполняющий роль изолятора. Балки, на которых находится обмотка, имеют специальную защиту.
• Газовое реле. Находясь в трубопроводе между основным и расширительным баком, оно пропускает весь газ, образующийся в процессе нагрева масла. Реле срабатывает даже при минимальном газообразовании. Если объём газа увеличивается, об этом уведомляют световые и звуковые датчики. В случае когда газа образуется очень много, чтобы не допустить разложения масляных веществ, происходит автоматическое срабатывание выключателей во всём трансформаторе.
• Гильза для термометра. Термометр требуется для постоянного отслеживания температуры поверхностных слоёв масла.
• Осушитель воздуха. Не даёт влаге из воздуха попадать в масло и ухудшать его диэлектрические параметры.
• Выхлопная труба. Для того чтобы масло поступало в нужном количестве, один край трубы соединяется с основным баком трансформатора, второй находится на уровне чуть выше расширителя.
• Предохранительная мембрана. Крепится на край выхлопной трубы, выполняет защитную функцию при аварийном скачке напряжения. В некоторых устройствах вместо мембраны может использоваться сильфон или клапанные элементы.
• Проходные изоляторы. С их помощью обеспечивается безопасное функционирование прибора. Для удобства управления прибор оснащается ручкой на крышке бака.

https://youtube.com/watch?v=fYUtgW0j2S0

Как выбрать силовой трансформатор

Трансформатор – это сердце понижающих и распределительных подстанций. Выбор силового трансформатора сопряжен с рядом нюансов и особенностей, которые были рассмотрены в данной статье. Основные учитываемые параметры следующие:

1. Первичное напряжение (ВН) – уровень высокого напряжения питающей сети. Например, 6, 10 или 20кВ.
2. Вторичное напряжение (НН) – уровень низкого напряжения, необходимого для питания потребителей электроэнергии. Например, 0,38кВ или 0,23кВ.
3. Количество фаз и частота (Гц).
4. Нагрузка в кВА, учитывающая потенциальный рост мощности в будущем.
5. Место установки силового трансформатора: снаружи/внутри помещения.
6. График нагрузки.
7. Категория надежности электроснабжения потребителей.
8. Перегрузочная способность трансформатора.

Когда дело касается выбора номинальной мощности исходят из суточного графика нагрузки, отображающего среднесуточную и максимальную активную нагрузку (кВт), а также из расчетной активной нагрузки (когда нет суточных графиков), темпа роста нагрузки и стоимости электроэнергии. Различают следующие типы силовых трансформаторов, представленные в таблице:

Основные показатели мощности силовых трансформаторов.

Если брать в качестве определяющих критериев другие показатели и характеристики, то можно выделить следующие виды силовых трансформаторов:

• количество фаз – одна или три. Трехфазный силовой трансформатор является наиболее распространенным электротехническим устройством, которое используется на подстанциях;
• число обмоток – трех- или двухобмоточные;
• по своему назначению трансформаторы могут быть повышающими или понижающими;
• если брать за критерий место установки, то различают внешние и внутренние устройства;
• по типу охлаждения устройства делятся на две категории – силовые сухие трансформаторы (с воздушным охлаждением) и силовые масляные трансформаторы.

Вне зависимости от типа, мощностных характеристик или габаритных размеров принцип действия силового трансформатора базируется на основе явления электромагнитной индукции. При подаче на устройство тока с определенными характеристиками он проходит через замкнутый магнитопровод и попадает на первичную и вторичную обмотку.

В зависимости от числа витков в обмотках определяется коэффициент напряжений. Если в первичной обмотке число витков меньше – то это повышающий трансформатор, если наоборот, то речь идет о понижающем трансформаторе.

В практических условиях значение номинальной мощности выбирают в соответствии с графиком нагрузки и коэффициентом начальной нагрузки. Номинальная полная мощность трансформатора должна быть выше расчетной полной мощности. Необходимо также учитывать и температуру, при которой эксплуатируется трансформатор.

Трансформаторы специального назначения

Преобразователи напряжения, которые не предназначены для питания осветительной и силовой нагрузки, относятся к специальным трансформаторам. Они бывают нескольких видов: измерительные, сварочные, автотрансформаторы.

Измерительные преобразователи напряжения

Измерительные трансформаторы применяются для включения приборов измерения в цепи высокого напряжения. Их использование позволяет:

• расширить границы измерения установок переменного тока;
• увеличить защиту лиц, обслуживающих аппараты;
• применять для измерения приборы небольшого размера и веса.

Первичная обмотка измерительных трансформаторов подключается в сеть, а к вторичной присоединяются приборы измерения.

Сварочное оборудование

Сварочные трансформаторы снижают напряжение сети (220 В или 380 В) до необходимого 60—70 В. Невысокое напряжение при сварке обеспечивает безопасность лицам, проводящим сварку. Понижение значения напряжения меньше 60 В недопустимо ввиду того, что дуга может попросту не зажечься.

Автотрансформатор с плавным регулированием напряжения

В машинных залах для запуска двигателей большой мощности, а также в лабораториях при проведении различного рода испытаний используются автотрансформаторы.

Основная отличительная черта автотрансформаторов — наличие электрического соединения между первичной и вторичной обмотками. В понижающих автотрансформаторах этот факт является недостатком, так как при недостаточном соблюдении техники безопасности, при аварийном режиме, поломке прибора, жизнь и здоровье обслуживающего персонала может оказаться под угрозой.

Назначение и принцип действия трансформатора

Назначение и принцип действия трансформатора — это  передача электрической энергии на значительные расстояния от электростанций к различным потребителям: промышленным предприятиям, населению и т.п, с помощью электродвижущей силы и магнитной индукции.

Трансформаторы позволяют значительно экономить на стоимости проводов, а также снижают потери электроэнергии в линиях электропередач. Так как от силы тока зависит сечение проводов то, увеличивая напряжение и снижая силу тока (не снижая при этом передаваемую мощность) можно эффективно предавать напряжение на значительные расстояния.

передача электроэнергии трансформаторами

Это позволяет экономить  на линиях электропередач:

1. Используя провода с меньшим поперечным сечение, снижается расход  цветных металлов;
2. Уменьшаются потери мощности при передаче электроэнергии на большие расстояния.

На электростанциях вырабатывается электрическая энергия посредством синхронных генераторов и составляет от 11 кВ до 20кВ, в некоторых случаях может применяться напряжение 30-35 кВ.   Эти величины не подходят как в быту, так и на промышленном производстве из-за слишком высокого напряжения. Но эти напряжения также недостаточны для экономичной передачи электроэнергии на расстояния. Поэтому на выходе из электростанций ставятся повышающие трансформаторы, которые повышают напряжение до 750 кВ, U=750kV напряжение которое непосредственно передается по линиям электропередач.

Приемники электрической энергии: различные бытовые приборы, электродвигатели, станки на производстве из-за соображения безопасности и конструктивными сложностями изготовления (требования к усиленной изоляции), также не могут работать с такими высокими напряжениями.  Они рассчитываются на более низкое напряжения, как правило, это 220V в быту и 380V на производстве.

Повышающие трансформаторы используют для передачи электроэнергии на большие расстояния, понижающие для распределения электроэнергии в точке разветвления потребителей.

Электрическая энергия по пути движения от электростанции до потребителя может трансформироваться 3 или 4 раза. Преобразование электроэнергии происходит с помощью магнитопровода трансформатора и переменного магнитного поля.

Принцип действия и режимы работы

Простой трансформатор снабжен сердечником из пермаллоя, феррита и двумя обмотками. Магнитопровод включает комплект ленточных, пластинчатых или формованных элементов. Он передвигает магнитный поток, возникающий под действием электричества. Принцип работы силового трансформатора заключается в преобразовании показателей силы тока и напряжения с помощью индукции, при этом постоянной остается частота и форма графика движения заряженных частиц.

В трансформаторах повышающего типа схема предусматривает повышенное напряжение на вторичной обмотке по сравнению с первичной катушкой. В понижающих агрегатах входной вольтаж выше выходного показателя. Сердечник со спиральными витками располагается в емкости с маслом.

При включении переменного тока на первичной спирали образуется переменное магнитное поле. Оно замыкается на сердечнике и затрагивает вторичную цепь. Возникает электродвижущая сила, которая передается подключенным нагрузкам на выходе трансформатора. Функционирование станции проходит в трех режимах:

1. Холостой ход характеризуется разомкнутым состоянием вторичной катушки и отсутствием тока внутри обмоток. В первичной спирали течет электричество холостого хода, составляющее 2-5% номинального показателя.
2. Работа под нагрузкой проходит с подключением питания и потребителей. Силовые трансформаторы показывают энергию в двух обмотках, работа в таком регламенте является распространенной для агрегата.
3. Короткое замыкание, при котором сопротивление на вторичной катушке остается единственной нагрузкой. Режим позволяет выявить потери для разогрева обмоток сердечника.

Режим холостого хода

Электричество в первичной спирали равно значению переменного намагничивающего тока, вторичный ток показывает нулевые показатели. Электродвижущая сила начальной катушки в случае ферромагнитного наконечника полностью замещает напряжение источника, отсутствуют нагрузочные токи. Работа на холостом ходу выявляет потери на мгновенное включение и вихревые токи, определяет компенсацию реактивной мощности для поддержания требуемого вольтажа на выходе.

В агрегате без ферромагнитного проводника потерь на изменение магнитного поля нет. Сила тока холостого режима пропорциональна сопротивлению первичной обмотки. Способность противостоять прохождению заряженных электронов трансформируется при изменении частоты тока и размера индукции.

Работа при коротком замыкании

На первичную катушку поступает небольшое переменное напряжение, выходы вторичной спирали накоротко соединены. Показатели вольтажа на входе подбирают так, чтобы ток короткого замыкания соответствовал расчетному или номинальному значению агрегата. Размер напряжения при коротком замыкании определяет потери в катушках трансформатора и расход на противодействие материалу проводника. Часть постоянного тока преодолевает сопротивление и преобразуется в тепловую энергию, сердечник греется.

Напряжение при коротком замыкании рассчитывается в процентном отношении от номинального показателя

Параметр, полученный при работе в этом режиме, является важной характеристикой агрегата. Умножив его на ток короткого замыкания, получают мощность потерь

Рабочий режим

При подсоединении нагрузки во вторичной цепи появляется движение частиц, вызывающее магнитный поток в проводнике. Оно направлено в другую сторону от потока, продуцируемого первичной катушкой. В первичной обмотке происходит разногласие между электродвижущей силой индукции и источника питания. Ток в начальной спирали повышается до того времени, когда магнитное поле не приобретет первоначальное значение.

Магнитный поток вектора индукции характеризует прохождение поля через выбранную поверхность и определяется временным интегралом мгновенного показателя силы в первичной катушке. Показатель сдвигается по фазе под 90˚ по отношению к движущей силе. Наведенная ЭДС во вторичной цепи совпадает по форме и фазе с аналогичным показателем в первичной спирали.

Watch this video on YouTube

Конструкция устройства

Силовые трансформаторы предназначены для преобразования (трансформирования) переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения — более низкого или более высокого. Трансформаторы, понижающие напряжение, называют понижающими, а повышающие напряжение — повышающими.

Трансформаторы изготовляют двухобмоточные и трехобмоточные. Последние кроме обмотки НН и ВН имеют обмотку СН (среднего напряжения). Трехобмоточный силовой трансформатор позволяет снабжать потребителей электроэнергией разных напряжений.

Схема устройства масляного трансформатора.

Обмотка, включенная в сеть источника электроэнергии, называется первичной, а обмотка, к которой присоединены электроприемники,— вторичной. В рассматриваемых распределительных устройствах и подстанциях промышленных предприятий применяют трехфазные двухобмоточные понижающие трансформаторы, преобразующие напряжение 6 и 10 кВ в 0,23 и 0,4 кВ.

В зависимости от изолирующей и охлаждающей среды различают трансформаторы масляные ТМ и сухие ТС. В масляных основной изолирующей и охлаждающей средой являются трансформаторные масла, в сухих — воздух или твердый диэлектрик.

В специальных случаях применяют трансформаторы с заполнением баков негорючей жидкостью — совтолом. Основой конструкции трансформатора служит активная часть, состоящая из магнитопровода с расположенными на нем обмотками низшего напряжения 3 и высшего напряжения 2 отводов и переключающего устройства.

Магнитопровод, набранный из отдельных тонких листов специальной трансформаторной стали, изолированных друг от друга покрытием, состоит из стержней, верхнего и нижнего ярма. Такая конструкция способствует уменьшению потерь на нагрев от перемагничивания (гистерезис) и вихревых токов.

Соединительные провода, идущие от концов обмоток и их ответвлений, предназначенные для регулирования напряжения, называют отводами, которые изготовляют из неизолированных медных проводов или проводов, изолированных кабельной бумагой либо гетинаксовой трубкой.

Режим работы и типы, применяемые на тяговой подстанции

Трансформаторы для тяговых подстанций переменного тока делятся на группы с учетом условий эксплуатации.

Устройство, которое устанавливается на железнодорожных сообщениях:

• Опорные.
• Тупиковые.
• Промежуточные.

Опорные устройства применяются для питания других объектов. Тупиковые снабжаются электричеством от соседних трансформаторов, промежуточное устанавливаются между двумя соседями подстанциями.

Специальные виды используются для городского транспорта. Первая группа устройств требует регулярного обслуживания. Вторая работает полностью в автоматическом режиме. Действие третьего вида трансформаторов регулируется с помощью телеуправляемой техники, поэтому и поддержка таких устройств не требует работы обслуживающего персонала.

Изделия для метрополитена:

• Тяговые.
• Понизительные.
• Тягово-понизительные.

Понизительные снабжаются электричеством от городских сетей. Понизительные уменьшают напряжение до 400-220 вольт, питают силовые установки и освещение. Подстанции уменьшают напряжение до необходимого уровня.

Типы и виды трансформаторов

Силовые агрегаты используют в случае преобразования высоковольтного тока и больших мощностей, их не применяют для измерения показателей сети. Установка оправдана в случае разницы между напряжением в сети производителя энергии и цепи, идущей к потребителю. В зависимости от числа фаз станции можно классифицировать как узлы с одной катушкой или многообмоточные устройства.

Однофазный силовой преобразователь устанавливается статически, для него характерны связанные взаимной индукцией обмотки, располагаемые неподвижно. Сердечник выполняется в виде замкнутой рамы, различают нижнее, верхнее ярмо и боковые стержни, где располагаются спирали. Активными элементами выступают катушки и магнитопровод.

Обвивки на стержнях находятся в установленных сочетаниях по числу и форме витков или устраиваются в концентрическом порядке. Наиболее распространена и часто применяется цилиндрическая обвивка. Конструктивные элементы агрегата фиксируют части станции, изолируют проходы между витками, охлаждают части и предупреждают поломки. Продольная изоляция охватывает отдельные витки или их сочетания на сердечнике. Главные диэлектрики используют для предупреждения перехода между заземлением и обмотками.

В схемах трехфазных сетей электричества ставят двухобмоточные и трехобмоточные установки для равномерного распределения нагрузки между входами и выходами или устройства замещения для одной фазы. Трансформаторы с масляным охлаждением содержат магнитопровод с обмотками, которые расположены в баке с веществом.

Обвивки устраиваются на общем проводнике, при этом предусмотрены первичные и вторичные контуры, взаимодействующие благодаря возникновению общего поля, тока или поляризации при перемещении заряженных электронов в магнитной среде. Такая общая индукция затрудняет определение рабочих показателей установки, высокого и низкого напряжения. Используется план замещения трансформатора, при которой обмотки взаимодействуют не в магнитной, а в электрической среде.

Применяется принцип эквивалентности действия рассеивающих потоков работе сопротивлений индуктивных катушек, пропускающих ток. Различают спирали с активным сопротивлением индукции. Второй вид представляет собой магнитосвязанные обвивки, передающие частицы без потоков рассеивания с минимальными препятствующими свойствами.

Watch this video on YouTube

 

 

Помогла ли вам статья?

Задать вопрос

Пишите ваши рекомендации и задавайте вопросы в комментариях

Силовой трансформатор Определение | Law Insider

• означает права на ввод генерации в качестве Ресурса генерирующей мощности в Систему передачи в точке присоединения, где генерирующие объекты подключаются к Системе передачи.

• означает закрытое устройство, работающее на ископаемом или другом топливе, состоящее из компрессора, камеры сгорания и турбины, в котором дымовой газ, образующийся в результате сгорания топлива в камере сгорания, проходит через турбину, вращая турбина.

• («STP») означает пункт сигнализации, который выполняет функции маршрутизации сообщений и предоставляет информацию для маршрутизации сообщений между пунктами сигнализации внутри сетей CCIS или между ними. STP передает, получает и обрабатывает сообщения CCIS.

• означает соглашение о присоединении к генерации, которое должно быть заключено отдельно между Продавцом и PGE, предусматривающее строительство, эксплуатацию и техническое обслуживание объектов присоединения, необходимых для обеспечения поставок Чистой продукции Продавца.

• означает все Объекты присоединения, которые не являются Объектами присоединения Потребителя и которые после передачи в соответствии с Тарифом, Приложение P, Приложение 2, раздел 5.5, Владельцу взаимосвязанной передачи права собственности на любые Объекты присоединения Владельца передачи, которые построил Потребитель присоединения, принадлежат, контролируются, управляются и обслуживаются Владельцем взаимосвязанной передачи на стороне Владельца взаимосвязанной передачи в Точке присоединения, указанной в приложениях к Соглашению об услуге присоединения и к Договору об услуге строительства присоединения, включая любые модификации, дополнения или обновления, сделанные в таких объекты и оборудование, необходимые для физического и электрического соединения Объекта Заказчика с Системой передачи или взаимосвязанными распределительными объектами. Провайдер передачи: «Провайдер передачи» должен быть Управлением присоединения для всех целей, при условии, что Владельцы передачи будут нести ответственность за следующие определенные виды деятельности:

• означает полную комбинацию в транспортном средстве системы (систем) накопления тяговой энергии, преобразователя (преобразователей) тяговой энергии и трансмиссии (приводов), обеспечивающих механическую энергию на колеса для движения транспортного средства, а также периферийных устройств.

• означает точку (точки) подключения, в которой проект подключается к сети, т. е. он должен находиться на уровне шин 11 / 22 кВ подстанции MSEDCL.

• означает оборудование и средства, необходимые для безопасного и надежного соединения Объекта с Системой передачи PJM или системой передачи другого Передающего предприятия, на территории которого расположен Объект, в зависимости от обстоятельств, включая систему сбора между каждым Блоком, трансформаторами и все коммутационное, измерительное, коммуникационное, контрольное и защитное оборудование, включая оборудование, описанное в Соглашении о присоединении.

• означает соединение между двумя или более отдельными системами передачи, которые обычно работают синхронно и имеют взаимосвязанные соединения.

• означает устройство, которое соединяет систему сбора электроэнергии WECS и повышает напряжение для соединения с линиями электропередачи коммунального предприятия.

• – ближайшая к естественной поверхности земли геологическая формация, являющаяся водоносным горизонтом, а также нижние водоносные горизонты, гидравлически связанные с этим водоносным горизонтом в пределах границ объекта.

• означает оборудование, используемое для подключения системы электроснабжения штата к системам электроснабжения за пределами штата;

• означает классификацию электрического компонента или цепи, если их рабочее напряжение составляет > 60 В и ≤ 1500 В постоянного тока или > 30 В и ≤ 1000 В переменного тока среднеквадратичное значение (среднеквадратичное значение).

• означает воду, используемую в качестве единственного источника энергии для производства электроэнергии.

• означает котел, в котором пар или другой пар вырабатывается под давлением более 15 фунтов на квадратный дюйм.

• означает Средства присоединения Владельца передачи и Средства присоединения Потребителя.

• означает средства передачи переменного или постоянного тока, которые соединены с Системой передачи или добавлены к ней в соответствии с Тарифом, Часть IV и Тарифом, Часть VI, и которые определены таким образом в Тарифе, Приложение Т, при условии, однако, что Коммерческие средства передачи не должны включать (i) какие-либо средства присоединения потребителей, (ii) любые физические средства системы передачи, существовавшие до 20 марта 2003 г. или ранее; (iii) любые расширения или усовершенствования Системы передачи, которые не определены как Коммерческие средства передачи в Региональном плане расширения передачи и Тарифах, Приложение Т, или (iv) любые средства передачи, которые включены в тарифную базу коммунального предприятия, и на котором зарабатывается регулируемый доход. Провайдер торговой передачи:

• означает все объекты и оборудование, находящиеся в собственности и/или под контролем, эксплуатируемые и обслуживаемые Заказчиком присоединения на стороне Заказчика присоединения в Точке присоединения, указанные в соответствующих приложениях к Договору об оказании услуг присоединения и к Договору об оказании услуг по строительству присоединения, включая любые модификаций, дополнений или модернизаций таких средств и оборудования, которые необходимы для физического и электрического соединения Объекта Заказчика с Системой передачи.

• означает любые гидрофторуглероды для конкретного конечного использования, для которых программа EPA по важным новым альтернативам (SNAP) определила другие приемлемые альтернативы с более низким потенциалом глобального потепления. Список альтернатив SNAP можно найти в 40 CFR, часть 82, подраздел G, а дополнительные таблицы альтернатив доступны по адресу (http://www.epa.gov/snap/).

• означает инструмент с мотивом или без него

• означает стеклянную нить или пряди, которые защищены буферной трубкой с цветовой кодировкой и которые используются для передачи сигнала связи по стеклянным нитям в форму световых импульсов.

• означает соглашение между Продавцом и Связующим предприятием и ISO-NE, в зависимости от обстоятельств, относительно соединения Объекта с системой передачи Связующего предприятия, в которое время от времени могут вноситься поправки.

• означает электрическую цепь, включая соединительную систему для зарядки ПЭАС, работающую от высокого напряжения.

• означает соглашение между Оператором передачи, Потребителем присоединения и Владельцем взаимосвязанной передачи относительно присоединения в соответствии с Тарифом, Часть IV и Тарифом, Часть VI.

• означает субстехиометрическое окисление или паровую конверсию вещества с получением газообразной смеси, содержащей два или более из следующих компонентов: (i) оксиды углерода; (ii) метан; и (iii) водород;

• означает предприятие по производству

Что такое силовой трансформатор и как он работает?

В некоторых из наших предыдущих статей мы обсуждали основы трансформатора и его различных типов. Одним из важных и часто используемых трансформаторов является 9.0111 Силовой трансформатор . Он очень широко используется для повышения и понижения напряжения на электростанции и распределительной станции (или подстанции) соответственно.

Например, рассмотрим блок-схему, показанную выше. Здесь силовой трансформатор используется два раза при подаче электроэнергии потребителю, находящемуся далеко от генерирующей станции.

• Первый раз на электростанции для повышения напряжения, вырабатываемого ветрогенератором.
• Второй находится на распределительной станции (или подстанции) для понижения напряжения, полученного в конце линии передачи.

Потери мощности в линиях электропередачи

Существует множество причин для использования силового трансформатора в электроэнергетических системах. Но одной из самых важных и простых причин применения силового трансформатора является снижение потерь мощности при передаче электроэнергии.

Теперь давайте посмотрим, как значительно снижаются потери мощности при использовании силового трансформатора:

Во-первых, уравнение потери мощности P = I*I*R.

Здесь I = ток через проводник, а R = сопротивление проводника.

Таким образом, потери мощности прямо пропорциональны квадрату тока, протекающего через проводник или линию передачи. Таким образом, чем меньше величина тока, проходящего через проводник, тем меньше потери мощности.

Как мы воспользуемся этой теорией, объясняется ниже:

• Допустим, начальное напряжение = 100 В, потребление нагрузки = 5 А и подаваемая мощность = 500 Вт. Тогда линии передачи здесь должны нести ток величиной 5А от источника к нагрузке. Но если мы увеличим напряжение на начальном этапе до 1000 В, тогда линии передачи должны будут нести только 0,5 А, чтобы обеспечить ту же мощность в 500 Вт.
• Итак, мы повысим напряжение в начале линии передачи с помощью силового трансформатора и используем другой силовой трансформатор для понижения напряжения в конце линии передачи.
• При такой настройке величина тока, протекающего по линии передачи протяженностью более 100 км, значительно снижается, что снижает потери мощности при передаче.

Разница между силовым трансформатором и распределительным трансформатором

• Силовой трансформатор обычно работает с полной нагрузкой, поскольку он рассчитан на высокую эффективность при 100% нагрузке. С другой стороны, распределительный трансформатор имеет высокий КПД при нагрузке от 50% до 70%. Таким образом, распределительные трансформаторы не подходят для непрерывной работы со 100% нагрузкой.
• Поскольку силовой трансформатор приводит к высоким напряжениям при повышении и понижении, обмотки имеют более высокую изоляцию по сравнению с распределительными трансформаторами и измерительными трансформаторами.
• Поскольку в них используется изоляция высокого уровня, они очень громоздкие и тяжелые.
• Поскольку силовые трансформаторы обычно не подключены к домам напрямую, они испытывают меньше колебаний нагрузки, в то время как распределительные трансформаторы испытывают большие колебания нагрузки.
• Они полностью загружены в течение 24 часов в сутки, поэтому потери меди и железа происходят в течение дня и остаются почти одинаковыми все время.
• Плотность потока в силовом трансформаторе выше, чем в распределительном трансформаторе.

Принцип работы силового трансформатора

Силовой трансформатор работает по принципу «закона электромагнитной индукции Фарадея». Это основной закон электромагнетизма, который объясняет принцип работы катушек индуктивности, двигателей, генераторов и электрических трансформаторов.

Закон гласит: « Когда проводник с замкнутым контуром или закороченный проводник приближается к переменному магнитному полю, в этом замкнутом контуре возникает ток» .

Чтобы лучше понять закон, остановимся на нем подробнее. Во-первых, давайте рассмотрим сценарий ниже.

Предположим, что постоянный магнит и проводник сначала поднесены близко друг к другу .

• Затем провод закорачивают с обоих концов проводом, как показано на рисунке.
• В этом случае в проводнике или петле не будет протекать ток, потому что магнитное поле, разрезающее петлю, стационарно, и, как упоминается в законе, только переменное или меняющееся магнитное поле может вызывать ток в петле.
• Итак, в первом случае стационарного магнитного поля поток в петле проводника будет нулевым.

Теперь представим, что если магнит движется вперед и назад, как маятник , то магнитное поле, разрезающее петлю, продолжает изменяться. Поскольку в этом случае присутствует переменное магнитное поле, вступают в силу законы Фарадея, и, таким образом, мы можем видеть ток, протекающий в петле проводника.

Как вы можете видеть на рисунке, после того, как магнит движется вперед и назад, мы видим ток «I», протекающий через проводник и замкнутый контур.

Теперь давайте удалим постоянную батарею , чтобы заменить ее другими источниками переменного магнитного поля, как показано ниже.

• Теперь источник переменного напряжения и проводник используются для создания переменного магнитного поля.
• После того, как петля проводника приблизилась к диапазону магнитного поля, мы можем увидеть ЭДС, генерируемую поперек проводника. Из-за этой индуцированной ЭДС у нас будет ток «I».
• Величина индуцированного напряжения пропорциональна напряженности поля во втором контуре, поэтому чем выше напряженность магнитного поля, тем выше ток, протекающий в замкнутом контуре.

Хотя можно использовать один проводник, настроенный для понимания закона Фарадея. Но для лучшей практической работы предпочтительнее использовать катушку с обеих сторон.

Здесь через первичную катушку1 протекает переменный ток, который создает переменное магнитное поле вокруг проводящих катушек. И когда катушка 2 входит в диапазон магнитного поля, создаваемого катушкой 1, тогда на катушке 2 возникает напряжение ЭДС из-за Закон электромагнитной индукции Фарадея . И из-за этого напряжения в катушке 2 ток «I» протекает через вторичную замкнутую цепь.

Теперь вы должны помнить, что обе катушки подвешены в воздухе, поэтому среда проводимости, используемая магнитным полем, — воздух. А воздух имеет более высокое сопротивление по сравнению с металлами в случае проводимости магнитного поля, поэтому, если мы используем металлический или ферритовый сердечник в качестве среды для электромагнитного поля, мы можем более полно испытать электромагнитную индукцию.

Теперь давайте заменим воздушную среду железной средой для дальнейшего понимания.

Как показано на рисунке, мы можем использовать железный или ферритовый сердечник для уменьшения потерь магнитного потока при передаче энергии от одной катушки к другой. За это время магнитный поток, просочившийся в атмосферу, будет значительно меньше, чем то время, когда мы использовали воздушную среду, так как сердечник является очень хорошим проводником магнитного поля.

Как только поле создается катушкой 1, оно проходит через железный сердечник, достигая катушки 2, и в соответствии с законом Фарадея катушка 2 создает ЭДС, которую считывает гальванометр, подключенный к катушке 2.

Теперь, если вы внимательно присмотритесь, вы обнаружите, что эта установка похожа на однофазный трансформатор. И да, каждый существующий сегодня трансформатор работает по одному и тому же принципу.

Теперь рассмотрим упрощенную конструкцию трехфазного трансформатора .

Трехфазный трансформатор

• Каркас трансформатора выполнен из ламинированных металлических листов, которые используются для переноса магнитного потока. На схеме видно, что скелет окрашен в серый цвет. Каркас имеет три столбца, на которые намотаны обмотки трех фаз.
• Обмотка более низкого напряжения наматывается первой и наматывается ближе к сердечнику, а обмотка более высокого напряжения наматывается поверх обмотки более низкого напряжения. Помните, обе обмотки разделены изоляционным слоем.
• Здесь каждый столбец представляет одну фазу, поэтому для трех столбцов мы имеем трехфазную обмотку.
• Вся эта конструкция из каркаса и обмотки погружена в герметичный бак, наполненный индустриальным маслом для лучшей теплопроводности и изоляции.
• После намотки концевые выводы всех шести катушек были выведены из герметизированного бака через высоковольтный изолятор.
• Клеммы закреплены на достаточном расстоянии друг от друга во избежание скачков искры.

Характеристики силового трансформатора

Номинальная мощность	3 МВА до 200 МВА
Первичное напряжение обычно	11, 22, 33, 66, 90, 132, 220 кВ
Вторичное напряжение обычно	3,3, 6,6, 11, 33, 66, 132 кВ или спецификация заказчика
Фазы	Однофазные или трехфазные трансформаторы
Номинальная частота	50 или 60 Гц
Нарезание резьбы	Устройство РПН под нагрузкой или без нагрузки
Повышение температуры	60/65C или индивидуальная спецификация
Тип охлаждения	ONAN (масло естественное воздушное естественное) или другие типы охлаждения, такие как KNAN (макс. 33 кВ) по запросу
Радиаторы	Панели радиатора охлаждения на баке
Группы векторов	Dyn11 или любая другая группа векторов согласно IEC 60076
Регулятор напряжения	Через устройство РПН (с реле AVR в стандартной комплектации)
Клеммы ВН и НН	Воздушная кабельная коробка (макс. 33 кВ) или открытые вводы
Установки	Внутри или снаружи
Уровень звука	Согласно ENATS 35 или NEMA TR1

Применение передачи энергии

• Силовой трансформатор в основном используется в производстве электроэнергии и на распределительных станциях.