Особенности трансформаторов - Проектирование подстанции
Трансформатор тока -- трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику тока, а вторичная обмотка замыкается на измерительные или защитные приборы, имеющие малые внутренние сопротивления.
Измерительный трансформатор тока - трансформатор предназначенный для преобразования тока до значения, удобного для измерения. Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, пропорционален току, протекающему в его первичной обмотке.
Трансформаторы тока широко используются для измерения электрического тока в устройствах релейной защиты электроэнергетических систем, в связи с чем на них накладываются высокие требования по точности. Трансформаторы тока обеспечивают безопасность измерений, изолируя измерительные цепи от первичной цепи с высоким напряжением, часто составляющим сотни киловольт. К трансформаторам тока предъявляются высокие требования по точности. Как правило, трансформатор тока выполняют с двумя и более группами вторичных обмоток: одна используется для подключения устройств защиты, другая, более точная -- для подключения средств учета и измерения (например, электрических счетчиков).
Особенности конструкции
Вторичные обмотки трансформатора тока (не менее одной на каждый магнитопровод) обязательно нагружаются. Сопротивление нагрузки строго регламентировано требованиями к точности коэффициента трансформации.
Незначительное отклонение сопротивления вторичной цепи от номинала (указанного на табличке) по модулю полного Z или cos?ц (обычно cos?ц = 0,8 индукт.) приводит к изменению погрешности преобразования и возможно ухудшению измерительных качеств трансформатора. Значительное увеличение сопротивления нагрузки создает высокое напряжение во вторичной обмотке, достаточное для пробоя изоляции трансформатора, что приводит к выходу трансформатора из строя, а также создает угрозу жизни обслуживающего персонала. Кроме того, из-за возрастающих потерь в сердечнике магнитопровода, трансформатор начинает перегреваться, что также может привести к повреждению (или, как минимум, к износу) изоляции и дальнейшему ее пробою. Полностью разомкнутая вторичная обмотка ТТ не создает компенсирующего магнитного потока в сердечнике, что приводит к перегреву магнитопровода и его выгоранию. При этом магнитный поток, созданный первичной обмоткой имеет очень высокое значение и потери в магнитопроводе сильно нагревают его. В конструктивном отношении трансформаторы тока выполнены в виде сердечника, шихтованного из холоднокатанной кремнистой трансформаторной стали, на которую наматываются одна или несколько вторичных изолированных обмоток. Первичная обмотка также может быть выполнена в виде катушки, намотанной на сердечник, либо в виде шины. В некоторых конструкциях вообще не предусмотрена встроенная первичная обмотка; первичная обмотка выполняется потребителем путем пропускания провода через специальное окно. Обмотки и сердечник заключаются в корпус для изоляции и предохранения обмоток. В некоторых современных конструкциях трансформаторов тока сердечник выполняется из нанокристаллических (аморфных) сплавов, для расширения диапазона, в котором трансформатор работает в классе точности.
Коэффициент трансформации измерительных трансформаторов тока является их основной характеристикой. Номинальный (идеальный) коэффициент указывается на шильдике трансформатора в виде отношения номинального тока первичной (первичных) обмоток к номинальному току вторичной (вторичных) обмоток, например, 100/5 А или 10-15-50-100/5 А (для первичных обмоток с несколькими секциями витков). При этом реальный коэффициент трансформации несколько отличается от номинального. Это отличие характеризуется величиной погрешности преобразования, состоящей из двух составляющих -- синфазной и квадратурной. Первая характеризует отклонение по величине, вторая отклонение по фазе вторичного тока реального от номинального. Эти величины регламентированы ГОСТами и служат основой для присвоения трансформаторам тока классов точности при проектировании и изготовлении. Поскольку в магнитных системах имеют место потери связанные с намагничиванием и нагревом магнитопровода, вторичный ток оказывается меньше номинального (то есть погрешность отрицательная) у всех трансформаторов тока. В связи с этим для улучшения характеристик и внесения положительного смещения в погрешность преобразования применяют витковую коррекцию. А это означает, что коэффициент трансформации у таких откорректированных трансформаторов не соответствует привычной формуле соотношений витков первичной и вторичной обмоток. Это связано с отсутствием нулевого провода в сетях 6?--35 кВ и информация о токе в фазе с отсутствующим трансформатором тока может быть легко получена измерением тока в двух фазах. В сетях с глухозаземленной нейтралью (сети до 1000В) или эффективно заземленной нейтралью (сети напряжением 110 кВ и выше) трансформаторы тока в обязательном порядке устанавливаются во всех трех фазах.
В случае установки в три фазы вторичные обмотки трансформаторов тока соединяются по схеме "Звезда", в случае двух фаз -- "Неполная звезда". Для дифференциальных защит силовых трансформаторов с электромеханическими реле трансформаторы подключают по схеме "Треугольник" (для защиты обмотки трансформатора, соединенной в звезду при соединении защищаемого трансформатора "треугольник -- звезда", что необходимо для компенсации сдвига фаз вторичных токов с целью уменьшения тока небаланса). Для экономии измерительных органов в цепях защиты иногда применяется схема "На разность фаз токов" (не должна применяться для защиты от коротких замыканий за силовыми трансформаторами с соединением треугольник -- звезда).
Трансформатор напряжения
Трансформатор напряжения -- один из разновидностей трансформатора, предназначенный не для преобразования электрической мощности для питания различных устройств, а для гальванической развязки цепей высокого (6 кВ и выше) от низкого (обычно 100 В) напряжения вторичных обмоток.
Используется в измерительных цепях, преобразуя высокое напряжение линий электропередач, генераторов в удобное для измерения низковольтное напряжение.
Кроме того, применение трансформатора напряжения позволяет изолировать низковольтные измерительные цепи защиты, измерения и управления от высокого напряжения, что, в свою очередь, позволяет использовать более дешевое оборудование в низковольтных сетях и удешевляет их изоляцию.
Так как трансформатор напряжения не предназначен для передачи через него мощности, основной режим работы трансформатора напряжения -- режим холостого хода.
Принцип действия
Измерительный трансформатор напряжения по принципу выполнения мало отличается от силового понижающего трансформатора. Он состоит из стального сердечника, набранного из пластин листовой электротехнической стали, первичной обмотки и одной или двух вторичных обмоток. В результате изготовления должен быть достигнут необходимый класс точности: по амплитуде и углу. Трехфазные трансформаторы напряжения с выведенными нулевыми выводами выполняются на пятистержневом магнитопроводе, чтобы при коротком замыкании на стороне высокого напряжения суммарный магнитный поток замыкался по стали сердечника (при замыкании по воздуху возникает большой ток, приводящий к перегреву трансформатора). Трехфазные трансформаторы с трехстрежневым магнитопроводом исходя из вышеуказанных причин не имеют внешних нулевых выводов и не применяются для регистрации "замыканий на землю". Чем меньше нагружена вторичная обмотка трансформатора напряжения (то есть чем ближе режим к режиму холостого хода либо, другими словами, чем больше сопротивление цепи вторичной обмотки), тем фактический коэффициент трансформации Кт ближе к номинальному значению. Это особенно важно при подключении ко вторичной цепи измерительных приборов, так как коэффициент трансформации влияет на точность измерений. В зависимости от нагрузки один и тот же трансформатор напряжения может работать в разных классах точности: 0,5; 1; 3.
Виды трансформаторов напряжения
- *Заземляемый трансформатор напряжения -- однофазный трансформатор напряжения, один конец первичной обмотки которого должен быть наглухо заземлен, или трехфазный трансформатор напряжения, нейтраль первичной обмотки которого должна быть наглухо заземлена (трансформатор с ослабленной изоляцией одного из выводов -- однофазный ТН типа ЗНОМ или трехфазные ТН типа НТМИ и НАМИ). *Незаземляемый трансформатор напряжения -- трансформатор напряжения, у которого все части первичной обмотки, включая зажимы, изолированы от земли до уровня, соответствующего классу напряжения. *Каскадный трансформатор напряжения -- трансформатор напряжения, первичная обмотка которого разделена на несколько последовательно соединенных секций, передача мощности от которых к вторичным обмоткам осуществляется при помощи связующих и выравнивающих обмоток. *Емкостный трансформатор напряжения -- трансформатор напряжения, содержащий емкостный делитель. *Двухобмоточный трансформатор -- трансформатор напряжения, имеющий одну вторичную обмотку напряжения. *Трехобмоточный трансформатор напряжения -- трансформатор напряжения, имеющий две вторичные обмотки: основную и дополнительную.
Применение
При наличии нескольких вторичных обмоток в трехфазной системе основные соединяются "в звезду", образуя выходы фазных напряжений a, b, c и общую нулевую точку о, которая обязательно должна заземляться для предотвращения последствий пробоя изоляции со стороны первичной обмотки (на практике чаще всего заземляется фаза "b" обмотки НН трансформатора напряжения). Дополнительные обмотки обычно соединяются по схеме "разомкнутый треугольник" с целью контроля напряжения нулевой последовательности. В нормальном режиме это напряжение находится в пределах 1 -- 3 В за счет погрешности обмоток, резко возрастая при аварийных ситуациях в цепях высокого напряжения, что дает возможность простого подключения быстродействующих устройств релейной защиты и автоматики (для цепей с изолированной нейтралью -- обычно на сигнал). Для регистрации земли в сети необходимо заземление нулевого вывода обмотки ВН трансформатора напряжения (для прохождения гармоник нулевой последовательности).
Особенности работы трансформаторов напряжения регламентируются главой 1.5 Правил устройства электроустановок. Так, нагрузка вторичных обмоток измерительных трансформаторов, к которым присоединяются счетчики, не должна превышать номинальных значений. Сечение и длина проводов и кабелей в цепях напряжения расчетных счетчиков должны выбираться такими, чтобы потери напряжения в этих цепях составляли не более 0,25 % номинального напряжения при питании от трансформаторов напряжения класса точности 0,5 и не более 0,5 % при питании от трансформаторов напряжения класса точности 1,0. Для обеспечения этого требования допускается применение отдельных кабелей от трансформаторов напряжения до счетчиков. Потери напряжения от трансформаторов напряжения до счетчиков технического учета должны составлять не более 1,5 % номинального напряжения.
Особенности работы ТН в сетях с изолированной и заземленной нейтралями
В сетях с изолированной нейтралью при замыкании на землю все фазные напряжения (относительно нулевой точки) остаются без изменения, но относительно земли фазные напряжения увеличиваются до линейного, при этом трансформируясь во вторичную обмотку (при обязательном заземлении нулевой точки первичной обмотки ТН) они геометрически суммируются, при этом вектора этих напряжений расположены друг относительно друга на 60°, то, где, -- напряжения неповрежденных фаз относительно земли. Поскольку напряжения неповрежденных фаз относительно земли увеличились до, то, то есть возрастает до утроенного значения фазного напряжения относительно нуля.
Исходя из вышеуказанных особенностей у ТН для работы в сетях с заземленной нейтралью дополнительная обмотка выполняются на 100 В, а для сетей с изолированной нейтралью 100/3 В. Трансформаторы напряжения в сетях с изолированной нейтралью могут входить в феррорезонанс с паразитными емкостями распределительных сетей (особенно это нежелательное явление характерно для кабельных сетей), что может приводить к их отказу. Для предотвращения порчи трансформаторов напряжения в результате феррорезонанса разработаны антирезонансные трансформаторы напряжения типа НАМИ.
Параметры трансформатора напряжения
На шильдике трансформатора напряжения указываются следующие параметры:
- *Напряжение первичной обмотки *Напряжение основной вторичной обмотки, для однофазных ТН равно 100 В, для трехфазных фазное напряжение вторичной обмотки В *Напряжение дополнительной вторичной обмотки, для сетей с заземленной нейтралью 100 В, для сетей с изолированной нейтралью 100/3 В *Номинальная мощность трансформатора, в ВА, в соответствии с классом точности *Максимальная мощность трансформатора, в ВА *Напряжение короткого замыкания, в процентах
Обозначения ТН
Отечественные трансформаторы имеют следующее буквенные обозначения:
- *Н -- трансформатор напряжения *Т -- трехфазный *О -- однофазный *С -- сухой *М -- масляной *К -- каскадный либо с коррекцией *А -- антирезонансный *Ф -- в фарфоровой покрышке *И -- измерительный *Л -- в литом корпусе из эпоксида *ДЕ -- с емкостным делителем напряжения *З -- с заземляемой первичной обмоткой
Заключение
В результате работы спроектирована понизительная подстанция для электроснабжения.
В ходе проекта был произведен выбор силовых трансформаторов, технико-экономический расчет по выбору мощности силовых трансформаторов, высоковольтных аппаратов, токоведущих частей и другого оборудования подстанции.
Выводы, сделанные при разработке темы для углубленной разработки, могут быть использованы в проектной и эксплуатационной практике.
Похожие статьи
-
Введение - Проектирование подстанции
В дипломном проекте, проектирования подстанции 110/10/6 кВ представляют собой электроустановки, предназначенные для преобразования напряжения сетей в...
-
Выбор защитной и коммутационной аппаратуры - Проектирование подстанции
Электрические аппараты, изоляторы и токоведущие устройства работают в условиях эксплуатации в трех основных режимах: длительном, перегрузки (с повышенной...
-
Расчет токов КЗ - Проектирование подстанции
Расчет токов КЗ производится в относительных единицах приближенном методом. Коротким замыканием (КЗ) называют всякое не предусмотренное нормальными...
-
Суточный график нагрузок подстанции - Проектирование подстанции
Электрическая нагрузка отдельных потребитель и следовательно, и суммарная их нагрузка, определяющая режим работы электростанции в энергосистеме,...
-
Особенности проектирования систем управления ГПС - Виды автоматизированных производств
Состав и структура ГПС определяются содержанием выполняемого производственного процесса, который формируется на основе: конструктивно-технологических...
-
Себестоимость продукции предприятий электрических сетей - Проектирование подстанции
Себестоимость - показатель, характеризующий удельные затраты на единицу продукции, работ, услуг: С = РПр/ОПр=0,13/3,15=0,41 Где РПр - расходы предприятия...
-
Расчет собственных нужд подстанции - Проектирование подстанции
Состав потребителей собственных нужд подстанции зависит от типа подстанции, мощности трансформаторов, наличия синхронных компенсаторов, типа...
-
Принцип действия рассматриваемого электропривода состоит в следующем: при отклонении положения панели СБ от оптимального положения относительно светового...
-
Особенность конструкции Сварочный аппарат работает от сети переменного тока напряжением 220 В. Особенностью конструкции аппарата является использование...
-
Аннотация В статье анализируются возможности автоматизации инженерных расчетов изделий машиностроения в среде Autodesk Inventor. Ключевые слова:...
-
Технологические особенности получения и применения пластмасс
1. Общие сведения о пластмассе Пластмассами называют обширную группу органических материалов, основу которых составляют искусственные или природные...
-
Расчет и выбор сечения проводов осветительной сети обеспечивает: - отклонение напряжения у источников света в допустимых пределах; - нагрев проводов не...
-
Несмотря на разнообразие фирм-производителей смесей детского питания, их продукция схожа друг с другом на первый взгляд. Многие производители детского...
-
Особенности эксплуатации гидропривода в условиях низких температур
Особенности эксплуатации гидропривода в условиях низких температур Широкое применение гидравлического привода в самой разной технике и промышленном...
-
Особенности титановых сплавов - Титан и титановые сплавы
Одним из важных преимуществ титановых сплавов перед алюминиевыми и магниевыми сплавами является жаропрочность, которая в условиях практического...
-
Исходные данные Исходными данными для проектирования статического преобразователя электрической энергии являются параметры применяемого асинхронного...
-
Конструируя ЭМС, стремятся достигнуть идеала. Идеальная электрическая машина должна иметь определенные свойства (высокий КПД, надежность, малые размеры и...
-
Выбор схемы базирования и описание работы приспособления Анализируя техническое задание, эскиз детали под выполняемую операцию из ГОСТ 21495-76 выбираем...
-
Для технологического процесса изготовления пластмасс наиболее важны физические и механические свойства пластических масс. В связи с этим рассмотрим...
-
Датчик Скорости MD-256 изображенный на рисунке 4.4 предназначен для работы с конвейерами. Рисунок 4.4 - Датчик Скорости MD-256 Он передает сигнал на...
-
Установка СОЖ туманом - Проектирование и применение токарного станка модели 1К660Ф3
Установка предназначена для охлаждения режущего инструмента распыленной жидкостью. Работает следующим образом: - от цеховой магистрали сжатый воздух под...
-
Стальной аппарат с мешалкой. Он состоит из корпуса и перемешивающего устройства с приводом. Корпус! включает в себя: цилиндрическую обечайку с приварным...
-
Рассматриваемая ЭМС и ЭМС-аналог содержат асинхронный и шаговый (ШД) электродвигатели соответственно. Каждый из типов электродвигателей имеет свои...
-
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИЗГОТОВЛЕНИЕ МОДЕЛИ - Проектирование и изготовление модели судов
Сборка каркаса ведется по обычной "картонной" технологии, но шпангоуты должны быть не переборками, а ребрами, освобождая место под аппаратуру, батарейки,...
-
Аналитический раздел - Проектирование автотранспортного предприятия в Мурманской области
По заданию на курсовое проектирование автотранспортное предприятие располагается в Мурманской области. АТП оказывает транспортные услуги, связанные с...
-
Преодоление конфликтов в общественном питании - Особенности общения в сфере общественного питания
Посредничество в конфликте третьего лица. Оно необходимо в тех случаях, когда конфликтующие стороны не хотят сделать навстречу друг другу первые шаги в...
-
Введение - Проектирование механической системы промышленного робота манипулятора Unimate Puma 560
Промышленный робот - автоматическая машина, состоящая из манипулятора и устройства программного управления его движением, предназначенное для замены...
-
В последнее время наметился спрос на малые космические аппараты (МКА), которые могут выполнять различные задачи, как военного, так и мирного назначения....
-
Сжатые винты проверяют на устойчивость по условию устойчивости: , Где - расчетный коэффициент запаса устойчивости; - допускаемый коэффициент запаса...
-
Токарев В. С., доктор сельскохозяйственных наук, заведующий кафедрой кормления сельскохозяйственных животных, профессор, Новосибирский государственный...
-
Рис. 3.3. Схема замещения фазы асинхронного двигателя Полное сопротивление разветвления: Z R '( S ) = R R '( S ) + j* X R '( S ). Полное сопротивление...
-
Домкрат (от голл. dommekracht) - механизм для подъема тяжелых штучных грузов при выполнении ремонтных, монтажных или погрузочно-разгрузочных работ....
-
Микроклимат - Проектирование автотранспортного предприятия
Микроклимат оценивается совокупностью факторов: воздух рабочей зоны, его температура, влажность, подвижность, барометрическое давление, инфракрасное...
-
Нефтехимическая промышленность в Республике Беларусь относится к категории стратегических для страны отраслей экономики. Она включает - нефтедобывающий...
-
Задача светотехнического расчета определить потребляемую мощность источников света для обеспечения нормированной освещенности. В результате прямого...
-
1. Среднее давление между рабочими поверхностями резьбы винта и гайки: Где Н1 - рабочая высота профиля резьбы (для трапециидальной резьбы), Н1 = 0,5 * Рр...
-
Понятно, что в процессе общения невозможно обойтись без конфликтов, поэтому рассмотрение данного вопроса очень актуально в рамках сферы общественного...
-
Определение крутящего момента на винте Крутящий момент на винте Мкр определим по формуле, [2с.507]; ; (3.1) = 0,75 1кНм. Требуемая мощность на выходе...
-
Работа в качестве дублера руководителя предприятия - Особенности работы ресторана
Управляющий рестораном должен уделять внимание работе с кадрами: принимать на работу новых служащих, проводить с ними собеседование, инструктаж на...
-
Электростартер получает питание от аккумуляторной батареи - автономного источника электроэнергии ограниченной мощности. Вследствие внутреннего падения...
Особенности трансформаторов - Проектирование подстанции