Шпаргалка по дисциплине "Энергетика"

В трансформаторах небольшой  мощности бак выполняется с верхним разъемом: при ремонтах необходимо снять крышку трансформатора, а затем поднять активную часть из бака.

Если масса активной части более 25 т, то она устанавливается на донную часть бака, а затем накрывается колоколообразной верхней частью бака и заливается маслом. Такие трансформаторы с нижним разъемом не нуждаются в тяжелых грузоподъемных устройствах для выемки активной части, так как при ремонтах после слива масла поднимается верхняя часть бака, открывая доступ к обмоткам и магнитопроводу.

Расширитель трансформатора представляет собой цилиндрический сосуд, соединенный с баком трубопроводом и служащий для уменьшения площади соприкосновения масла с воздухом. Бак трансформатора полностью залит маслом, изменение объема масла при нагреве и охлаждении приводит к колебанию уровня масла в расширителе; при этом воздух вытесняется из расширителя или всасывается в него.

Для контроля за работой трансформатора предусматриваются контрольно-измерительные и защитные устройства. К контрольным устройствам относят маслоуказатель и термометры

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16 Системы охлаждения  силовых трансформаторов

При работе трансформатора происходит нагрев обмоток и магнитопровода за счет потерь энергии в них. Предельный нагрев частей трансформатора ограничивается изоляцией, срок службы которой зависит от температуры нагрева. Чем больше мощность трансформатора, тем интенсивнее должна быть система охлаждения.

Ниже приводится краткое описание систем охлаждения трансформаторов.

Естественное воздушное  охлаждение трансформаторов осуществляется путем естественной конвекции воздуха и частично — лучеиспускания в воздухе. Такие трансформаторы получили название «сухих». Условно принято обозначать естественное воздушное охлаждение при открытом исполнении С, при защищенном исполнении СЗ, при герметизированном исполнении СГ, с принудительной циркуляцией воздуха СД.

Допустимое превышение температуры  обмотки сухого трансформатора над температурой охлаждающей среды зависит от класса нагревостойкости изоляции и согласно ГОСТ 11677—85 должно быть не больше: 60 °С (класс А); 75 "С (класс Е); 80 "С (класс В); 100 °С (класс F); 125 °С (класс Н).

Естественное  масляное охлаждение (М) выполняется для трансформаторов мощностью до 16000 кВ-А включительно (рис. 2.18, а). В таких трансформаторах теплота, выделенная в обмотках и магнитопроводе 2 (выемная часть), передается окружающему маслу, которое, циркулируя по баку 1 и радиаторным трубам 3 (охлаждающая поверхность), передает его окружающему воздуху. При номинальной нагрузке трансформатора температура масла в верхних, наиболее нагретых слоях не должна превышать 95°С(ПТЭ, п. 5.3.12).

Охладители 7 состоят  из системы тонких ребристых трубок, обдуваемых снаружи вентилятором 8. Электронасосы 6, встроенные в маслопроводы, создают непрерывную принудительную циркуляцию масла через охладители (рис. 2.18, в).

Благодаря большой скорости циркуляции масла, развитой поверхности охлаждения и интенсивному дутью охладители обладают большой теплоотдачей и компактностью. Переход к такой системе охлаждения позволяет значительно уменьшить габариты трансформаторов.

Охладители могут устанавливаться вместе с трансформатором на одном фундаменте или на отдельных фундаментах рядом с баком трансформатора.

В трансформаторах с  направленным потоком масла (НДЦ) интенсивность  охлаждения повышается, что позволяет  увеличить допустимые температуры  обмоток.

Масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла (Ц) принципиально устроено так же, как система ДЦ, но в отличие от последнего охладители состоят из трубок, по которым циркулирует вода, а между трубками движется масло.

Температура масла на входе в маслоотделитель не должна превышать 70 °С.

На трансформаторах  с системами охлаждения ДЦ и Ц  устройства принудительной циркуляции масла должны автоматически иключаться одновременно с включением трансформатора и работать непрерывно независимо от нагрузки трансформаторов. В то же время число включаемых в работу охладителей определяется нагрузкой трансформатора. Такие трансформаторы должны иметь сигнализацию о прекращении циркуляции масла,

 

 

охлаждающей коды или  об останове вентилятора.

Следует отметить, что в настоящее время ведутся разработки новых конструкций трансформаторов с обмотками, охлаждаемыми до очень низких температур. Металл при низких температурах обладает сверхпроводимостью, что позволяет резко уменьшить сечение обмоток. Трансформаторы с использованием принципа сверхпроводимости (криогенные трансформаторы) будут иметь малую транспортировочную массу при мощностях 1000 MB-А и выше.

Каждый трансформатор  имеет условное буквенное обозначение, которое содержит следующие данные в том порядке, как указано ниже:

1) число фаз (для  однофазных — О; для трехфазных  — Т);

2) вид охлаждения —  в соответствии с пояснениями,  приведенными выше;

3) число обмоток, работающих  на различные сети (если оно  больше двух), для трехобмоточного  трансформатора Т; для трансформатора с расщепленными обмотками Р (после числа фаз);

4) буква Н в обозначении  при выполнении одной из обмоток  с устройством РПН;

5) буква А на первом  месте для обозначения автотрансформатора.

За буквенным обозначением указывается номинальная мощность, кВ-А; класс напряжения обмотки (ВН); климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150—69* и ГОСТ 15543-70*.

Рис. 2.18. Системы охлаждения трансформаторов:

а — типа М; б — типа Д; в — типа ДЦ; / — бак; 2 — выемная часть; 3 — охлаждающая поверхность; 4 — коллектор; 5 — трубчатый радиатор; 6 — электронасос; 7 — охладители; 8 — вентиляторы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17 Особенности конструкции  и режимы работы автотрансформаторов

В установках 110 кВ и выше широкое  применение находят автотрансформаторы (AT) большой мощности. Объясняется это рядом преимуществ, которые они имеют по сравнению с трансформаторами.

В номинальном режиме проходная мощность является номинальной мощностью автотрансформатора S= S_H0U, а трансформаторная мощность — типовой Рис. 2.20. Схема однофазного ав-мощностью S_r= S_Tan.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     тотрансформатора

Таким образом, еще раз можно  подчеркнуть, что обмотки и магнитопровод  автотрансформатора рассчитываются на типовую мощность, которую иногда называют расчетной мощностью. Какая бы мощность ни подводилась к зажимам В или С, последовательную и общую обмотки загружать больше чем на S_mn нельзя.

Третья обмотка автотрансформатора (обмотка НН) используется для питания нагрузки, для присоединения источников активной или реактивной мощности (генераторов и синхронных компенсаторов), а в некоторых случаях служит лишь для компенсации токов третьих гармоник. Мощность обмотки НН S_HH не может быть больше S_Ttin, так как иначе размеры автотрансформатора будут определяться мощностью этой обмотки. Номинальная мощ- I ность обмотки НН указывается в паспортных данных автотрансформатора.

В автотрансформаторах  с обмоткой НН возможны различные  режимы работы: передача мощности из обмотки  ВН в обмотку

Рис. 2.21. Схема включения  трансформаторов тока для контроля нагрузки автотрансформатора

СН при отключенной обмотке НН; передача мощности из обмотки НН в СН или ВН; передача из обмоток ВН и НН в обмотку СН и другие режимы. Во всех случаях необходимо контролировать загрузку общей, последовательной обмоток и вывода СН, для этого устанавливают трансформаторы тока ТА1, ТА2 и ТАО (рис. 2.21). Трансформаторы ТА1 и ТА2 устанавливаются на выводах В и С автотрансформатора, а ТАО встраивается в общую обмотку.

Выводы, приведенные для  однофазного AT, справедливы и для трехфазного.

К особенностям конструкции  автотрансформаторов следует отнести необходимость глухого заземления нейтрали, общей для обмоток ВН и СН.

преимущества автотрансформаторов  по сравнению с трансформаторами той же мощности:

меньший расход меди, стали, изоляционных материалов;

меньшая масса, а следовательно, меньшие габариты, что позволяет создавать автотрансформаторы бблыиих номинальных мощностей, чем трансформаторы;

 

 

меньшие потери и ббльший  КПД;

более легкие условия  охлаждения.

Недостатки автотрансформаторов:

необходимость глухого  заземления нейтрали, что приводит к увеличению токов однофазного КЗ;

сложность регулирования  напряжения;

опасность перехода атмосферных  перенапряжений вследствие электрической  связи обмоток ВН и СН.

18. Регулирование  напряжения трансформаторов и  АТ

Известно, что коэффициент трансформации определяется как отношение первичного напряжения ко вторичному, или

Отсюда U₂ - U_xW1/W2.

Обмотки трансформаторов  снабжаются дополнительными ответвлениями, с помощью которых можно изменять коэффициент трансформации. Переключение ответвлений может происходить без возбуждения (ПБВ), т. е. после отключения всех обмоток от сети или под нагрузкой (РПН).

Рис. 2.22. Схема регулирования  напряжения ПБВ с трехфазным переключателем:

1 — неподвижный контакт; 2 — сегмент контактный; 3 — вал переключателя

Рис. 2.23. Схема регулирования  напряжения РПН:

АЬ — основная обмотка; be — ступень грубой регулировки; de — ступени плавной регулировки

 

Регулирование под нагрузкой (РПН) позволяет переключать ответвления  обмотки трансформатора без разрыва цепи. Устройство РПН предусматривает регулирование напряжения в различ-\ ных пределах в зависимости от мощности и напряжения трансформатора (от ±10 до 16 % ступенями приблизительно по 1,5 %).

Регулировочные ступени  выполняются на стороне ВН, так  как меньший по значению ток позволяет облегчить переключающее устройство. Для расширения диапазона регулирования без увеличения числа ответвлений применяют ступени грубой и тонкой регулировки (рис. 2.23). Наибольший коэффициент трансформации получается, если переключатель П находится в положении II, а избиратель И — на ответвлении 6. Наименьший коэффициент трансформации будет при положении переключателя I, а избирателя — на ответвлении /.

Переход с одного ответвления  регулировочной обмотки на другое осуществляется так, чтобы не разрывать ток нагрузки и не замыкать накоротко витки этой обмотки. Это достигается в специальных переключающих устройствах с тиристорными переключателями.

Для регулирования напряжения под нагрузкой на мощных трансформаторах  и автотрансформаторах применяются также последовательные регулировочные трансформаторы

 

 

 

 

 

19 Допустимые  перегрузки трансформаторов

При выборе мощности трансформаторов  нельзя руководствоваться только их номинальной мощностью, так как  в реальных условиях температура охлаждающей среды, условия установки трансформатора могут быть отличными от принятых. Нагрузка трансформатора меняется в течение суток, и если мощность выбрать по максимальной нагрузке, то в периоды ее спада трансформатор будет не загружен, т. е. недоиспользована его мощность.

Допустимая нагрузка — это длительная нагрузка, при  которой расчетный износ изоляции обмоток от нагрева не превосходит  износ, соответствующий номинальному режиму работы.

Перегрузка  трансформатора — режим, при котором  расчетный износ изоляции обмоток превосходит износ, соответствующий номинальному режиму работы

Допустимые  систематические нагрузки трансформатора больше его номинальной мощности возможны за счет неравномерности нагрузки в течение суток. На рис. 2.19 изображен суточный график нагрузки, из которого видно, что в ночные, утренние и дневные часы трансформатор недогружен, а во время вечернего максимума перегружен.

Рис. 2.19. Построение двухступенчатого графика по суточному графику  нагрузки трансформатора

Аварийная перегрузка разрешается в аварийных случаях, например при выходе из строя параллельно включенного трансформатора.

Допустимая аварийная  перегрузка определяется предельно  допустимыми температурами Аварийные перегрузки вызывают повышенный износ витковой изоляции, что может привести к сокращению нормированного срока службы трансформатора, если повышенный износ впоследствии не компенсирован нагрузкой с износом изоляции ниже нормального.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20 Способы гашения  дуги постоянного и переменного тока в выключателях ВН.

 

В аппаратах  до 1кВ.

Удлинение дуги при быстром расхождении  контактов: чем длиннее дуга, тем большее напряжение необходимо для ее существования. Если напряжение источника окажется меньше, то дуга гаснет.

Деление длинной дуги на ряд коротких: напряжение на дуге складывается из катодного и анодного падений напряжения и напряжения ствола дуги. Если длинную дугу, возникшую при размыкание контактов, затянуть в дугогасительную решетку из металлических пластин, то она разделится на n коротких дуг. Каждая короткая дуга будет иметь свое катодное и анодное падения напряжения. Дуга гacнет, если U< nU_э,