3.5. Трансформаторы с расщепленными обмотками
На электростанциях и крупных подстанциях районных электрических сетей и систем электроснабжения промышленных предприятий устанавливают трансформаторы или трехфазные группы с расщепленными на две (или более) обмотки низшего напряжения, что позволяет присоединять к одному трансформатору два и более генераторов или независимых нагрузок одного или разных классов напряжений. Условные обозначения таких трансформаторов приведены на рис. 3.1, е, ж. Трансформаторы с расщепленной обмоткой НН являются разновидностью двухобмоточного трансформатора. В таком трансформаторе обмотка НН выполнена из двух или более обмоток, расположенных симметрично по отношению к обмотке ВН (рис. 3.16). Номинальные напряжения ветвей одинаковы, а мощности их составляют часть номинальной мощности трансформатора и в сумме равны мощности обмотки ВН. В этом состоит отличие трансформаторов с расщепленными обмотками от трехобмоточных трансформаторов, у которых суммарная мощность обмоток СН и НН всегда больше мощности обмоток ВН.
На рис. 3.17, а представлена схема соединений обмоток для одной фазы трехфазного двухобмоточного трансформатора с расщепленной обмоткой НН на две ветви. Схема его замещения имеет вид трехлучевой звезды (рис 3.17, б), где RНН1, RНН2, Хнн1|, X нн2 — активные и индуктивные сопротивления расщепленных обмоток НН, приведенные к напряжению обмотки ВН.
Рис. 3.16. Устройство трехобмоточного трансформатора (а) и двухобмоточного трансформатора с расщепленной обмоткой НН (б)
С достаточной для практических расчетов точностью такой трансформатор можно рассматривать как два независимых трансформатора, питающихся от общей сети ВН. Мощность каждой обмотки НН равна половине мощности обмотки ВН, т. е. половине номинальной мощности трансформатора. Соответственно представлены соотношения для сопротивления
(3.45)
Рис. 3.17. Двухобмоточный трансформатор с расщепленными обмотками НН: а — соединение обмоток трансформатора; б — схема замещения
При параллельном соединении обмоток НН трансформатор с расщепленными обмотками будет работать как обычный двухобмоточный. При этом сопротивления трансформатора между выводами обмотки ВН и общим выводом НН-1 и НН-2 будут равны сопротивлениям Ro6m и Хо6щ) отнесенным к номинальной мощности трансформатора:
(3.46)
именуемыми общими, или сквозными, сопротивлениями трансформатора. С учетом (3.45) имеем:
(3.47)
Индуктивное сопротивление обмотки ВН принимают равным нулю, т. е. можно считать Хо6щ целиком сосредоточенным в обмотках НН, включенных параллельно. Учитывая при этом, что Хнн1| = Хнн2, из (2.46) получим
(3.48)
Приведенные соотношения, строго говоря, действительны только для групп однофазных трансформаторов, расщепленные обмотки которых можно рассматривать как обмотки отдельных трансформаторов. Коэффициент расщепления (отношение сопротивлений короткого замыкания между расщепленными обмотками к сопротивлению короткого замыкания между обмоткой ВН и параллельно соединенными расщепленными обмотками) для однофазных трансформаторов равен 4. В то же время в трехфазных трансформаторах степень магнитной связи между расщепленными обмотками отличается от однофазных и зависит от расположения обмоток на стержне магнитопровода. При расположении расщепленных обмоток одна над другой коэффициент расщепления равен 3,5 и индуктивные сопротивления обмоток трехфазных трансформаторов составляют:
Связь напряжений обмоток высшего и низшего напряжений учитывается идеальными трансформаторами с коэффициентами трансформации (рис. 3 17 6)
Проводимости трансформаторов с расщепленными обмотками определяются так же, как и для двухобмоточных: по формулам (3.17) и (3.19).
Применение трансформаторов с расщепленными обмотками НН, обладающими повышенными значениями индуктивных сопротивлений (см. (3.48) и (3.49)), способствует снижению мощности короткого замыкания на шинах НН почти вдвое, что позволяет во многих случаях обойтись без токоограничивающих реакторов.
В настоящее время трехфазные двухобмоточные трансформаторы с расщепленными обмотками НН являются основным типом трансформаторов мощных приемных подстанций напряжением 110—220 кВ.
Вопросы для самопроверки
1. Каково назначение повышающих и понижающих трансформаторов? Для чего в электроэнергетических системах осуществляется трансформация электрического напряжения?
2. Какие используют условные изображения двух-, трехобмоточных силовых трансформаторов и автотрансформаторов? Как при изображении указываются схемы соединений обмоток?
3. Начертите схему одно- и трехфазного двухобмоточного трансформаторов. Соедините обмотки фаз повышающего трансформатора по схеме треугольник—звезда с нулем ( /Y-o) и понижающего трансформатора по схеме звезда-звезда с нулем (Y/Y-o). Электрические сети каких номинальных напряжений могут связывать такие трансформаторы?
4. Как обозначаются типы силовых трансформаторов? Как расшифровываются буквы в обозначениях типа трансформаторов и автотрансформаторов?
5. Какие способы охлаждения и регулирования напряжения применяют в трансформаторах?
6. Каков стандартный ряд номинальных мощностей трансформаторов?
7. Как по обозначениям различить понижающий и повышающий трансформаторы?
8. Поясните, возможно ли изменение фазы (сдвига) вторичного напряжения при трансформации?
9. Чем определяется возможность регулирования или изменения напряжения?
10. Что относится к паспортным (каталожным) данным двухобмоточных трансформаторов?
11. Какими схемами замещения моделируется двухобмоточный трансформатор? Как в них учитывается магнитная связь обмоток?
12. Как в схемах замещения двухобмоточных трансформаторов показывается трансформация? В каком интервале она может изменяться в трансформаторах с ПБВ и РПН?
13. Каким образом в схемах замещения двухобмоточных трансформаторов учитываются сопротивления отдельных обмоток?
14. В каких случаях используются упрощенные схемы замещения трансформаторов? В чем суть этих упрощений?
15. В чем заключается опыт короткого замыкания? Какие паспортные данные определяются из этого опыта?
16. Нарисуйте принципиальную схему опыта холостого хода. Что определяют из этого опыта?
17. Чем представляется в схеме замещения поперечная ветвь? Что она учитывает?
18. Чем отличаются паспортные данные однофазных и трехфазных трансформаторов?
19. Что такое идеальный трансформатор? Что он показывает на схеме замещения?
20. Как зависят сопротивления и проводимости трансформаторов от их номинальной мощности?
21. Каковы соотношения между активными и реактивными сопротивлениями и проводимостями для трансформаторов небольшой мощности и крупных трансформаторов?
22. Что характеризует относительное значение индуктивного (полного) сопротивления трансформатора?
23. Зависит ли мощность холостого хода от номинального напряжения?
24. В каком случае двухобмоточные трансформаторы включаются по прямой и обратной схеме замещения?
25. В каких случаях целесообразно применение трехобмоточных трансформаторов?
26. Как различить в обозначениях двух- и трехобмоточные трансформаторы?
27. Какие схемы соединений обмоток применяют для трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов? Чем это объясняется?
28. В чем суть опытов короткого замыкания трехобмоточных трансформаторов?
29. В чем особенность расчета сопротивлений для трехобмоточного трансформатора по сравнению с двухобмоточным?
30. Какова взаимосвязь активных сопротивлений обмоток и их номинальных мощностей? Как она учитывается при расчете активных сопротивлений обмоток?
31. Как определить индуктивные сопротивления лучей схемы замещения? Соответствуют ли данные опытов короткого замыкания индуктивным сопротивлениям трехобмоточного трансформатора?
32. Отличается ли определение проводимостей трехобмоточного трансформатора от двухобмоточного?
33. Какие трансформации учитываются в схеме замещения?
34. Начертите принципиальные схемы одно- и трехфазного автотрансформаторов. Как называются обмотки автотрансформатора?
35. В сетях каких напряжений применяют автотрансформаторы? Почему? Какие преимущества и недостатки имеют автотрансформаторы по сравнению с трехобмоточными трансформаторами?
36. На какие номинальные напряжения и мощности изготавливают в настоящее время автотрансформаторы?
37. При каких соотношениях напряжений применение автотрансформаторов становится наиболее выгодным? Почему? Что характеризует коэффициент выгодности?
38. Что понимается под номинальной и типовой мощностями автотрансформатора? Что они характеризуют?
39. В чем особенность опытов короткого замыкания автотрансформаторов? Как она учитывается при расчете параметров схемы замещения?
40. Как осуществляется приведение каталожных параметров автотрансформаторов к номинальной мощности?
41. Почему нейтрали автотрансформаторов должны быть всегда заземлены?
Расщепленная обмотка трансформатора
Расщепленная обмотка трансформатора – одна из разновидностей концентрической обмотки, где обмотки низкого напряжения или высокого напряжения разделяют на две гальванически не связанные части с одинаковым числом витков. Сама обмотка может навиваться из алюминиевых или медных проводов. В случае использования алюминия, следует применять провода с поперечным сечением на 70% больше, чем для аналогичных изделий из меди. Это вызвано более низким удельным электрическим сопротивлением алюминия. По этой причине масса и геометрические размеры трансформаторов с обмотками из алюминиевых проводов несколько выше. Для изготовления трансформаторов на небольшую мощность и ток, обмотку выполняют из круглого изолированного провода. У трансформаторов на большие токи и мощность обмотка выполняется из провода прямоугольного сечения. В некоторых случаях, обмотка трансформатора может состоять из нескольких параллельных проводов. Использование расщепленной обмотки для силовых трансформаторов ТМ, ТМН, ТМГ позволяет значительно снизить токи холостого хода и напряжение короткого замыкания в аварийных режимах.
Новости
- 18.11.2021 — CITIUS, ALTIUS, FORTIUS: Эволюция силового масляного трансформатора
- 02.04.2021 — Лицензии на конструирование и изготовление оборудования для атомной энергетики. Истинные ценности и преимущества для компании ООО «Трансформер».
- 01.03.2021 — Стратегия цифровой трансформации электросетей и технологии цифровых двойников силовых трансформаторов
© 2024 Все права защищены.
Политика конфиденциальности
Информация, размещенная на сайте не является офертой.
Силовые трансформаторы с расщепленной обмоткой низкого напряжения ТРДН
Трансформаторы с расщепленной обмоткой представляют из себя трансформаторы, с обмотокой разделенной на 2 или более не связанных между собой гальванически элементов. Такие трансформаторы обычно устанавливают на крупных ПС районных электрических сетей и электростанциях, а так же систем электроснабжения промышленных предприятий. Это позволяет подсоединить два и более генераторов (или независимых нагрузок) одного или разных классов напряжений присоединять к одному трансформатору. На рис.1.1 изображено обозначение трансформатора с расщепленной обмоткой на схеме. Рисунок 1.1 – Обозначение на схеме При коротком замыкании в цепи одной из частей расщепленной обмотки, в других обмотках трансформатора возникают напряжения и токи существенно меньшие, чем в таком же трансформаторе с нерасщепленной обмоткой низкого напряжения.Такой трансформатор, с достаточной для практики точностью, может рассматриваться как 2 независимых двухобмоточных трансформатора, питающихся от общей сети.
2. 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.
3. Расчет параметров
На рис.1.2 представлена схема замещения трансформатора с расщепленной обмоткой. 
Рисунок 1.2 – Схема замещения трансформатора Трансформаторы с расщепленной обмоткой выполняются с соотношением мощностей обмоток равным 100 % / 50 % / 50 % [1].
Для трансформаторов с расщепленной обмоткой индивидуальными параметрами являются:
– сопротивление расщепления ZР (равное сопротивлению между выводами двух ветвей расщепленной обмотки): 
так как ветви одинаковые: 
– сквозное сопротивление Zскв = ZВ-Н, равно сопротивлению между выводами обмотки высокого напряжения и объединенными (запараллелеными) ветвями расщепленной обмотки низшего напряжения; – коэффициент расщепления КР, равен: 
Параметры схемы замещения определяются по следующим формулам: 
Для определения Z используем формулы: 
R определяется по следующим формулам: 
X рассчитаем по формулам: 
kТ Н-В определяем по формуле: 
4. Основные характеристики трансформатора
На рис.1.3 изображен внешний вид трансформатора ТРДН-40000/110. Рисунок 1.3 – Внешний вид трансформатора ТРДН-40000/110 В соответствии с принятой системой обозначений аббревиатура трансформатора ТРДН-40000/110-У1 расшифровывается так:
Т – трехфазный трансформатор;
Р – наличие ращепленной обмотки низкого напряжения;
Д – охлаждение производится с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха;
Н – регулирование напряжения производится под нагрузкой РПН;
40000 – номинальная мощность трансформатора, кВ•А;
110 – класс напряжения обмотки высокого напряжения, кВ;
У1 – климатическое исполнение, категория размещения по ГОСТу 15150.
Основные параметры этого трансформатора приведены в табл.1.1 [2]. Таблица 1.1 – Технические параметры ТРДН-40000/110-У1
| Номинальная частота, Гц | 50 |
| Схема и группа соединения обмоток | Υн/Δ-Δ-11-11 |
| Номинальное значение напряжения ВН, кВ | 115 |
| Номинальное значение напряжения НН, кВ | 11 |
| Напряжение КЗ (ВН-НН), % | 10,5 |
| Ток холостого хода, не более, % | 0,55 |
| Ступени регулирования РПН в нейтрали ВН | ±9х1,78% |
| Полный срок службы, лет | 25 |
- соблюдение необходимых нагрузочных, температурных режимов и уровня напряжений;
- соблюдение характеристик трансформаторного масла и изоляции в пределах установленных норм;
- содержание в исправном состоянии устройств охлаждения трансформатора, защиты масла, регулирования напряжения и т. д.
5. 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].
6. 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:
- трансформаторное масло следует слить и отправить на регенерацию;
- металлические составляющие трансформатора необходимо сдать на переработку;
- фарфоровые изоляторы, электрокартон, резиновые уплотнения нужно отправить на полигон твердых бытовых отходов.
7. 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.
для чего расщепляют обмотку нн трансформатора?
Обычно, чтоб запитать разные секции РУСН. На ТЭЦ это обычно делается. У них собственные нужды зело разветвленные.
расщепление обмоток НН трансформатора, (отсюда же — понятие «расщеплёная фаза») выполняется с единственной целью — уменьшить токи короткого замыкания
То есть вместо одной фазной обмотки низкого напряжения, изготовленой проводником большого сечения, мотают обмотку транса двумя изолироваными друг от друга проводниками вдвое меньшего сечения. Каждая секция одной фазы питает свою нагрузку. Итого, со стороны НН трансформатора имеем 6 выходов, по две на фазу — А и А’ , В и В’ , С и С’
Попутно, получается большая независимость нагрузок друг от друга при каких либо авариях
(Если Федя сделал замыкание, то он сидит без света, а Васе пофиг, он смотрит телек и в ус не дует )))))
Похожие вопросы