ТСН: собственные нужды — особые требования
Статья посвящена особой группе трансформаторов, которые обеспечивают надежность работы подстанций — трансформаторам собственных нужд (ТСН). На основе подробного анализа условий функционирования трансформаторов собственных нужд представлены особенности их характеристик, а также выбор параметров и конструктивных схем ТСН.
Назначение трансформаторов собственных нужд
Использование электроэнергии предполагает ее транспортировку, трансформацию и распределение. Последние «процедуры» осуществляются на трансформаторных или распределительных подстанциях (ТРП, РП). Подстанции (ПС) — это комплекс устройств, которые обеспечивают надежность электроснабжения потребителей. Практически все эти устройства работают от электричества. Поэтому каждая ПС имеет свое электрохозяйство, и основным элементом его являются трансформаторы собственных нужд (ТСН).
Состав нагрузок собственных нужд ПС [1-3] зависит от класса напряжения и мощности основных трансформаторов. Для ПС класса напряжения до 220 кВ к ТСН может подключаться форсированная система охлаждения силовых трансформаторов. Трансформаторы собственных нужд должны обеспечить функционирование систем РЗиА, пожаротушения. От них запитываются обогревающие устройства шкафов и ячеек, зарядные устройства аварийного и штатного освещения. Полный перечень приёмников собственных нужд и их характеристики по ответственности и длительности включения приведены в таблице на рис. 1. Самыми значимыми, наиболее ответственными приемниками СН являются системы управления, автоматические приборы, охранное оборудование, сигнализация, релейная защита, телемеханика. Классификация приёмников собственных нужд приведена на рис. 1а. Мощности приёмников СН приведены в таблицах на рис. 1б-1ж.
Насосы пожаротушения имеют мощность 2 кВт, количество их может составлять от 100 до 250 штук. Мощность отопления насосной станции пожаротушения — 20 кВт. Мощность, потребляемая на освещение может составлять 2,2 кВт. На отопление закрытых РУ при наружной температуре минус 20-40 градусов Цельсия расходуется до 100 кВт, на устройство связи — до 6 кВт, на аварийную сигнализацию до 0,2 кВт.
Как видно из перечня оборудования, снабжаемого электричеством от ТСН, значимость надежности этих трансформаторов крайне высока. Поэтому и расчет мощности, и параметры, и конструктивные особенности ТСН требуют от производителей трансформаторов самого ответственного отношения выпуску данного вида трансформаторного оборудования.
Особенности эксплуатации ТСН
Схема присоединения трансформатора собственных нужд (рис. 2) определяется типом оперативного тока (рис. 3 и рис. 4). На рис. 3 ТСН подключен через предохранители к вводам низкого напряжения силового трансформатора до высоковольтных выключателей. На рис. 4 приведена схема включения ТСН при постоянном оперативном токе.
—В связи с необходимостью обеспечить максимально высокую надежность работы ПС, при эксплуатации трансформаторов собственных нужд, во-первых: они запитываются от разных секций (если их два); во-вторых: никаких приемников, кроме собственных нужд к ТСН не может быть подключено; в-третьих: ТСН должны работать независимо от АВР. Также для большей надежности работы ПС ТСН подключается с применением нейтрали (заземленной или изолированной). В линию нейтрали устанавливается катушка индуктивности, которая необходима для компенсации емкостного тока при фазном замыкании на землю.
Особенности выбора количества мощности ТСН
Трансформаторные подстанции 35-750 кВ являются двухтрансформаторными, и для обеспечения высокой надежности электроснабжения должны иметь два ТСН. Мощности потребителей собственных нужд ПС различных мощностей с различными силовыми трансформаторами были приведены выше.
Ориентировочно, нагрузку ТСН можно рассчитать по формуле:
- Активная и реактивные мощности СН Руст и Qуст известны
- kc — коэффициент одновременности нагрузки (равен 0,8)
При этом коэффициент загрузки должен быть менее 0,7, чтобы можно было подключать дополнительных потребителей. Также необходимо учитывать время года. Поэтому расчетная нагрузка принимается по зимнему времени года. Также необходимо учитывать перегрузку ТСН в аварийном режиме. Коэффициент перегрузки равен 1,4. Мощность трансформатора собственных нужд должна перекрывать всех потребителей СН. Но, как правило, она не может превышать 630 кВА.
Конструктивные особенности ТСН
Для электропитания СН в КРУ применяются сухие трансформаторы. Это обеспечивает более простое обслуживание. В случае КРУН выбирают масляные трансформаторы, так как в случае категории размещения 1 ГОСТ запрещает использовать сухие трансформаторы. ТСН, как правило, имеют небольшие мощности. Но при мощности ТСН более 63 кВА, он размещается вне ячейки КРУ.
Особое значение для трансформаторов собственных нужд имеет схема соединения обмоток. Подробно этот вопрос рассматривается в статьях [4, 5]. На конкретных расчетах показано, что схема соединения обмоток Y/Yн-0 совершенно не обеспечивает защиту трансформатора. Кроме того, при однофазном коротком замыкании фазные напряжения в неповрежденных фазах могут повышаться в 1,5-1,6 раза, что неизбежно приведет к выходу из строя аппаратуры потребителей из-за перенапряжения.
Заключение
Особая ответственность ТСН в гарантировании надежного электроснабжения определяет и особые требования к ним при их проектировании, и также необходимость высокого качества их изготовления. При этом, по мнению авторов статей [4, 5], необходима корректировка основных нормативных документов по проектированию подстанций. С учетом современного тренда цифровизации, конструкция ТСН безусловно требует коренной инновационной переработки. ТСН должен стать «умным» трансформатором.
Автор статьи выражает искреннюю благодарность ГК «Трансформер» за предоставленные материалы (технические и другие данные).
Список литературы
- Герасименко А. А., Федин В. Т. «Передача и распределение электрической энергии». — Красноярск. — Издательские проекты. — 2006. — 720 с.
- «ТСН (трансформатор собственных нужд ка средств жизнеобеспечения электроустановки». [Электронный ресурс]. Дата обращения 28.01.2021).
- «Приемники собственных нужд ПС». [Электронный ресурс]. Дата обращения 28.01.2021.
- Фишман В. С., Федоровская А. И. «Силовые трансформаторы 6(10)/0,4 кВ. Особенности применения различных схем соединения обмоток» [Электронный ресурс]. Дата обращения 28.01.2021.
- Фишман В. С. «Система питания собственных нужд подстанций 110-220 кВ. Ошибочные и нерациональные решения, дискуссионные вопросы». [Электронный ресурс]. Дата обращения 28.01.2021.
Автор: кандидат технических наук, независимый эксперт Юрий Михайлович Савинцев
�� Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках
Новый дачный трансформатор. Советы специалиста
Силовые трансформаторы и трансформаторные подстанции (ТП) в подавляющем числе Товариществ собственников недвижимости ТСН (Садоводческих Некоммерческих Товариществ СНТ; огороднических и дачных поселках) установлены десятилетия назад и зачастую не рассчитаны на увеличение количества потребителей и возросшие потребности пользователей электроэнергии.
Для выхода из сложившейся ситуации, как правило, участники ТСН (ранее СНТ) на общем собрании принимают решение о реконструкции трансформаторной подстанции или замене старого трансформатора на новый трансформатор большей мощности для обеспечения электроэнергией всех членов Садового Товарищества в нужном объеме.
Как выбрать трансформатор для ТСН (СНТ), какая нужна мощность?
На этот вопрос ответит Олег Носков, советник генерального директора ОАО «МОЭСК». (Ответы предоставлены сайтом vm.ru).
Расчет мощности трансформатора для ТСН (СНТ)
— Олег Анатольевич, как выглядит сегодня энергетическое хозяйство старого образца?
— Больше 90 процентов старых советских СНТ присоединены к электросетям среднего уровня напряжения, а это 6 или 10 киловольт. У них есть собственные трансформаторные подстанции и линии, подсоединенные к нашим. Энергетическое имущество СНТ, как юридического лица, начинается не от трансформатора (как думают некоторые садоводы), а от точки присоединения к нашей линии электропередач. Товарищество несет ответственность за содержание и ремонт этого общего имущества.
— Можно ли определять мощность каждого садового домика, разделив мощность существующего трансформатора на количество дачных участков?
— Ни в коем случае! Это неграмотный подход к определению максимальной мощности каждого садового домика и технической возможности трансформатора. Если разделить (условно) мощность трансформатора в 160 киловольт-ампер на 160 садовых домиков, то по 1 киловатту на садовый домик – не получится! А получится около 8 киловатт максимальной мощности на каждый садовый домик с учетом коэффициентов спроса и одновременности. Такой трансформатор способен обеспечить своей мощностью (реально) около 100 садовых домиков, максимальной мощностью до 15 киловатт каждый.
— Что надо сделать, прежде чем принять решение о замене существующего трансформатора на более мощный?
— Прежде, чем приступить к замене трансформатора, надо определить, какая мощность каждого садового домика на участке в товариществе (желательно не больше 15 киловатт на каждый садовый домик). Если у вас нет документов на ваше энергохозяйство, то можно обратиться в любую организацию, которая занимается проектированием электроустановок. Ее специалисты по строительным нормам и правилам освежат вам данные по вашей электрике. Дальше все данные по участкам собирают воедино и определяют общую мощность энергопотребления юридического лица — СНТ. Потом вы смотрите на мощность своего трансформатора и, за вычетом подсчитанной нагрузки, определяете, каков у него запас (опять-таки желательно из расчета 15 киловатт на каждого или меньше, если решит общее собрание).
Как подключиться к электросетям новым членам товарищества
— Случается, что руководство СНТ не разрешает новым членам присоединяться к существующей сети и предлагает устанавливать свой отдельный трансформатор. Насколько правомерен отказ?
— Это неправомерно и безграмотно. Просчитано давно: чем больше членов товарищества, тем ниже коэффициенты спроса и одновременности использования всех мощностей сразу. Если для 100 участков (при норме около 15 киловатт каждому) требуется трансформатор мощностью 160 киловольт-ампер, то для 200 участков требуется трансформатор мощностью всего 250 киловольт-ампер. Когда председатели СНТ говорят, что у них не хватает мощности, они должны предоставить расчеты. Каждый владелец земельного участка на территории СНТ имеет право пользоваться общим имуществом — трансформатором и линиями электропередач. Никто не имеет права отказать ему в этом! Ведь он по закону является совладельцем имущества общего пользования! Он имеет право пользоваться инфраструктурой, в том числе электроснабжением. Любой отказ руководства или общего собрания — нарушение законодательства. Заявитель имеет право обжаловать это в суде.
Технологическое присоединение к электрическим сетям
- Калькулятор необходимой мощности — примерный расчет потребности в электрической мощности для подачи заявки на технологическое присоединение;
- Калькулятор стоимости — примерный расчет стоимости технологического присоединения к электрическим сетям в зависимости от типа присоединения (существующее или новое);
- Этапы присоединения — подробное описание основных этапов, необходимых для осуществления технологического присоединения к электрическим сетям;
- Ответы ОАО «Ленэнерго» на часто задаваемые вопросы по технологическому присоединению дополнительной мощности или новой мощности и заключению договора энергоснабжения.
Где купить трансформатор для ТСН (СНТ)?
В разгар дачного сезона компания «МИТЭК» имеет возможность поставить современные герметичные трансформаторы для садовых товариществ или коттеджных поселков, в кратчайшие сроки, поскольку данная продукция всегда имеется в наличии на складе!
Надежные трансформаторы ТМГ для СНТ и трансформаторные подстанции КТП (сельхозки, колхозницы) или МТП (мачтовые) мощностью 25 – 250 кВА, а также киосковые КТП поставляются по выгодным ценам, так как компания является постоянным дилером Минского электротехнического завода имени В. И. Козлова в РФ с 2003 года.
Заводская гарантия на трансформаторы ТМГ составляет — 5 лет. На КТП — 3 года. Минимальный срок службы — 25 лет!
Быстрая поставка и замена трансформатора бывает особенно актуальна в случаях, когда садовое товарищество или дачный поселок остается без электричества из-за внезапно сгоревшего старого трансформатора или при частых отключениях электроэнергии в связи с нехваткой мощности трансформатора.
Компания «МИТЭК»
�� Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках
Пожаловаться
Читайте также
4 октября 2010 г. 10:05
Силовой трансформатор для нужд города
13 июня 2023 г. 11:24
10 причин заменить КТП на КТП-Б
18 декабря 2015 г. 9:28
Силовой трансформатор для распределительных сетей
19 августа 2020 г. 15:22
Трёхуровневые полупроводниковые конвертеры в ИБП
16 марта 2017 г. 14:00
Новинки ГК «ИНВЭНТ» в линейке трансформаторного оборудования
12 марта 2010 г. 11:57
Интервью с директором УЗТТ, Шмаль Антониной Сергеевной
Новости по теме
МОЭСК повышает надежность электроснабжения потребителей Одинцовского района
23 октября 2017 г. 16:17
На подстанции 110/10/6 кВ «Костино» включен в работу новый трансформатор
12 ноября 2013 г. 15:02
На подстанции 110/10/6 кВ «Костино» будет установлен новый трансформатор
30 октября 2013 г. 11:07
На подстанции 110/10 кВ «Никитская» включен в работу второй новый трансформатор
21 октября 2013 г. 15:45
Вольтодобавочные трансформаторы ТВМГ нашли широкое применение в Холдинге МРСК
21 января 2013 г. 13:00
Новый силовой трансформатор поступил на подстанцию «Октябрьская» АК «Омскэнерго»
19 января 2007 г. 11:37
Объявления по теме
ПРОДАМ: Мачтовые трансформаторные подстанции МТП
Применение: МТП служит для электроснабжения и защиты сельскохозяйственных потребителей, отдельных населенных пунктов и небольших объектов. Преимущества: — Мощность от 25 до 100 кВА; — Прием энергии переменного тока на линиях ВН 6 и 10 кВ; — Напряжение отходящих фидерах НН 0,23 кВ Функциональные особенности: — Установка, монтаж и подключение к сети осуществляются на одной опоре; — Подстанции МТП выполнены в шкафном исполнении; — Степень защиты оболочки шкафа РУНН IP34; — Цепи ВН устойчивы к товам короткого замыкания 10 кА в течение 3 с Условия эксплуатации: — Температура окружающего воздуха: для умеренного климата – от -45˚ С до +40˚С (исполнение У); — Относительная влажность воздуха – не более 80% при +25˚С; — Высота над уровнем моря – до 1000 м; — Окружающая среда без вибраций, не взрывоопасная, без воздействия химических веществ. Условные обозначения: — МТП -100/10/0,4 МТП — мачтовая трансформаторная подстанция; — 100 — мощность (кВа); — 10 — напряжение обмотки ВН (кВ); — 0,4 — напряжение обмотки НН (кВ)
Николаев Леонид · ЭНЕРГОПУСК · 19 января · Россия · г Москва
ПРОДАМ: Столбовые КТП
Подстанции трансформаторные комплектные столбовые (далее КТПС) предназначены для приема, преобразования и распределения электрической энергии трехфазного тока частотой 50 Гц в системах с заземленной нейтралью трансформатора на стороне низкого напряжения и применяются для электроснабжения сельскохозяйственных потребителей, отдельных населенных пунктов и небольших промышленных объектов. Виды защит: — от междуфазных коротких замыканий и однофазных замыканий на землю; — от атмосферных перенапряжений; — от перегрузки и коротких замыканий линий 0,4кВ; — от коротких замыканий цепей освещения. Условия эксплуатации и транспортирования: — на открытом воздухе при температуре окружающей среды от — 45 до + 40 гр.С; — высота установки над уровнем моря — не более 1000 м; — климатическое исполнение У, категория размещения 1 по ГОСТ 15150; — окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая пыли в концентрациях, снижающих параметры подстанции; — транспортирование КТПС осуществляется комплектно любым видом автомобильного или ж/д транспорта. КТПС до 100кВА включительно устанавливается на одной опоре, КТПС 160 и 250кВА устанавливается на двух опорах. КТПС подключается к ЛЭП посредством разъединителя РЛНД-10/400, который может входить в комплект подстанции. КТПС обеспечивают учет электроэнергии на вводе НН и по заказу на уличном освещении. По требованию Заказчика возможна установка счетчиков любой модификации. В КТПС имеется внутреннее освещение шкафа НН и фидеруличного освещения, которое может работать в ручном или автоматическом режимах. Шкаф НН подстанции выполнен из стали толщиной 2 мм, покраска осуществляется порошковыми эмалями.
Власов Руслан · ЭЛЕКТРОЩИТ · 20 января · Россия · Московская обл
ПРОДАМ: Комплектные трансформаторные подстанции КТП02
Применение: — КТП02 построены на базе надежных трансформаторов ТМГ и применяется для электроснабжения сельхозяйственных потребителей и небольших объектов. — Срок службы данных трансформаторных подстанций составляет 30 лет. — Данные КТП обеспечивают прием электрической энергии переменного тока 6 и 10 кВ в электроэнергию напряжением 0,4 кВ . Преимущества: — Высоковольтный вывод в КТП воздушныйНа отходящих фидерах 0,4 кВ устанавливаются автоматические выключатели; — Рабочая температура от -45 до +45 °C; — Надежность энергоснабжения : категория III; — Быстрый монтаж / демонтаж и пуск на месте установки благодаря специальной конструкции подстанции; — Надежная система безопасности эксплуатации; — Резиновые уплотнители на дверях; — Трансформаторы серии ТМГ реализуют надежное герметичное исполнение Функциональные особенности — Трансфоматорная подстанция подключается к ЛЭП посредством разъединителя из базового комплекта поставки. — Предусмотрена возможность учет активной электрической энергии посредством дополнительно устанавливаемого счетчика. — КТП оснащена фидером уличного освещения с функцией автоматического либо ручного включения и отключения. — Есть вариант поставки без фидера. — КТП серии 02 имеют электрические и механические блокировки для безопасной работы технического персонала. КТП02 обеспечивает следующие виды защиты: — от атмосферных перенапряжений,от междуфазных коротких замыканий,; — от перегрузки и коротких замыканий линий 0,4 кВ; — от коротких замыканий цепей обогрева и цепей освещения КТП Дополнительно в комплект поставки может быть включен шкаф РУНН. Условные обозначения: Х КТП Х Х Х Х X — 2 — двухтрансформаторная КТП — комплектная трансформаторная подстанция; X — Т — тупиковая; П — проходная; X — АС — выключатель стационарный 0,4 кВ; X — М — модернизированная; X — мощность трансформатора, кВ·А Основные технические характеристики: — Тип трансформатора ТМГ; — Номинальная мощность трансформатора кВА 25 / 40 / 63 / 100 / 160 / 250; —.
Николаев Леонид · ЭНЕРГОПУСК · 19 января · Россия · г Москва
ПРОДАМ: Комплектные трансформаторные подстанции КТП от производителя
Трансформаторная подстанция — электроустановка, предназначенная для приема, преобразования напряжения в сети переменного тока и распределения электроэнергии в системах электроснабжения потребителей сельских, поселковых, городских, промышленных объектов. Состоит из силовых трансформаторов, распределительного устройства, устройства автоматического управления и защиты, а также вспомогательных сооружений. Изготовление по опросным листам. КТП-25-1000кВА в металлическом корпусе. Подстанции сельского типа,столбовые, мачтовые; высоковольтный пункт коммерческого учета.Низкие цены от производителя, быстрые сроки .
Сирица Сергей · ООО «Электромонтаж» · 9 января · Россия · Ростовская обл
ПРОДАМ: Малогабаритные бетонные трансформаторные подстанции (МБТП)
Малогабаритная бетонная трансформаторная подстанция (МБТП) на напряжение 6 (10, 20)/0,4 кВ предназначена для приема электрической энергии трехфазного переменного тока частотой 50 Гц и распределением ее потребителям. Оборудование используется в системах электроснабжения городских, жилищно-коммунальных, муниципальных и промышленных объектов, зон индивидуальной застройки и коттеджных поселков, АЗС и дорог общего пользования. Условия эксплуатации БКТП – климатическое исполнение и категория размещения БКТП — У1, УХЛ1 по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543.1-89; – номинальные значения климатических факторов внешней среды при эксплуатации БКТП по ГОСТ. 15150 и ГОСТ 15543.1; – температура окружающего воздуха от — 60°С до + 40°С; – относительная влажность наружного воздуха – до 100%; – высота над уровнем моря — не более 1000 м; окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих материалы и изоляцию, атмосфера типов I и II по ГОСТ. 15543.1 и ГОСТ 15150; – температура воздуха при хранении законсервированных БКТП от -50°С до +40°С; – сейсмостойкость — 9 баллов. Преимущества использования: – МБТП всегда выполняется в едином корпусе на весь диапазон мощностей (от 40 до 1000 кВА). Другими словами – между кабельным отсеком и надземной частью МБТП отсутствует «холодный шов», так как корпус отливается в один прием; – подстанция устанавливается на подготовленное основание (песчано- гравийная подушка 200 мм), при этом отсутствует необходимость закупки ФБС или отливки бетонной плиты; – благодаря бетонному корпусу шум от работы трансформатора и его вибрации локализуются в пределах корпуса ПС; – применение фактурной штукатурки для отделки бетонного корпуса обеспечивает защиту от вандализма (приклеивание скотча, листовок и др.), а также долговечность и препятствует выцветанию; – в случае возникновения пожара снаружи ПС бетонный корпус защищает оборудование от термического, огневого и светового.
Челнокова Мария · СПЕЦЭНЕРГО · 22 января · Россия · г Санкт-Петербург
- ВКонтакте
- Однокласники
- Telegram
Трансформаторы собственных нужд: требования, особенности
Статья посвящена особой группе трансформаторов, которые обеспечивают надежность работы подстанций – трансформаторам собственных нужд (ТСН). На основе подробного анализа условий функционирования трансформаторов собственных нужд представлены особенности их характеристик, а также выбор параметров и конструктивных схем ТСН.
Назначение трансформаторов собственных нужд
Использование электроэнергии предполагает ее транспортировку, трансформацию и распределение. Последние «процедуры» осуществляются на трансформаторных или распределительных подстанциях (ТРП, РП). Подстанции (ПС) – это комплекс устройств, которые обеспечивают надежность электроснабжения потребителей. Практически все эти устройства работают от электричества. Поэтому каждая ПС имеет свое электрохозяйство, и основным элементом его являются трансформаторы собственных нужд (ТСН).
Состав нагрузок собственных нужд ПС [1 — 3] зависит от класса напряжения и мощности основных трансформаторов. Для ПС класса напряжения до 220 кВ к ТСН может подключаться форсированная система охлаждения силовых трансформаторов. Трансформаторы собственных нужд должны обеспечить функционирование систем РЗиА, пожаротушения. От них запитываются обогревающие устройства шкафов и ячеек, зарядные устройства аварийного и штатного освещения. Полный перечень приёмников собственных нужд и их характеристики по ответственности и длительности включения приведены в таблице на рис. 1. Самыми значимыми, наиболее ответственными приемниками СН являются системы управления, автоматические приборы, охранное оборудование, сигнализация, релейная защита, телемеханика. Классификация приёмников собственных нужд приведена на рис. 1а. Мощности приёмников СН приведены в таблицах на рис. 1б – 1ж.
Насосы пожаротушения имеют мощность 2 кВт, количество их может составлять от 100 до 250 штук. Мощность отопления насосной станции пожаротушения – 20 кВт. Мощность, потребляемая на освещение может составлять 2,2 кВт. На отопление закрытых РУ при наружной температуре минус 20 – 40 градусов Цельсия расходуется до 100 кВт; на устройство связи – до 6 кВт, на аварийную сигнализацию до 0,2 кВт.
Как видно из перечня оборудования, снабжаемого электричеством от ТСН, значимость надежности этих трансформаторов крайне высока. Поэтому и расчет мощности, и параметры, и конструктивные особенности ТСН требуют от производителей трансформаторов самого ответственного отношения выпуску данного вида трансформаторного оборудования.
Рис. 1. Характеристики приёмников собственных нужд (СН).
Рис. 1а. Классификация приемников собственных нужд по ответственности и по длительности отключения.
Рис. 1б. Количество и мощность устройств охлаждения силовых трансформаторов 110 кВ (штук * кВт)
Рис. 1в. Количество и мощность устройств охлаждения силовых трансформаторов 220 – 500 кВ (штук * кВт)
Рис. 1г. Количество и мощность устройств охлаждения силовых трансформаторов 220 – 500 кВ (штук * кВт)
Рис. 1д. Устройства подогрева выключателей и приводов
Рис. 1е. Устройства подогрева шкафов
Рис. 1ж. Компрессорное оборудование
Особенности эксплуатации ТСН
Схема присоединения трансформатора собственных нужд (рис. 2) определяется типом оперативного тока (рис. 3 и рис. 4). На рис. 3 ТСН подключен через предохранители к вводам низкого напряжения силового трансформатора до высоковольтных выключателей. На рис. 4 приведена схема включения ТСН при постоянном оперативном токе.
Рис. 2. Трансформаторы собственных нужд (сухие), готовые к отправке.
Рис. 3. Схема подключения ТСН на ПС с переменным оперативным током
Рис. 4. Схема подключения ТСН на ПС с постоянным оперативным током
В связи с необходимостью обеспечить максимально высокую надежность работы ПС, при эксплуатации трансформаторов собственных нужд, во-первых: они запитываются от разных секций (если их два); во-вторых: никаких приемников, кроме собственных нужд к ТСН не может быть подключено; в-третьих: ТСН должны работать независимо от АВР. Также для большей надежности работы ПС ТСН подключается с применением нейтрали (заземленной или изолированной). В линию нейтрали устанавливается катушка индуктивности, которая необходима для компенсации емкостного тока при фазном замыкании на землю.
Особенности выбора количества мощности ТСН
Трансформаторные подстанции 35 кВ – 750 кВ являются двухтрансформаторными, и для обеспечения высокой надежности электроснабжения должны иметь два ТСН.
Мощности потребителей собственных нужд ПС различных мощностей с различными силовыми трансформаторами были приведены выше. Ориентировочно, нагрузку ТСН можно рассчитать по формуле:
Активная и реактивные мощности СН Р уст Q уст известны; k c – коэффициент одновременности нагрузки (равен 0,8).
При этом коэффициент загрузки должен быть менее 0,7, чтобы можно было подключать дополнительных потребителей.
Также необходимо учитывать время года. Поэтому расчетная нагрузка принимается по зимнему времени года.
Также необходимо учитывать перегрузку ТСН в аварийном режиме. Коэффициент перегрузки равен 1,4.
Мощность трансформатора собственных нужд должна перекрывать всех потребителей СН. Но, как правило, она не может превышать 630 кВА.
Конструктивные особенности ТСН
Для электропитания СН в КРУ применяются сухие трансформаторы. Это обеспечивает более простое обслуживание. В случае КРУН выбирают масляные трансформаторы, так как в случае категории размещения 1 ГОСТ запрещает использовать сухие трансформаторы.
ТСН, как правило, имеют небольшие мощности. Но при мощности ТСН более 63 кВА, он размещается вне ячейки КРУ.
Особое значение для трансформаторов собственных нужд имеет схема соединения обмоток. Подробно этот вопрос рассматривается в статьях [4, 5]. На конкретных расчетах показано, что схема соединения обмоток Y/Yн-0 совершенно не обеспечивает защиту трансформатора. Кроме того, при однофазном коротком замыкании фазные напряжения в неповрежденных фазах могут повышаться в 1,5 – 1,6 раза, что неизбежно приведет к выходу из строя аппаратуры потребителей из-за перенапряжения.
Заключение
Особая ответственность ТСН в гарантировании надежного электроснабжения определяет и особые требования к ним при их проектировании, и также необходимость высокого качества их изготовления. При этом, по мнению авторов статей [4, 5], необходима корректировка основных нормативных документов по проектированию подстанций. С учетом современного тренда цифровизации, конструкция ТСН безусловно требует коренной инновационной переработки. ТСН должен стать «умным» трансформатором.
Выражаю искреннюю благодарность ГК «Трансформер» за предоставленные материалы (фотографии, технические и другие данные).
Автор статьи: Ю.М. Савинцев, к.т.н., независимый эксперт
По любым вопросам можно связаться с автором по адресу:
direktor@rus-trans.com
- Герасименко А.А., Федин В.Т. Передача и распределение электрической энергии. – Красноярск. – Издательские проекты. – 2006. – 720с.
- ТСН (трансформатор собственных нужд) как средство жизнеобеспечения электроустановки. [Электронный ресурс]. URL: https://www.kesch.ru/info/articles/tsn-transformator-sobstvennykh-nuzhd-kak-sredstvo-zhizneobespecheniya-elektroustanovki-/ (Дата обращения 28.01.2021).
- Приемники собственных нужд ПС. [Электронный ресурс]. URL: https://infopedia.su/15x5cd9.html (Дата обращения 28.01.2021).
- Фишман В.С., Федоровская А.И. Силовые трансформаторы 6(10)/0,4 кВ. Особенности применения различных схем соединения обмоток [Электронный ресурс]. URL: http://news.elteh.ru/arh/2009/60/07.php (Дата обращения 28.01.2021).
- Фишман В.С. Система питания собственных нужд подстанций 110–220 кВ. Ошибочные и нерациональные решения, дискуссионные вопросы. [Электронный ресурс]. URL: http://news.elteh.ru/arh/2011/70/05.php (Дата обращения 28.01.2021)
© 2024 Все права защищены.
Политика конфиденциальности
Информация, размещенная на сайте не является офертой.
Принцип работы, устройство и виды трансформаторов
Человеку, мало знакомому с электрикой сложно представить себе, что такое трансформатор, где он задействован, назначение элементов его конструкции.
- 1 Общая информация об устройстве
- 2 Конструкция
- 3 Принцип работы
- 4 Классификация по видам
- 4.1 Силовые
- 4.2 Автотрансформаторы
- 4.3 Трансформаторы тока
- 4.4 Трансформаторы напряжения
- 4.5 Импульсные
- 4.6 Разделительные
- 4.7 Согласующие
- 4.8 Пик-трансформаторы
- 4.9 Сдвоенный дроссель
- 5.1 Холостой ход (ХХ)
- 5.2 Режим нагрузки
- 5.3 Короткое замыкание (КЗ)
Общая информация об устройстве
Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования тока переменной частоты с одним напряжением в переменный ток с иным напряжением, но с прежней частотой, основанный на явлении электромагнитной индукции.
Применяются приборы во всех сферах деятельности человека: электроэнергетике, радиотехнической, радиоэлектронной промышленности, бытовой сфере.
Конструкция
Устройство трансформатора предполагает наличие одной либо большего числа отдельных катушек (ленточных или проволочных), находящихся под единым магнитным потоком, накрученных на сердечник, изготовленный из ферромагнетика.
Важнейшие конструктивные части следующие:
- обмотка;
- каркас;
- магнитопровод (сердечник);
- охлаждающая система;
- изоляционная система;
- дополнительные части, необходимые в защитных целях, для установки, обеспечения подхода к выводящим частям.
В приборах чаще всего можно увидеть обмотку двух типов: первичную, получающую электроток от стороннего питающего источника, и вторичную, с которой напряжение снимается.
Сердечник обеспечивает улучшенный обратный контакт обмоток, обладает пониженным сопротивлением магнитному потоку.
Некоторые виды приборов, работающие на сверхвысокой и высокой частоте, производятся без сердечника.
Производство приборов налажено в трех базовых концепциях обмоток:
- броневой;
- тороидальной;
- стержневой.
Устройство трансформаторов стержневых подразумевает накручивание обмотки на сердечник строго горизонтальное. В приборах броневого типа она заключена в магнитопроводе, размещается горизонтально либо вертикально.
Надежность, эксплуатационные особенности, устройство и принцип действия трансформатора принимаются без какого-либо влияния принципа его изготовления.
Принцип работы
Принцип работы трансформатора базируется на эффекте взаимоиндукции. Поступление тока переменной частоты от стороннего поставщика электроэнергии на вводы первичной обмотки формирует в сердечнике магнитное поле с переменным потоком, проходящего через вторичную обмотку и индуцирующее образование электродвижущей силы в ней. Закорачивание на приемнике электроэнергии вторичной обмотки обуславливает прохождение сквозь приемник электротока из-за влияния электродвижущей силы, вместе с тем в первичной обмотке образуется ток нагрузки.
Назначение трансформатора — перемещение преобразованной электрической энергии (без перемены ее частоты) к вторичной обмотке из первичной с подходящим для функционирования потребителей напряжением.
Классификация по видам
Силовые
Силовой трансформатор переменного электротока — это прибор, использующийся в целях трансформирования электроэнергии в подводящих сетях и электроустановках значительной мощности.
Необходимость в силовых установках объясняется серьезным различием рабочих напряжений магистральных линий электропередач и городских сетей, приходящих к конечным потребителям, требующимся для функционирования работающих от электроэнергии машин и механизмов.
Автотрансформаторы
Устройство и принцип работы трансформатора в таком исполнении подразумевает прямое сопряжение первичной и вторичной обмоток, благодаря этому одновременно обеспечивается их электромагнитный и электрический контакт. Обмотки устройств имеют не менее трех выводов, отличающихся своим напряжением.
Основным достоинством этих приборов следует назвать хороший КПД, потому как преобразуется далеко не вся мощность — это значимо для малых расхождениях напряжений ввода и вывода. Минус — неизолированность цепей трансформатора (отсутсвтие разделения) между собой.
Трансформаторы тока
Данным термином принято обозначать прибор, запитанный непосредственно от поставщика электроэнергии, применяющийся в целях понижения первичного электротока до подходящих значений для использующихся в измеряющих и защитных цепях, сигнализации, связи.
Первичная обмотка трансформаторов электротока, устройство которых предусматривает отсутствие гальванических связей, подключается к цепи с подлежащим определению переменным электротоком, а электроизмерительные средства подсоединяются к вторичной обмотке. Текущий по ней электроток примерно соответствует току первичной обмотки, поделенному на коэффициент трансформирования.
Трансформаторы напряжения
Назначение этих приборов — снижение напряжения в измеряющих цепях, автоматики и релейной защиты. Такие защитные и электроизмерительные цепи в устройствах различного назначения отделены от цепей высокого напряжения.
Импульсные
Данные виды трансформаторов необходимы для изменения коротких по времени видеоимпульсов, как правило, имеющих повторение в определенном периоде со значительной скважностью, с приведенным к минимуму изменением их формы. Цель использования — перенос ортогонального электроимпульса с наиболее крутым срезом и фронтом, неизменным показателем амплитуды.
Главным требованием, предъявляющимся к приборам данного типа, является отсутствие искажений при переносе формы преобразованных импульсов напряжения. Действие на вход напряжения какой-либо формы обуславливает получение на выходе импульса напряжения идентичной формы, но, вероятно, с другим диапазоном либо измененной полярностью.
Разделительные
Что такое трансформатор разделительный становится понятно исходя из самого определения — это прибор с первичной обмоткой, не связанной электрически (т.е. разделенной) с вторичными.
Существует два типа таких устройств:
Силовые применяются с целью улучшения надежности электросетей при непредвиденном синхронном соединении с землей и токоведущими частями, либо элементами нетоковедущими, оказавшимися из-за нарушения изоляции под напряжением.
Сигнальные применяются в целях обеспечения гальванической развязки электроцепей.
Согласующие
Как работает трансформатор данного вида также понятно из его названия. Согласующими называются приборы, применяющиеся с целью согласования между собой сопротивления отдельных элементов электросхем с приведенным к минимуму изменением формы сигнала. Также устройства такого типа используются для исключения гальванических взаимодействий между отдельными частями схем.
Пик-трансформаторы
Принцип действия пик-трансформаторов базируется на преобразование характера напряжения, от входного синусоидального в импульсное. Полярность после перехода изменяется по прошествии половины периода.
Сдвоенный дроссель
Его азначение, устройство и принцип действия, как трансформатора, абсолютно идентичны приборам с парой подобных обмоток, которые, в данном случае, абсолютно одинаковы, намотанны встречно или согласованно.
Также часто можно встретить такое наименование данного устройства, как встречный индуктивный фильтр. Это говорит о сфере применения прибора – входная фильтрация напряжения в блоках питания, звуковой технике, цифровых приборах.
Режимы работы
Холостой ход (ХХ)
Такой порядок работы реализуется от размыкания вторичной сети, после чего в ней прекращается течение электротока. В первичной обмотке течет ток холостого хода, составной его элемент — ток намагничивающий.
Когда вторичный ток равен нулю, электродвижущая сила индукции в первичной обмотке целиком возмещает напряжение питающего источника, а потому при пропаже нагрузочных токов, идущий сквозь первичную обмотку ток по своему значению соответствует току намагничивающему.
Функциональное назначение работы трансформаторов вхолостую — определение их важнейших параметров:
- КПД;
- показателя трансформирования;
- потерь в магнитопроводе.
Режим нагрузки
Режим характеризуется функционированием устройства при подаче напряжения на вводы первичной цепи и подключении нагрузки во вторичной. Нагружающий ток идет по «вторичке», а в первичной — суммарный ток нагрузки и ток холостой работы. Этот режим функционирования считается для прибора преобладающим.
На вопрос, как работает трансформатор в основном режиме, отвечает основной закон ЭДС индукции. Принцип таков: подача нагрузки к вторичной обмотке вызывает образование во вторичной цепи магнитного потока, образующего в сердечнике нагружающий электроток. Направлен он в сторону, противоположную его течению, создающегося первичной обмоткой. В первичной цепи паритет электродвижущих сил поставщика электроэнергии и индукции не соблюдается, в первичной обмотке осуществляется повышение электротока до того времени, пока магнитный поток не вернется к своему исходному значению.
Короткое замыкание (КЗ)
Переход прибора в этот режим осуществляется при кратковременном замыкании вторичной цепи. Короткое замыкание — особый тип нагрузки, прилагаемая нагрузка — сопротивление вторичной обмотки — единственная.
Принцип работы трансформатора в режиме КЗ таков: к первичной обмотке приходит незначительное переменное напряжение, выводы вторичной соединяются накоротко. Напряжение на входе устанавливается с таким расчетом, чтобы величина замыкающего тока соответствовала величине номинального электротока устройства. Величина напряжения определяет энергопотери, приходящиеся на разогрев обмоток, а также на активное сопротивление.
Такой режим характерен для приборов измерительного типа.
Исходя из многообразия устройств и видов назначения трансформаторов, можно с уверенностью сказать, что на сегодня они — незаменимые, использующиеся практически повсеместно устройства, благодаря которым обеспечивается стабильность и достижение необходимых потребителю значений напряжения, как гражданских сетей, так и сетей предприятий промышленности.