Бірфазалы және үшфазалы трансформаторлар

Электр станцияларында өндірілетін электр энергиясы түрлендіріліп, тұтынушылар арасында таратылады және оны қашық аралықтарға жеткізу электр желісі мен электр қосалқы станциялары арқылы іске асады.

Электр станциялары – электр энергиясының фабрикалары болып табылады, бірақ, электр станцияларының ерекшелігі сол өндірілген электр энергияны жинауға (сақтауға) болмайды.

 

 

Электр станциялар тұтынушылар үшін электр энергиясын өндіреді, ал электр энергиясына деген мұқтаждық, уақыт өткен сайын өзгеріп отыр, осыған орай электрстанцияларының қуаттылығы да өзгеріп отырады.

Кез-келген тұтынушыны электр энергиясымен қамтамассыз ету үшін әрбір электр станцияда өзіндік энергия қоры болуы керек.

Тұтынушылар қаншалықты көп болса, электр станцияларының жүктемесі соншалықты аз мөлшерде өзгеріп, олардың жабдықтарымен жұмыс істеуі соғұрлым жеңілденеді. Міне, сондықтан да көбінесе ірі электр станциялары салынады немесе электр станцияларды біртұтас жүйеде жұмыс істейтін энергетикалық жүйелермен біріктіріледі.

 

 

 

Электр энергиясы басқа энергия түрлерімен салыстырғанда бірқатар артықшылықтары бар: тұтынушылардың мұқтаждықтарына байланысты қуатының ваттық үлесі ондаған (өте кішкентай лампалар) және жүздеген мегаватқа (рудатермиялық пештер, прокат станоктары, электролиз ванналары және басқалар) дейін өзгере алады.Электр энергиясының тағы бір ерекшелілігі - оны кез келген қашықтыққа жеткізуге болады.

Электр энергиясын салатын орнынды таңдағанда энергияның бастапқы көздеріне немесе механикалық энергия көздеріне (өзен суының тасқыны, сарқырама, асу және т.б.) назар аударған жөн.

 

 

1.4 Бірфазалы трансформаторлар 

 

Іс жұзінде трансформаторлардың бірнеше түрі бар. Олардың бір-бірінен айырмашылығын білу үшін шартты белгілер қолданады.

Мысалы: ТРДН-80000-110-86-УІ. Бұл былай оқылады: үш фазалы трансформатор (Т), төменгі кернеулі орамасы екіге бөлінген (Р),салқындату үшін Д жүйесін қолданады(Д),орамадағы кернеуді жұмыс істеп тұрғанда реттеуге болады (Н), номиналдық қуаты (80000 Вт), номиналдық кернеуі 110 кВ, зауыттан 1986 жылы шығарылған, қоңыржай ауа райына жұмыс істеуге ыңғайланған (У); ашық ауада орналастырылады (1 категория).

Сөйтіп, әрбір трансформаторлардың жоғарыда көрсетілгендей өзінің шартты белгісі және сипаттамасы бар.

Сонымен, трансформаторлардың зауыт паспортында көрсетілген белгілері мынаны баяндайды: 

1. бірінші әріп - бір фазалы (О) немесе үш фазалы (Т);
2. екінші әріп - төменгі кернеулі орамасы екіге бөлінген (Р);
3. үшінші әріп - салқындату әдісі (С, М, Д, ДЦ);
4. төртінші әріп - трансформатор жұмыс істеп тұрғанда оның кернеуінің денгейін реттеуге болады (Н);

Әріптерден кейін цифрлар басталады:

- трансформатордың қуаты;

- бірінші ораманың кернеуі;

- шығарылған жылы;

- қандай ауа райында жұмыс істеуге болатындығы;

- қондырылатын орны (үйдін ішінде немесе ашық ауада),

Тіректік оқшаулатқыш(6 кВ)

1-табаны,шойыннан жасалған  сопақ фланең.

2-шойынды қалпақ.

3-фарфордан жасалған тұрқы.

Tipектік окшаулаткышштырлыжэне стержень типтес болады. ШТ-35типті35 кВ-тык кернеуге арналганокшаулатқыштың екі элементі ал, ШН—10типті10кВ-тык кернеудегі штырлыизолятордың6ipэлементі фарфордан жасалган. СО-35 типі сырткаорнатылатын35 кВ-тык кернеуге арналган стерженьдітіректікокшаулаткышболады.

Штырлы окшаулатқышпен салыстырганда стерженьді окшаулат- кыштың конструкциясы едәуір карапайым, диаметрі шағын.

Желілік штырлы окшаулаткыштар кернеуі 35 кВ-ка дейінгі қосалқы станциялардагы ашық сымдарды бекіту үшін колданылада (ШД—35 eкі фарфор элементінен турады).

Аспалы окшаулаткышкернеуі35 кВ және одан жогарыболатын ашық типтегі кондыргыларда колданылады.

Гирляндқа орнатылатын оқшаулатқыштардың маракасы мынадай болады:

35 кВ - 3 - 4; 110 кВ -6-7; 220 кВ - 12 - 14; 400 кВ -22.

Барлық окшаулаткыштарды кернеуіне, оны орнататын жеріне және шектеулі механикалык күшiне карай тандайды.

Өтпелi окшаулаткышты номинал ток бойынша, номинал кернеуден асатын кернеу жагдайында сенімді жумыс істейді: 15 %-да 35 кВ- ка дейін және 10 %-да 110 және 220 кВ, өйткені электр кондырғысының максималь жумыс кернеуі номинал кернеуден 5-10 % ғана асатындыктан, оны кepнeyi бойынша таңдаған кезде мынадай шарт орындалса жеткілікті (5,10):

Ииз.ном Иконд.ном

мундағы Ииз.ном- изолятордың номинал кернеуі;

Иконд.ном- қондырғының номинал кернеуi, бұл осы кондыргыдан

коректенетінжелініңсаны бірдей номинал кернеуі.

Орнатылу түрінекарай таңдау деп, ішке немесе сыртқа орнатылуын айтады. Окшаулаткышты шектеулімеханикалык кушіне қарай таңдаганда мынадай жағдайлар сакталуытиіс:

Fесептік0,6 Fбүлдіретін

мундағы Fесептік- үш фазалы кыска туйықталатын соққы тоғы кезіндегі окшаулаткыштың ең көп eceпті куші; Fбүлдіретін- каталог бойынша булдіретін күш; 0,6-6epiктікзапасының коэффициенті.

Өтпелi номинал токтан шыкқан кезде мынадай жағдай сакталуы тиіс:

Iиз.номIнорм.макс

мундағы Iнорм.макс- тізбектегі максималь ток күші.

КЭС тарату құрылғысына, сенімділік жұмысына байланысты жоғарғы талаптар қойылады. Сұлба, аз блоктар санын ажырату арқылы қысқа тұйықталуды жоюы керек. Ажыратқыштар мен бөлгіштерді жөндеу қондырғы жұмысының сенімділігін едәуір төмендетпеуі керек. Номиналды кернеу деңгейінің артуы ашық тарату құрылғысының (АТҚ) ажыратқыштар ұяшығының құнының өсуіне әкеледі, оны ескеру қажет.

КЭС-да төмендегідей жоғары кернеулі сұлбалар қолданылады:

1. Екі тізбекте үш ажыратқыш, екі жүйелі жинақтаушы шинасы бар сұлба (8.2.13-сурет).

2. Қосылымда бір ажыратқышы және екі жүйелі жұмыс шинасы мен үшінші айналма шинасы бар сұлба (8.2.8-сурет).35 кВ ТҚ үшін айналма шина жүйесі ескерілмейді.110-500 кВ АТҚ айналма шина жүйесінде ажыратқыштар барлық желілерді және трансформаторларды қамтиды. Сұлбаның жетістігі икемді. Қазіргі уақытқа дейін КЭС-тың жоғары кернеулі негізгі типтік сұлбасы болып саналады. Қуатты электр станцияларға сенімділігі кем. Сақиналы сұлбалардың модификациясы әр түрлі таратылды және пайдаланылды.

Қысқа тұйықталу (ҚТ) деп фазалар арасындағы тұйықталуларын, тікелей және тиімді жерлендірілген бейтараптамалар тораптарында фазаның жерге тұйықталуын және де электрлік машиналарда орамдық тұйықталуларын айтады.

Қысқа тұйықталудың себебіне оқшауламаның ескіріп, соның салдарынан тесілуінің болуы, электрберіліс желісіне түрлі заттардың құлауы, жерге құлаумен желілердің үзілуі, оқшауламаның механикалық бүлінуі, электрберіліс желісіне найзағайдың соққысы және басқалары жатады. ҚТ кезінде түйіспелер мен өткізгіштердің жоғары деңгейде қызуы болады, өткізгіштер арасында электродинамикалық күштеу туындайды және электр торабында кернеу деңгейі төмендейді.

Қысқаша тұйықталу кезінде тоқ пен кернеу арасындағы кернеу өзгереді, ал тоқтар артады. Қысқа тұйықталу тораптары екі бөлікке бөлінеді: оң жағы, кедергілермен, және сол жағы, қорек көзі және ҚТ тізбегінде кедергілері бар.

Толық ҚТ тоғы екі құраушыдан құралады.

Еріксіз құраушысы периодикалық сипаттамада болады оның жиілігі, кернеу көзінің жиілігіне тең болады және ҚТ тоғының периодикалық құраушысы деп аталады. = мұнда – тоқтың периодикалық құраушысының амплитудалық мәні.

Ерікті құраушы апериодикалық өзгеру сипаттамасын құрайды.

Жұмыс тізбегіндегі бірінші орамдағы тоқты 5A немесе 1A-ге дейін төмендететін электр өлшеуіштік аппараттарын тоқ трансформаторлары деп атайды. Сонымен қатар, тоқ трансформаторы өлшеуіш және сақтандыру құралдарын бірінші тізбектің жоғары кернеуінен бөледі. Қазіргі уақытта тоқ трансформаторларын өнеркәсіпте және шаруашылықта кең қолданады.

Тоқ трансформаторларының дәлдігінің 5 классы бар. Олар мыналар: 0,2; 0,5; 1; 3; 10; бұл дәлдіктер өлшеу процессінде тоқ мөлшерінің қателігін пайызбен көрсетеді (∆I%). Тоқ трансформаторларының шаруашылыққа көп қолданылатын түрлері мыналар: ТПОЛ, ТПЛ, ТЛМ, ТШЛ

Айта кететін маңызды мәселенің бірі – тоқ трансформаторларының екі өлшеу қателігі бар. Олар мыналар:

17. Тоқ мөлшерінің қателігі
18. Бұрыштық қателігі
19. Екінші ораманың шығысы

Тоқ мөлшерінің қателігін мына формуламен табуға болады:

Тоқ трансформаторы тұйықталған электротехникалық темірден жасалған өзектен, бірінші орамадан және екінші орамадан тұрады. Бірінші жоғары кернеулі орамасы электр энергия көзіне тізбектеп қосылады, ал екінші орамаға өлшеуіш немесе сақтандырғыш құралдарын (амперметр, счетчик, реле) қосады.

Электр станциялары энергетикалық кәсіпорындарында, табиғи энергия көздер  электр немесе жылу энергиясына түрлендіреді. Жылу станцияларын-да, әдетте табиғи энергия көздері ретінде қолданылатын көмір, газ, мұнай, шымтезек, жанармайдың потенциалдық энергиялары бу ағынының жоғары температуралы және жоғары қысымды кинетикалық энергияларына, одан соң бу турбинасының механикалық энергиясына, ақырында, синхронды генераторлар арқылы электр энергиясына түрленеді.

Электр станцияларында өндірілетін электр энергиясы түрлендіріліп, тұтынушылар арасында таратылады және оны ұзақ аралықтарға жеткізу электр желісі мен электр қосалқы станциялары арқылы іске асады.

Табиғи энергия көздерінің қолдануына байланысты станциялар бірнеше түрге бөлінеді. Соның ішінде:

а) конденсациялық бу турбиналы – КЭС;

б) бу турбиналы жылу электр орталықтары – ЖЭО(ТЭЦ);

в) газтурбиналық және бу-газдық қондырғылар – ГТ, БГҚ (ПГУ);

г) атом электрстанциялары – АЭС;

д) жер астындағы энергия көздерін пайдаланатын  геотермалды станциялар;

е) күн сәулесі энергиясын пайдаланатын (КСЭС - СЭС)  электр станциялары болып бөлінеді.

Электр станцияның немесе қосалқы станция сұлбасын таңдау үшін келесі талаптарды орындау қажет:

а) оларды электрмен жабдықтау тұтынушылардың санаттарына сәйкесті сенімділігін;

б) қондырғы  жабдықтарының жұмыс сенімділігін; күту қауіпсіздігі, электрлік сұлбаның көрнекілігін жєне қарапайымдылығын;

в) ғимараттың және қондырғының жұмыс үнемділігін;

г) ұлғайту мүмкіндігін;

д) жүйедегі станцияның жұмыс шарттарын

1-сурет.Қосалқы станцияның женілдетілген  сұлбасы.

а) Жеңілдетілген сұлбаның қосқыш құрылғысы күштік трансформатор жағынан орналастырылған. б)қосқыш құрылғысы электр желісі жағынан орналастырылған

Су аккумуляциялық электр станциялары (ГАЭС) кем дегенде екі бассейнді су қоймасының су энергиясын пайдаланылатын станция (1,3,4,5).

Су аккумуляциялық электр станцияларының (САЭС)жұмысының ұстанымдық сұлбасы 1.13-суретте көрсетілген.

а) станция сулбасы; б) тљрт машиналы станция агрегаттары; в)уш машиналы станция агрегаттары; г) екі машиналы станцияагрегаттары

1. Жогарвы бассейн. 2. Су  торабы. 3. Станция њйі. 4. Төменгі  бассейн. Т - турбина; Г - генератор; Н - соргы; Д – қозгалтқыш

Электрэнергетика жүйесі жұмысында қарбалас кезең болғанда, САЭС-ның электр машинасы генератор режімінде жұмыс істейді де, осы жүйедегі қарбаласты тез уақыттыңішінде (шамамен 1-2 мин) қалыпқа түсіреді. Ал егерде электр жүйесінде жүктеме аз болса, бұл электр станциясының машиналары сорғы режіміне көшеді. Сөйтіп жоғарғы бассейнді (1) сумен толтырады, ал келесі генератор режімінде жұмыс істеуге дайын тұрады. Нәтижесінде жылу электр станциясы мен атом электр станциясының экономикалық тиімділігі артады.

Дүниежүзінде барлығы 150 САЭС жүмыс істейді. Су аккумуляциялық электр станцияларын Австралияда, Швейцарияда, Англияда, Жапонияда, АҚШ-та, Бразилияда, Чилиде, Колумбияда, Испанияда, Францияда, Швецияда, ГФР-да және Канадада тиімді қолданады.

ТМД-да қуаты 225 МВт Киев САЭС-ы. Ленинград және Жигулевск САЭС-ы тиянақты жұмыс істейді.

Су аккумуляциялық электр станциясыныћ пайдалы әсер коэффициенті Пәк=0,7-0,75теңжәне станциялардң осындай түрін са- луға жұмсалатын қаржы шартты түрде аз (6).

Міне, су аккумуляциялық электр станцияларының осы келтірілген артықшылықтары оларды салуды көбейту керек екендігін анықтайды.

Бағытталуы  бойынша келесідей болып бөлінеді: найзағайдан  қорғайтын жерлендіргіш- ғимараттарды, электрқондырғыларды найзағайдың  тура  соққыснан (найзағай тартқыш) қорғайды және тіректерді, разрядниктерді және басқаларын  жерлендіру үшін қолданылады; жұмысшы  жерлендіру  - электрқондырғылардың  қалыпты  жұмысын қамтамассыз  ету  үшін (110 кВ және  одан  жоғары тораптарда күштік  трансформаторлардың  бейтараптамасын жерлендіру); қорғаушы жерлендіру-электрқондырғылардың  қызмет етуін қауіпсіздендіру  үшін   қолданылады.

Егер 110 кВ жағынан трансформатордың  өтпелі  оқшауламасы  бұзылған  жағдайда ( тиімді -жерлендірілген  бейтараптамалы  торап) жерге трансформатордың қаптамасы (кожухы) арқылы бір фазалы Қ.Т. болса, жерлендіргіш  өткізгіштік және  тік таяқшалы жерлендіргіш, 12.1,  суретінде  көрсетілгендей Қ.Т. тоғы  бұзылған  фазамен трансформатордың қаптамасына (кожухына) барып жерлендіргіш арқылы  жерге  өтеді. Жерлендіргіштен  алшақтауына қарай  жер  көлемі  ұлғаяды, ал  тоқ  сыйымдылығы  азаяды. Құбыр (труба)  жанында потенциал мәні  жоғары  болады және  өте  жылдам төмендейді, ал  ары  қарай  - кішірейеді  және біртіндеп  азаяды. 15-20 м   құбырдан (трубадан) арақашықтықта  барлық  жер  нүктелері  нөлге  тең  болады. Бұл нөлдік потенциялар нүктелері әдетте  оларды электротехникалық мағынасында «жер»  деп  атайды. Электрқондырғылардың  жерлендірілген  бөлігімен «жердің»  арасындағы потенциялдар  айырымын жерлендіргіш  арқылы  тоқ  өткенде  жерге  қатысты  кернеу  деп  атайды.