Трехфазный трансформатор: устройство и принцип работы

Содержание
  1. Область применения сухих трансформаторов
  2. Обзор цен
  3. Трехфазный трансформатор: строение, виды, принцип работы
  4. Допустимые перегрузки
  5. Сухие трансформаторы с литой изоляцией (VCC)
  6. Видео: Трансформатор сухой принцип работы
  7. Преимущества сухих трансформаторов перед масляными
  8. Основные критерии выбора
  9. Обслуживание сухих трансформаторов
  10. Особенности конструкции
  11. Параметры
  12. Конструкция и принцип работы
  13. Устройство трехфазного силового трансформатора
  14. Магнитопровод стержневого типа
  15. Соединение обмоток «звездой»
  16. Где применяют обмотку треугольником
  17. Для чего служит и где может использован
  18. Назначение трёхфазного трансформатора
  19. Что собой представляют обмотки
  20. Конструктив обмотки высокого напряжения
  21. Особенности обмотки низкого напряжения
  22. Как устроить вентиляцию в отсеках
  23. Габариты
  24. Достоинства и недостатки
  25. Достоинства сухих трансформаторов
  26. Недостатки сухих трансформаторов
  27. Обслуживание
  28. Схема работы при отключении одного из трансформаторов

Область применения сухих трансформаторов

Благодаря особой конструкции трансформаторы сухого типа используются для решения большого количества задач в городской инфраструктуре и промышленности. Их используют везде, где требуется соблюдение мер экологической безопасности для людей и окружающей среды.

Основные задачи касаются следующих направлений деятельности:

  1. Распределение электроэнергии. Благодаря надежной конструкции и отсутствию протечек масла сухие трансформаторы устанавливаются в помещениях и на территориях административных зданий: банков, больниц, торгово-культурных и развлекательных центров, офисов, школьных зданий, IT-центров. Они широко используются в городской инфраструктуре: военных объектах, аэропортах, морских платформах и портах, складских терминалах, в жилищно-коммунальном хозяйстве, в промышленности.
  2. Повышенное электричество. Применение в ветровых, солнечных и тепловых электростанциях, использование в промышленных электрических системах.
  3. Преобразователи и выпрямители. Применение в установках непрерывного действия, в подъемных системах, в системах кондиционирования воздуха и в конструкциях индукционных печей, сварочных линий и насосных агрегатов

примеры Power distribution.png

Рис. №1. Пример распределения электроэнергии

Целью использования сухих трансформаторов в конструкции выпрямителей и тяговых преобразователей является стремление к комфортным эксплуатационным характеристикам. Что умеют сухие трансформаторы?

Положительный эффект от использования оборудования с оптимизированной конструкцией с учетом допустимых гармонических условий — достижение низких общих потерь. Компактные размеры из-за отсутствия радиаторов и расширителя позволяют установку в ограниченном пространстве. Для использования трансформатора в качестве тягового преобразователя важна устойчивость оборудования к частым колебаниям характеристик электрической сети. Конструкция выполнена с запасом прочности на нагрев при эксплуатации.

При использовании трансформатора при строительстве ветрогенераторов и солнечных электростанций, помимо низких потерь, важно выдерживать удары молнии до 125 кВ и адаптироваться к изменяющимся нагрузкам. Низкий уровень шума создает комфортные условия работы. Компактные размеры позволяют устанавливать оборудование внутри колонны ветряной турбины.

Использование трансформаторов в морских портах, терминалах и др. облегчается:

  • Конструктивная особенность, подходящая для гармонических приложений.
  • Компактный размер и легкий вес.
  • Адаптация дизайна под любую небольшую монтажную площадку.
  • Эффективный отвод тепла и охлаждение благодаря специальной оболочке.

Обзор цен

Стоимость указанного оборудования зависит от тарифов производителя и энергетических характеристик. Агрегаты мощностью от 10 до 2500 кВА стоят от 200 000 до 1 900 000 рублей.

цена

Сухие трансформаторы широко используются в современном промышленном производстве и в быту.

Трехфазный трансформатор: строение, виды, принцип работы

Назначение трехфазного трансформатора - изображение 5

Определение и типы устройств - изображение 6

Преобразование трехфазной системы напряжения может быть достигнуто с помощью трех однофазных трансформаторов. Но при этом будет использован аппарат значительного веса и внушительных размеров. Трехфазный трансформатор лишен этих недостатков, так как его обмотки расположены на стержнях общего магнитопровода. Поэтому в сетях мощностью до 60 тыс. КВА его использование — лучший вариант.

Допустимые перегрузки

Все сухие устройства работают при температуре до -5 ° С. Допустимая перегрузка определяется классом нагрева:

  • «В» (+120) — остановка при 130 ℃;
  • «F» (+155) — отключение при 150 ℃;
  • «H» (+180) — отключение при 170 ℃.

Выбор класса зависит от климатических условий, в которых планируется эксплуатация.

Сухие трансформаторы с литой изоляцией (VCC)

Благодаря своей влагостойкости трансформаторы с литой изоляцией (VCC) могут использоваться во влажном климате или в сильно загрязненной среде.

Это идеальный трансформатор для климата с влажностью выше 95%.

Их можно использовать при температуре ниже 25 ° C. Монтаж трансформаторов требует небольшой площади и минимальных монтажных работ, особых условий соблюдения пожарной безопасности не требуется.

Трансформаторы с сухим литьем из смолы практически не требуют обслуживания, а уменьшение нагрева приводит к долгому сроку службы.

Их можно устанавливать близко к объекту энергопотребления, тем самым снижая потери при прокладке кабеля. Это экологичные и безопасные трансформаторы, нет риска утечки горючих или загрязняющих веществ.

Высокая устойчивость к коротким замыканиям и перегрузкам.

Трансформаторы с сухим литьем из смолы могут работать в условиях высокой вибрации.

Видео: Трансформатор сухой принцип работы

Преимущества сухих трансформаторов перед масляными

Преимущества сухих трансформаторов

пришло время рассмотреть множество преимуществ сухих трансформаторов.

  • Безопасность. В устройствах, работающих на масле, существует вероятность течи масла или возгорания преобразователя.
  • Простота использования и установки. Такие трансформаторы можно установить в любом помещении. Короткие кабели подходят для установки и обслуживания, заключающегося в очистке трубопроводов и периодической проверки. В «мокрых» преобразователях необходимо регулярно менять масло. Ведь в других случаях он изменяется, то есть ухудшает свои свойства и закупоривает протоки.
  • Экологическая совместимость. Эти устройства могут быть установлены в местах, где требуется экологическая безопасность. Это могут быть школы, детские сады, санатории и т.д. А это стало возможным благодаря отсутствию масла в устройстве, а значит, нет выброса вредных веществ.
  • Легкость приобретения. Трансформаторы для сушилок всегда можно купить на заказ или в специализированных магазинах. Стоимость устройств относительно невысока. Но при этом необходимо понимать, что цена зависит от типа и мощности трансформатора.
  • Современные комплектующие. Благодаря современным комплектующим производителям удалось добиться снижения веса и габаритов.

Недостатками сухих трансформаторов являются:

1. Высокая стоимость

Масляные трансформаторы стоят намного дешевле сухих. Это связано с увеличением количества инвестиций в активные материалы из-за увеличения расстояний воздушной изоляции и ухудшения условий охлаждения обмоток.

2. Убыток

По сравнению с масляными трансформаторами у сухих трансформаторов большие потери холостого хода. Это связано с увеличенными размерами магнитной системы из-за больших изоляционных расстояний.

Основные критерии выбора

Выбирая модель сухого трансформатора, нужно обращать внимание на следующее:

  • Взрывобезопасный.
  • Пожарная безопасность.

Также нужно обратить внимание на работоспособность устройства:

  • Шум.
  • Размерность.
  • Масса.
  • Экологическая совместимость.

Многие специалисты рекомендуют не экономить и отдавать предпочтение проверенным производителям.

Обслуживание сухих трансформаторов

Как упоминалось выше, трансформаторы сухого типа — одни из самых простых в использовании. Они практически не требуют обслуживания.

По всем нормам уход за такими устройствами заключается в проверке работоспособности системы вентиляции, которая проводится раз в 6 месяцев.

Не забывайте о периодической очистке поверхности трансформатора от разного рода грязи и пыли. Периодичность уборки определяется исходя из степени загрязнения помещения. Раз в год проводится внешний осмотр устройства на предмет ослабленных креплений или других повреждений.

Средний срок службы сухого трансформатора 15-25 лет. Это примерно на 5-10 лет короче, чем у масляного трансформатора.

Но учтите, что масляный трансформатор прослужит дольше только при регулярной замене масла в баке. А в сухом трансформаторе нет хладагента. Поэтому выбор сухого трансформатора — это реальная экономия в плане обслуживания и безопасности для потребителей электроэнергии.

Особенности конструкции

Для производства сухих трансформаторов используются передовые технологии проектирования и изготовления. Каждый трансформатор подлежит обязательной сертификации качества ISO9001: 2000.

Надежность и безопасная работа сухих трансформаторов достигается за счет качества изоляции и конструкции обмоток. Технология производства влияет на эффективность функций. Самый распространенный — заливка обмоток изоляционным составом с вакуумированием.

image5.png

Рис n. 2. Сухой трансформатор из литой смолы

Магнитопровод (2) в виде колонн из специальной зернистой электротехнической стали, нормализующий и снижающий потери.

магнитный сердечник.png

Рис. №3. Внешний вид магнитопровода

Обмотки ВН (1) при вакуумировании изолируются заполненным компаундом.

Обмотка НН (3) состоит из лент из алюминиевой фольги, изолированной специальной вакуумной пропиткой.

Сердечник отделен от обмоток резиной (6), которая поглощает расширение компонентов из-за тепла и вибрации, что снижает рабочий шум.

Колонны обмотки изолированы (10) эпоксидной смолой, что сводит к минимуму техническое обслуживание, в отличие от масляных трансформаторов.

Изоляция (14) с классом термостойкости F-155OC позволяет превышать температуру обмотки на 100 градусов Цельсия. Повышение температуры допускается в соответствии с МЭК 60076 и ГОСТ Р 52719.

На стороне ВН установлены клеммы для установки перемычек (7), которые устанавливают необходимое напряжение первичной обмотки. Регулировка производится при отключении оборудования от сети.

Шины (13) могут быть подключены непосредственно к контактам трансформатора.

Низковольтные контакты (4) стандартно размещаются вверху или внизу, в зависимости от требований.

Контакты высокого напряжения (5) расположены внизу или вверху, по стандартным правилам или по желанию заказчика. Контакты соединяются перемычками, соединяющими обмотки по схеме «треугольник».

Для контроля температуры предусмотрены датчики температуры RT и RTS (11), встроенные в обмотку НН.

Корпус размещен на стальной раме (8), снабженной металлическими роликами (9) для безопасного перемещения трансформатора к месту установки в корпусах с определенным уровнем защиты. С их помощью оборудование доставляется на место хранения. Подъем осуществляется с помощью четырех рым-болтов (12).

Параметры

У каждого преобразователя есть определенные показатели производительности. Какие технические характеристики ТСЗГЛ-1000 (сухой трансформатор 1000 кВА):

Номинальная мощность, кВА 1000
Ток, А 1.5
Потери мощности при ХХ и коротком замыкании, Вт 2,8 / 1,8
Напряжение короткого замыкания, В 6

Эти устройства используются в различных тяговых механизмах, оснащены обмотками Сименс, повышающими их качество и устойчивость к перепадам напряжения. Температура охлаждения до -60. Преобразователи этого типа изготавливаются из литой смолы, например Trial (Trihal, Schneider Electric) и SGB-SMIT, что гарантирует большую защиту от возгорания.

RESIBLOC 315 — 2500 кВА от ABB):

Мощность, кВА До 63 МВА
Напряжение первичной обмотки, кВ До 36
Вторичная обмотка, кВ До 24
Частота Гц 50, 60 и 16 2/3
Принцип охлаждения Принудительный и воздушный / принудительный
Защита IP00 — IP54

Их импортные аналоги — итальянские компании GBE, SEA SpA, TESAR и другие.

ТСЗП-10 / 0,7-УХЛ4 (О4) (ТСП):

Номинальная мощность, кВА 7.3
Номинальное напряжение обмоток (сеть / вентиль), В 380; 400; 500; 660/
Вес (кг 205
Габаритные размеры, ДхШхВ, мм 625x305x325

Параметры серии TP:

Характеристики Ценности
Мощность, кВА 0,1; 0,16; 0,25; 0,40; 0,63; 1.0; 1,6; 2,5; 4.0; 6.3; 10,0; 16,0; 25,0; 40,0; 63,0; 100,0
Мощность трехфазного трансформатора, кВА 1.0; 1,6; 2,5; 4.0; 6.3; 10,0; 16,0; 25,0; 40,0; 63,0; 100,0; 160,0; 250,0
Тип охлаждения воздушный, натуральный
Изоляция В
Степень защиты IP20
Климатическое исполнение У или УХЛ
(для регионов с умеренным или умеренно холодным климатом)

Однофазные сухие тороидальные трансформаторы серии ОСМ-0.063 (аналог ТТР):

<td>12; 14; 24; 29; 42; 56; 110; 130; 220; 260

Мощность, кВА 0,063
Номинальное напряжение первичной обмотки, В 110; 220; 380; 660
Вторичная обмотка, В
Вес (кг 1.4

Сухие трансформаторы Trihal 1600 (есть модификации от 630 кВА до 3200):

Мощность, кВА 1600 кВА
Напряжение на обмотке первичное и вторичное, кВ 6 / 0,4
D / Yn одиннадцать
IP00

это интересно: Импульсный трансформатор — основные виды и характеристики

Конструкция и принцип работы

Конструкция сухого трансформатора
Конструкция сухого трансформатора

Конструкция сухого агрегата практически не отличается от классического масляного трансформатора.

К элементам силового трансформатора с воздушным охлаждением относятся:

  • Магнитопровод — это элемент передачи магнитодвижущей силы между обмотками. Чаще всего его изготавливают из проката, полосы или листовой стали. По конструкции сухие сердечники трансформаторов могут быть стержневыми, кольцевыми или армированными.

Магнитная цепь трансформатора
Рис. 2. Магнитопровод трансформатора

  • Обмотки являются элементом протекания электрического тока и формирования электромагнитного взаимодействия с последующим генерацией ЭДС и МДФ. Для изготовления обмоток используются медные или алюминиевые жилы круглого или прямоугольного сечения. Как и в силовых масляных трансформаторах, обмотки высокого напряжения размещаются на обмотках малой мощности, а в обмотках малой мощности они могут проводиться вдоль полюсов сердечника.

Обмотки сухого трансформатора
Рис. 3. Обмотки сухого трансформатора

  • Изоляция обмотки — используется для электрического отделения токоведущих частей от заземленных частей, чтобы защитить их от воздействия окружающей среды. Литая изоляция выполняется электротехнической краской, полиамидными и эпоксидными смолами, может быть покрыта полимерным составом, пропитанной тканью и др. о состав большинства материалов входят антипирены, вещества, которые самозатухают при воспламенении.
  • Кабельные стяжки, болты, рамы, распорки и другие аксессуары, чтобы гарантировать, что все детали надежно закреплены и удерживаются на месте. Каждая конкретная модель может применять все или только некоторые из вышеперечисленных.
  • Защитный кожух или корпус необходим для предотвращения приближения к токоведущим частям на недопустимом расстоянии. Специальный кожух изготавливается из металла и в процессе эксплуатации заземляется.

Сухой трансформатор в корпусе
Рис. 4. Сухой трансформатор в шкафу

  • Изоляторы: необходимы для прокладки концов обмоток высокого и низкого напряжения через корпус.

Принцип работы заключается в подаче напряжения на первичную обмотку сухого трансформатора, после чего через нее начинает течь электрический ток. От прямого движения заряженных частиц возникает электромагнитный поток, который наводит ЭДС во вторичной обмотке. Что обеспечивает разность потенциалов во вторичной обмотке и пропускную способность по току при подключении номинальной нагрузки.

Всего в сухих агрегатах различают три типа обмоток: открытые, монолитные и литые. Из-за использования монолитных и плавленых обмоток трансформаторы этой серии намного хуже рассеивают тепло, поэтому в них используются проводники большего сечения. А во время работы отвода тепловой энергии может потребоваться принудительная подача воздуха или побольше места в случае наличия дополнительных вентиляционных каналов для отвода воздушных масс.

Система вентиляции трансформатора
Рис. 5. Трансформаторная система вентиляции

Устройство трехфазного силового трансформатора

Основными частями трансформатора являются магнитопровод и обмотка. Магнитопровод собирается из листов электротехнической стали толщиной 0,3-0,5 мм. Листовая изоляция — это покрытие листа пленкой краски с двух сторон. Магнитопровод разделен на стержни и ярмо. Стержень — это вертикальная часть магнитопровода, на которой крепится обмотка. Ярмо — это горизонтальная часть, закрывающая магнитный поток.

Трехфазные трансформаторы часто изготавливают с тремя стержнями (стержневого типа), на которых расположены три обмотки. Соединение стержней и коромысла бывает двух типов: стыковое и катаное. Стыковое соединение — ярмо и стержни скрепляются соединительными деталями, при этом удобно снимать обмотки. При многослойном соединении ярмо и стержни собираются из стальных листов внахлест, в этом случае магнитное сопротивление магнитной цепи уменьшается за счет уменьшения воздушного зазора. Кроме того, механическая прочность ламинированного соединения выше, чем у стыкового соединения.

Обмотки трансформатора выполняются с медными жилами круглого или квадратного сечения. Утеплитель — кабельная бумага или хлопковая нить.

Магнитопровод с баком заземлен, для безопасности в случае обрыва обмотки.

В масляных трансформаторах магнитопровод с одной обмоткой опускается в бак, заполненный трансформаторным маслом. Масло отводит тепло от обмоток. Характеристики масла лучше, чем у воздуха, поэтому размеры масляного трансформатора и сухого трансформатора одинаковой мощности более выгодны, чем масляного трансформатора.

При изменении климатических условий уровень масла может меняться. Это происходит не в баке трансформатора, а в специальном расширителе, который представляет собой сосуд на крышке бака, сообщающийся с ним.

В ненормальных условиях, таких как короткое замыкание, давление масла может измениться из-за попадания газа в масло. Сливной шланг используется для сброса этого давления на трансформаторы. Сверху трубки находится стеклянная пластина. По мере увеличения давления пластина расширяется, и давление в трансформаторе сбрасывается.

На мощных трансформаторах предусмотрено газовое реле. Когда давление повышается из-за выброса газа (например, при коротком замыкании внутри трансформатора), реле срабатывает, и отправляется сигнал на размыкание переключателя. Затем трансформатор отключается от сети.

Подключение обмоток к сети происходит через вводы трансформатора. Они бывают различных моделей: с основной изоляцией фарфоровой крышки, через конденсаторы, с масляно-бумажной, полимерной, элегазовой изоляцией, масляным барьером.

В трансформаторах можно изменять количество витков обмотки (группы соединения обмоток). Для этого используются устройство РПН (переключатель скорости без напряжения) и устройство РПН (управление скоростью нагрузки).

Магнитопровод стержневого типа

Для питания радиоэлектронных устройств обычно используются трехфазные трансформаторы с общей магнитной системой через трехфазное I-ярмо с тремя стержнями С или трехстержневые трансформаторы. Каждая из обмоток трансформатора, как первичная, так и вторичная, может быть соединена: а) звездой; б) треугольник.

При соединении звездой концы обмоток образуют общую точку 0. При соединении треугольником начало первой фазной обмотки соединяется с концом третьей, начало второй — с концом первая и начало третьей — с концом второй. В первом случае в сеть подключаются все начала, а во втором — общие точки обмоток.

Следует отметить, что понятия начала и конца обмоток условны, однако они необходимы для правильного соединения фазных обмоток. В трехфазных трансформаторах положительное направление тока от начала до конца обмотки должно соответствовать определенному направлению магнитного потока в стержнях; в линейных трансформаторах это направление должно быть одинаковым.

Типы подключения звезда и треугольник
Соединение обмоток: а — звезда; б — треугольник.

Начало фазных обмоток высокого напряжения (ВН) обычно обозначается заглавными (большими) буквами A, B и C, а их концы буквами X, Y и Z, а буквы AX, VU и CZ используются для фазных обмоток. Начало и конец обмоток низкого напряжения (НН) обозначают строчными (маленькими) буквами соответственно — a, b, c и x, y, d.

Наиболее распространены соединения обмоток по схеме «звезда» (Y) и «треугольник» (D), причем первичная и вторичная обмотки могут иметь как одинаковую, так и разные схемы. Если при соединении обмоток «звездой» отображается нулевая точка, такое соединение называется «звездой с нулем» (Yo).

Соединение обмоток «звездой»

Самым простым и дешевым из них является соединение обеих обмоток трансформатора звездой (Y / Y), при котором каждая из обмоток и ее изоляция (с твердым заземлением нейтральной точки) должны быть рассчитаны только на фазное напряжение и текущая строка.

Тип соединения звездой
Соединение обмоток трансформатора звездой.

Поскольку количество витков обмотки трансформатора прямо пропорционально напряжению, следовательно, соединение обмоток звездой требует в каждой из обмоток меньшего количества витков, но большего сечения проводников с рассчитанной только изоляцией для фазного напряжения.

У трехфазного трансформатора обмотки соединены звездой (Y / Y). Это соединение широко используется для трансформаторов малой и средней мощности (примерно до 1800 кВ-А). Соединение звездой более желательно для высокого напряжения, так как при нем изоляция обмотки рассчитывается только на фазное напряжение. Чем выше напряжение и меньше ток, тем дороже соединять обмотки треугольником.

Где применяют обмотку треугольником

Соединение обмоток треугольником конструктивно удобнее при больших токах. По этой причине соединение Y / D широко используется для трансформаторов большой мощности, где нейтраль на стороне низкого напряжения не требуется.

При трехфазном преобразовании только отношение фазных напряжений U1ph / U2ph всегда приблизительно равно отношению числа витков первичной и вторичной обмоток w1 / w2; Что касается линейных напряжений, то их соотношение зависит от способа соединения обмоток трансформатора.

Тип подключения Треугольник
Соединение обмоток трансформатора треугольником.

При таком же способе подключения (Y / Y или D / D) отношение линейных напряжений также равно коэффициенту трансформации. Однако при другом методе подключения (Y / D или D / Y) отношение линейных напряжений в √3 раза ниже или выше этого отношения. Это позволяет регулировать вторичное линейное напряжение трансформатора путем соответствующего изменения способа подключения его обмоток.

Устройство и схема трехфазного трансформатора
На значения рабочих характеристик трансформаторов влияют потери энергии при нагреве обмоток в сочетании с другими внешними и внутренними факторами, которые существенно усложняют соотношение формы вторичного напряжения с аналогичными параметрами первичной цепи.

Для чего служит и где может использован


Сухой трансформатор российского производства обеспечивает понижение или повышение значения напряжения, которое определяется потребностями потребителя. Преобразование электрических параметров — важный этап, без которого было бы сложно подавать электроэнергию на заводы, так как для этого необходимо изменить значение напряжения высоковольтной линии электропередачи на более низкое. Из-за отсутствия масляного диэлектрика такие устройства называют сухими. Это означает, что в конструкции предусмотрена система воздушного охлаждения.

Сухой повышающий силовой трансформатор предназначен для реализации функции преобразования электроэнергии с ее дальнейшим распределением и передачей. Электроэнергия, вырабатываемая генератором, происходит при низком напряжении (не более 24 В), и для передачи ее по высоковольтным линиям без значительных потерь целесообразно увеличить значение напряжения до более высокого уровня (от 110 до 750 кВт, в зависимости от потребности). При этом такие устройства выполняют еще и функцию опускания.

Кроме того, сухой трансформатор 400 кВА (верхний или нижний) может приводить в действие электрические установки, приборы и электрическое оборудование. Это означает, что данный вид оборудования широко используется в электрических сетях, на производстве, для обеспечения электроэнергией объектов различного назначения.

Назначение трёхфазного трансформатора

Принцип работы - изображение 7

Основная функция трансформаторов — передавать электричество на большие расстояния. Электроэнергия переменного тока вырабатывается на электростанциях. При передаче электроэнергии возникают потери из-за нагрева проводов. Их можно уменьшить, снизив силу тока. Для этого необходимо увеличить напряжение так, чтобы его значение составляло от 6 до 500 кВ.

Коэффициент увеличения зависит от значения передаваемой мощности и расстояния от пункта назначения.

Мощность, которая передается в этом случае, зависит от двух параметров: напряжения и тока.

Основной характеристикой, влияющей на изменение потерь проволоки при нагреве, является величина силы тока. Для уменьшения тепловых потерь необходимо уменьшить силу тока. Уменьшая ток, необходимо соответственно увеличить значение напряжения. Таким образом, значение передаваемой мощности останется неизменным.

После подачи напряжения к потребителям его следует снизить до необходимого значения.

Соответственно, основная задача трехфазных трансформаторов — повышать напряжение перед передачей электроэнергии и понижать после нее.

Что собой представляют обмотки

Конструктив обмотки высокого напряжения

Намотка осуществляется на специализированных мотальных машинах с компьютеризированным управлением и регулировкой. Он состоит из одного рулона алюминиевой фольги, проклеенного изоляцией с обеих сторон. Технология обеспечивает равномерное распределение слоев изоляционной смолы внутри и снаружи обмотки. Этот метод обеспечивает распределение диэлектрического потенциала по высоте обмотки и предотвращает образование трещин при испытаниях и эксплуатации.

«Первичный» комплектуется латунными втулками с медными болтами и гайками, к которым крепятся перемычки, благодаря которым напряжение устанавливается с точностью ± 2 х 2,5%.

распределение напряжения между витками в обмотке высокого напряжения.png

Рис n. 4. Распределение напряжения между витками обмоток ВН.

В сухих трансформаторах используется обмотка из фольги, устойчивая к импульсным перенапряжениям и повышенному сетевому напряжению. Частичных разрядов в изоляции нет. А в случае короткого замыкания на обмотки действуют минимальные осевые силы.

Особенности обмотки низкого напряжения

Производство осуществляется на намоточных станках из алюминиевой ленты. Изоляция имеет класс термостойкости F или H. Обмотка представляет собой компактный цилиндр, повышающий устойчивость к осевой и радиальной деформации в случае короткого замыкания во внешней цепи питания.

image1.png

Рис n. 5. Обмотка низкого напряжения

Входы и выходы сварены по всей длине под электронным управлением в атмосфере инертного газа. Это обеспечивает механическую и электрическую надежность контактного соединения. Эпоксидная смола, пропитанная вакуумной обмоткой, равномерно распределяется по всей изоляции и гарантирует компактность устройства.

сварка обмотки кабелей.png

Рис n. 6. Сварка проводников обмоток низкого напряжения вольфрамовым электродом в атмосфере инертного газа

Герметичность трансформатора гарантируется на весь срок его службы.

Для контроля состояния обмоток предусмотрены термисторы PTC с положительным коэффициентом. Они расположены в самой горячей части обмотки. Порог срабатывания устанавливается в соответствии с потребностями и условиями эксплуатации.

Как устроить вентиляцию в отсеках

Для создания и оптимальной реализации естественного воздушного охлаждения блока преобразования энергии необходимо в отсеках, где планируется установка и постоянное подключение, создание правильной схемы электроснабжения и вентиляции.

Ниже приведены несколько советов по их созданию на короткой диаграмме и с небольшим описанием.

Создание вентиляции для сухих трансформаторов в зоне их эксплуатации

Рисунок 6. Создание вентиляции сухих трансформаторов в зоне их эксплуатации

Расчет подбора входных и выходных отверстий, указанных на рис.6 S1 / S2, производится по специальным расчетным формулам и зависит от различных параметров силового преобразователя, а также от габаритов самого отсека, в котором размещается установка место. Эти расчеты лучше доверить либо компьютеризированным службам расчета технических параметров для оптимальной работы трансформаторов, либо отнести к конструкторским бюро, проектирующим будущую электросистему или ее часть.

Габариты

Сухие трансформаторы имеют большие размеры по сравнению с маслонаполненными конструкциями. Перегрузка в этом случае при правильной эксплуатации маловероятна. Вес и габариты также зависят от мощности. Агрегат устанавливается в сухих и закрытых помещениях.

Размеры (править

Благодаря большим размерам получается создать качественную вентиляцию внутри каркаса корпуса.

Достоинства и недостатки

Рассмотрим преимущества и недостатки сухих трансформаторов перед маслонаполненными.

Достоинства сухих трансформаторов

К преимуществам относятся следующие факторы:

  1. Конструкционная надежность не требует специальной системы пожаротушения. Пожарная безопасность достигается заливкой эпоксидным компаундом.
  2. Низкий уровень шума, безопасная и экономичная работа позволяют оптимизировать энергосистему, поскольку они предполагают установку в помещении. Это позволяет уменьшить длину линий низкого напряжения.
  3. Несмотря на вложения в покупку оборудования, потребитель значительно экономит электроэнергию за счет минимизации потерь в кабелях низкого напряжения.
  4. Потери также уменьшаются самим трансформатором за счет уменьшения потерь холостого хода и короткого замыкания. При средних перегрузках потери снижаются на 45%, при высоких на 45%.
  5. Обеспечение экологической безопасности с низким уровнем выбросов углекислого газа и снижением негативного воздействия на окружающую среду. По окончании эксплуатации трансформатора все конструкционные материалы перерабатываются и утилизируются.
  6. Установка сухого трансформатора с литой изоляцией не требует предварительных подготовительных работ, таких как строительство маслонаполненной площадки для оборудования.
  7. Использование воздушного охлаждения увеличивает перегрузочную способность по сравнению с масляным охлаждением. Трансформаторы рассчитаны на то, чтобы выдерживать кратковременные повторяющиеся нагрузки, такие как высокие пусковые токи. Они работают в состоянии перегрузки до тех пор, пока обмотки не нагреются выше допустимой длительной температуры. Грузоподъемность можно увеличить с помощью принудительной вентиляции. Дополнительное охлаждение обеспечивает резерв мощности на случай отказа параллельного трансформатора.

 

Характерная черта Залит маслом Сухой
Установка и эксплуатация На открытом воздухе необходимы нефтяные вышки, длинные кабельные линии Внутренний и внешний, короткие кабели
Категория пожарной и взрывобезопасности В1 — пожарная опасность 1 D — сейф 2
Охлаждение Воздух (-40 ° C .. + 60 ° C) Воздух (-60o .. + 60o
Перегрузка Небольшие длительные перегрузки Высокая перегрузочная способность на короткое время
Услуга Ежегодная проверка масла на воду и газ. Очистка от пыли, проверка подключения тепловизионной камеры и визуальный осмотр
Выбросы CO2 Там есть Отсутствующий
Убытки Большие потери от короткого замыкания Низкие потери при коротком замыкании, низкие потери XX и токи короткого замыкания.

Сравнительная таблица сухих трансформаторов и масляных трансформаторов

Если мы сравним сухие трансформаторы с изоляцией струи и воздушной завесы, первые чувствительны к перегрузкам из-за того, что обмотка заключена в «покрытие» из расплавленного материала. Compaud из-за аварийных перегрузок стареет и приходит в негодность. Для изоляции воздушной завесы такой проблемы нет. Воздух, являющийся основной изолирующей средой, изменяется во время работы. Это означает, что трансформатор выдерживает высокие электродинамические и тепловые нагрузки.

Недостатком заводской изоляции воздушной завесы является влажность и загрязнение воздуха. Поглощение пыли и влаги, особенно в присутствии агрессивных веществ, снижает электрическую прочность обмоток.

Недостатки сухих трансформаторов

Потенциальными рисками для такого оборудования являются: высокая влажность, загрязнение и воздействие химикатов, ветра. То есть факторы, создаваемые средой, в которой работают трансформаторы. Эти риски относятся как к оборудованию из литой смолы, так и к воздушным завесам. Следовательно, существует ограничение по климатическим характеристикам. Из-за его чувствительности к экстремальным температурам не рекомендуется устанавливать оборудование на открытом воздухе без защитного кожуха.

Недостаток конструкции — отсутствие анзапфа, т.е уменьшать или увеличивать напряжение можно только перемычками на стороне высокого напряжения.

Стоимость сухих трансформаторов выше, чем масляных, но минимальные эксплуатационные расходы оправдывают покупку.

image6.png

Рис n. 8. Экономические преимущества трансформаторов с литой изоляцией

Обслуживание

Техническое обслуживание трансформатора с сухим литьем из смолы начинается до его ввода в эксплуатацию. Трансформаторы подлежат осмотру, приемке и, при необходимости, типовым испытаниям. Испытания подтверждаются протоколом проверки.

После испытания трансформатор вводится в эксплуатацию. Сухие трансформаторы не требуют больших затрат на обслуживание. Все обслуживание сведено к минимуму. Включает: визуальный осмотр, проверку нагрева контактных стыков тепловизором, очистку от грязи и пыли. Контроль нагрева обмоток с помощью датчиков температуры.

Производство.

При использовании сухого трансформатора, например, типа ТСН на подстанции или понижающего трансформатора 10 / 0,4кВ в любой конструкции, масло не капает, нет шума. Операторам остается только радоваться такой технике.

Таким образом, мы видим, что сухие трансформаторы 6-10 кВ и трансформаторы с воздушной завесой создают потенциальную экономическую выгоду во время эксплуатации. Энергоэффективные сухие трансформаторы окупаются за счет минимизации отходов и эксплуатационных расходов.

Схема работы при отключении одного из трансформаторов

В случае, если в автомобиле отключен трансформатор, подключенный к шинам электропитания, у нас будет практически рассмотренная на рисунке схема с автотрансформаторами лифта, роль которых играют ближайшие к автомобилю автотрансформаторы в зонах электроснабжения.

При этом на участках от подстанции до ближайших автотрансформаторов у нас система 25 кВ, а в большинстве обеих зон электроснабжения сохранилась система 2 × 25 кВ. Поскольку сопротивление секций с системой 25 кВ больше, чем их сопротивление с системой 2 × 25 кВ, соседние подстанции принимают на себя большую нагрузку.

В случае отключения в кабине трансформатора, подключенного к воздушным линиям, ближайшие к кабине автотрансформаторы будут работать в трансформаторном режиме и могут быть перегружены интенсивным движением транспорта или тяжелыми поездами.

Защита от ареста
Схема работы при отключенном одном из трансформаторов.

Этого можно избежать, переключившись на однонаправленное питание зон мощности от соседних подстанций на время отключения указанного трансформатора, или совместив рабочий узел подключения трансформатора с отключенным узлом трансформатора и подключив его к шинам контактной сети.

Для этого необходимо предусмотреть возможность своевременного переключения двух фаз на первичной стороне трансформатора, нормально подключенного к шинам питания.

Если необходимо иметь высокую степень резервирования трансформатора, можно, как и в случае с однофазными трансформаторами, использовать третий запасной трехфазный трансформатор с возможностью подключения его к шинам 110 (220) кВ и контактные сетевые шины или шнур питания вместо вышедшего из строя трансформатора.

Рассмотренные схемы подстанций с трехфазными трансформаторами имеют перспективу на дорогах стран СНГ на стыках систем 25 и 2х25 кВ и в тяговых подстанциях при необходимости обеспечивать от них даже большую региональную нагрузку как при усилении системы электроснабжения ранее электрифицированных линий.

Оцените статью
Блог о трансформаторах
Adblock
detector