Силовые трансформаторы (автотрансформаторы)

Силовые трансформаторы и автотрансформаторы

Трансформатор ТДТН-16000/110/35/10

1 – бак 2 – шкаф управления дутьем 3 – термосифонный фильтр 4

Структура обозначения

Охлаждение трансформаторов

Площадь поверхности бака

Тепловые потери мощности

Мощность трансформатора

Охлаждение трансформаторов

Последствие нагрева:
старение изоляции
(правило 6 градусов)

Причины нагрева:
токи в меди обмоток;

Системы охлаждения трансформаторов

С – естественная воздушная до 1,6 МВА, до 15 кВ
М

Системы охлаждения трансформаторов

Направленный поток масла (Н)

Жидкие негорючие диэлектрики

Хлордифенилы («Совол», «Совтол», «Калория-2»)
ε = 5…6 вместо 2 у

Зарубежные обозначения систем охлаждения

Система охлаждения М

Радиаторы охлаждения трансформатора ТМ-6300/35

Система охлаждения Д

Система охлаждения ДЦ

1 – бак трансформатора
2 – электронасос
3 – адсорбный фильтр
4

Месторасположение маслоохладителей

Система охлаждения Ц

1-бак трансформатора; 2-электронасос; 3-охладитель;
4-адсорбционный фильтр; 5-сетчатый фильтр;
6-дифференциальный

Требования к системам охлаждения (ПТЭ)

Питание электродвигателей устройств охлаждения должно быть осуществлено,

Требования к системам охлаждения (ПТЭ)

На трансформаторах с системой Д: двигатели вентиляторов

Требования к системам охлаждения (ПТЭ)

При номинальной нагрузке t°-ра верхних слоев масла

Требования к системам охлаждения (ПТЭ)

Включение трансформаторов на номинальную нагрузку допускается: - для

Системы защиты масла от увлажнения и окисления

Система свободного дыхания (или система

Система свободного дыхания

Воздухоосушитель

1 - труба для присоединения воздухоосушителя
2 - стенка бака
3 - соединительная

Пленочная защита
1 — воздухоосушитель;
2 — стрелочный маслоуказатель;
3 — эластичная

Монтаж эластичной ёмкости

Азотная защита

1 - надмасляное пространство расширителя;
2 - шкаф;
3 -

Термосифонный фильтр

1 - корпус фильтра
2 - адсорбент (силикагель или окись Al)
3

Термосифонные фильтры

Трансформаторы мощностью 1000 кВА и более должны эксплуатироваться с постоянно

Антиокислительные присадки

Свежее масло содержит смолы, являющиеся естественными антиокислителями.
Масло, регенерированное адсорбентами,

Реле уровня масла

Реле уровня масла - для контроля количества масла в

Отсечной клапан (S ≥ 100 MB·А)

Отсечной клапан

Расширитель

Газовое реле

Бак

Отсечной клапан – устройство для

Отсечной клапан

1-корпус
2-клапан
3-пружина
4-ввод
5-плита
6-пробка
7-кожух
8-кнопка
9-тяга
10-вилка
11-стакан
12-диск
13-якорь
14-обмотка электромагнита
15-стакан
16-пружина
17-фланец для присоединения к расширителю

Газовые и струйные реле

Газовые реле – для защиты трансформатора, имеющего расширитель,

Повреждения в баке

Повреждения в баке трансформатора:
короткие замыкания (КЗ) между обмотками,

Установка газового реле

Расширитель

Газовое реле

Крышка должна иметь подъем по направлению к газовому

Устройство газового реле

Газовое реле Бухгольца

BF 80/Q
BF 50/10
BF 25/10
URF 25/10

Газовое реле Бухгольца

1-верхний поплавок
2-магнит управления верхнего поплавка
3-трубка с магнитными контактами
4-нижний поплавок
5-трубка

Газовое реле Бухгольца: скопление газа

Газовое реле Бухгольца: падение уровня масла

Газовое реле Бухгольца: активный переток масла (и газов)

Устройство струйного реле ÜRF-25/10 (Германия)

1-скоба, 2-возвратная пружина, 3-выступ, 4-защёлка, 5-винт, 6-груз, 7-окно,

Струйное реле RS-1000 (Болгария) (функциональная схема)

в нормальном режиме в режиме срабатывания

Газовое реле РГЧЗ-66

1, 2 — чашки; 3 — контакт; 4, 9,

Газовое реле РГЧЗ-66: б) верхний элемент; в) нижний элемент

Устройства по сбору и удалению масла силовых трансформаторов

Маслоприёмник

Магнитопровод

Структура электротехнической холоднокатаной стали

Прессовка магнитопровода сквозными шпильками

стержень магнитопровода
изоляционная шайба
бумажно-бакелитовая трубка
сквозная стяжная шпилька
гайка
стальная

Прессовка ярма сквозными шпильками

ярмо;
картонная изоляция;
ярмовая балка
бумажно-бакелитовая трубка;
изоляционная шайба;
сквозная стяжная шпилька;

Прессовка ярм внешними шпильками, стержней бандажами

ярмо;
картонная изоляция;
ярмовая балка;
стержень

Прессовка ярма полубандажами

ярмо;
картонная изоляция;
ярмовая балка;
гайка;
картонная изоляция полубандажа;
стальной полубандаж;
изоляционная

Заземление магнитопровода

1- первый пакет магнитопровода
2 - луженая медная лента размерами 0,3x30x120

Заземление магнитопровода

Во время работы трансформатора между его обмотками и заземленными частями

Обмотки

Цилиндрические обмотки

однослойная двухслойная многослойная из круглого провода
1 — витки из прямоугольного

Винтовые (спиральные) обмотки

Емкостная защита трансформатора

Перенапряжения:
коммутационные
при замыкании на землю
грозовые (!)

Схема замещения обмоток трансформатора

Экранные кольца: - в начале обмотки; - вокруг первых катушек обмотки

Характеристики (авто)трансформаторов

Sном, кВА
Uвн, Uнн, (Ucн), кВ
uк, %
(uкв-с, uкв-н, uкс-н, uкн-н,

Мощности КЗ энергосистем (по ГОСТ 11677-85)

* Для трансформаторов с Uвн < 110

Измерение потерь короткого замыкания методом двух ваттметров

Измерение потерь короткого замыкания методом двух ваттметров

φ

φ

φ

Измерение потерь короткого замыкания методом двух ваттметров

Измерение потерь короткого замыкания методом двух ваттметров

Измерение потерь короткого замыкания методом двух ваттметров

Нагрузочная способность трансформаторов

ГОСТ 14209-97 «Руководство по нагрузке силовых
масляных трансформаторов» 01.01.2002
Нагрузки трансформатора:

Режимы работы трансформатора

Систематическая нагрузка
В течение части цикла температура охлаждающей среды может быть более

Продолжительная аварийная перегрузка
Причина – продолжительный выход из строя элементов сети, которые

Кратковременная аварийная перегрузка

Чрезвычайно высокая нагрузка, вызванная непредвиденными воздействиями, приводящим к значительным

Воздействие перегрузок

Снижение срока службы
Опасность кратковременных воздействий
Опасность длительных воздействий

1. Снижение срока службы

Номинальный срок службы - это условная величина, принимаемая

1. Снижение срока службы

Перегрузка трансформатора приводит к следующему:
а) температура обмоток, отводов,

2. Опасность кратковременных воздействий

а) Основная опасность – снижение электрической прочности изоляции

3. Опасность длительных воздействий

а) Скорость термического износа изоляции проводников повышается по

Типы трансформаторов по ГОСТ 14209-97

Распределительные – Sном ≤ 2 500 кВА; Uном

Предельные токи и температуры для различных режимов нагрузки

Построение двухступенчатого, эквивалентного по износу изоляции, графика нагрузки

Построение двухступенчатого, эквивалентного по износу изоляции, графика нагрузки

Пример 1 (прямая задача)

По известному трансформатору и недогрузке найти допустимую перегрузку
Дано: Sном

Пример 1 (шаг 1)

Пример 1 (шаг 2)

К1 = S1/Sном = 1/2 = 0,5

Пример 1 (шаг 3)

S2 = К2 ∙ Sном = 1,5 ∙

Пример 2 (обратная задача)

По известным недогрузке и перегрузке найти допустимую мощность

Пример 2 (шаг 1)

Пример 2 (шаг 2)

Строим прямую, для которой К2/К1 = 1,75

Пример 2 (шаг 3)

Sном = S1 / К1 = 1000 /

«Правило 6-и градусов»

На каждые 6°С увеличения температуры наиболее нагретой точки, износ

Наиболее нагретая точка (ННТ)

Это наиболее нагретый внутренний слой одной из верхних

Тепловая диаграмма трансформатора

Тепловая диаграмма трансформатора

Тепловая диаграмма трансформатора

95°С

75°С

Максимальная температура верхних слоев масла при номинальной нагрузке

Как меняется температура верхних слоёв масла при перегрузках?

М и Д

ДЦ и

Как меняется температура ННТ при перегрузках?

М и Д

ДЦ и Ц

Температура ННТ,

Величина и длительность аварийных перегрузок трансформатора

Параллельная работа трансформаторов

Необходимость параллельной работы:
1) резервирование электроснабжения при авариях;
2) резервирование

Пример неравномерного распределения нагрузки между трансформаторами

Sнагр.сумм = 740 кВА
S1ном = 180

Было Стало

!

Вывод:
Для параллельной работы необходимы одинаковые uк.

Автотрансформаторы

Однофазный Трёхфазный

Особенности автотрансформаторов

Преимущества:
меньший расход токоведущих частей (медь);
меньший расход изоляционных материалов;
меньший расход магнитных

Нейтраль АТ обязательно заземляется. Иначе – большие перенапряжения в сети СН при

Режимы работы нейтралей

Режимы нейтрали:
изолированная;
резонансно заземленная;
эффективно заземленная (Кзз ≤ 1,4);
глухозаземленная.

Выбор режима нейтрали
35

Режимы работы автотрансформаторов

1. Автотрансформаторный:
В → С
С → В
2. Трансформаторный:
В → Н Н

Режимы работы АТ

Пример:
АТДЦТН - 125000 / 220 / 110 / 11
Sнн.ном

1. Автотрансформаторный режим

В

С

328

328

656

Sном

В

С

328

328

656

Sном

2а. Трансформаторный режим (В→Н)

В

С

164

164

3280

Sтип

Н

2б. Трансформаторный режим (С→Н)

В

С

328

3280

Sтип

Н

328

3а. Комбинированный режим (В→С,Н)

В

С

3280

Sтип

Н

328

328

Sтип

Sном

3б. Комбинированный режим (С→В,Н)

В

С

660

Н

590

262

328

0,8∙Sном

0,9∙Sном

0,2∙Sтип

Измерение тока в общей обмотке

Если к обмотке НН подключен генератор, синхронный

Расположение обмоток трансформаторов: трёхфазные двухобмоточные 220-500 кВ

Расположение обмоток трансформаторов: однофазные двухобмоточные 500-750 кВ с расщеплением обмотки НН

Расположение обмоток трансформаторов: двухобмоточные 220-330 кВ, с расщеплением обмотки НН, с регулированием

Расположение обмоток трансформаторов: трёхобмоточные 220 кВ, с регулированием на стороне ВН

Расположение обмоток автотрансформаторов: трёхфазные 220-330 кВ с регулированием на стороне СН

Расположение обмоток автотрансформаторов: трёхфазные 750 кВ с регулированием в нейтрали

Расположение обмоток автотрансформаторов: однофазные 500 кВ с регулированием на стороне СН

Расположение обмоток автотрансформаторов: однофазные 750 кВ с регулированием в нейтрали

Схемы соединения обмоток трансформаторов: Δ, Y, Yн, Zн

Режимы работы нейтралей

Режимы нейтрали:
изолированная;
резонансно заземленная;
эффективно заземленная;
глухозаземленная.

Выбор режима нейтрали
35 кВ и ниже

1) U = 110 кВ и выше

Yн
Есть возможность заземлить нейтраль.
Внутренняя изоляция

2) U = 6, 10, 35 кВ

а) Y
Есть возможность заземления нейтрали

О высших гармониках

Средство передачи энергии в трансформаторе – магнитный поток.
Он

Несинусоидальность напряжения

Требования ГОСТ 13109-87

Допустимые значения коэффициента несинусоидальности КU

Особенности нечетных гармоник

Третьи гармоники в фазах А,В,С синфазны (подобны нулевой последовательности).
Пятые

Влияние несинусоидальности напряжения на работу электрооборудования

1. Появляется ток в нейтральном проводе.
2.

Причины несинусоидальности

1. Генерация
2. Передача и преобразование (трансформаторы)
3. Потребление с нелинейной нагрузкой:
Вентильные

Несинусоидальный магнитный поток при синусоидальном токе намагничивания

Несинусоидальный ток намагничивания при синусоидальном магнитном потоке

3) U = 0,4 кВ

а) Yн
Заземление нейтрали – электробезопасность:
Если при замыкании

Распределительные трансформаторы 6(10)/0,4 кВ
Схемы соединения обмоток:
Д/Yн
Y/Yн
Y/Zн

Схема соединения «зигзаг»

Трансформация напряжений при несимметричных КЗ

Дано: К(1) фазы А на U=110 кВ
Найти:

Трансформатор 10/0,4 кВ Y/Yн-0

Трансформатор 10/0,4 кВ D/Yн-11

Схема соединения «зигзаг»

Трансформатор 10/0,4 кВ Y/Zн-11

Дефекты трансформаторов

Обмотки
нарушение изоляции между параллельными ветвями
нарушение главной или продольной изоляции
ослабление прессовки

Процентное соотношение повреждений трансформаторов

Повреждаемость трансформаторов (выборка за 1998-2002 гг.)

Удельная повреждаемость, %/год

Продолжительность эксплуатации, лет

Нормативные документы

Производители силовых трансформаторов

ОАО«Запорожтрансформатор» 69600, Украина, г.Запорожье, Днепропетровское шоссе, 3, Тел:   +38 (061) 270-33-09 www.ztr.ua; office@ztr.ua