Условные обозначения климатических исполнений

трансформаторов:

Климатические исполнения	Условные обозначения
Для эксплуатации в районах с умеренным климатом	У
То же, с умеренным и холодным климатом	УХЛ
То же, с влажным тропическим климатом	ТВ
То же, с сухим тропическим климатом	ТС
То же, как с сухим, так и влажным тропическим климатом	Т
Для эксплуатации во всех районах на суше, кроме районов с очень холодным климатом (общеклиматическое исполнение)	О
Для эксплуатации в районах с умеренно-холодным морским климатом	М
То же, с тропическим морским климатом	ТМ
То же, как с умеренно-холодным, так и тропическим морским климатом	ОМ
Для эксплуатации во всех районах на суше и на море, кроме районов с очень холодным климатом (всеклиматическое исполнение)	В

Условные обозначения категорий размещения трансформаторов:

Характеристика категорий размещения	Условные обозначения
Для эксплуатации на открытом воздухе	1
Для эксплуатации под навесом или в помещениях со свободным доступом наружного воздуха	2
Для эксплуатации в закрытых помещениях с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий	3
Для эксплуатации в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями	4
Для эксплуатации в помещениях с повышенной влажностью	5

Для регулирования напряжения трансформаторы снабжены устройствами ПБВ и РПН. Регулирование осуществляется за счет изменения числа рабочих витков обмотки высокого напряжения, изменяя тем самым коэффициент трансформации.

ПБВ означает переключение обмоток без возбуждения, т.е. при выключенном трансформаторе. РПН означает: регулирование напряжения под нагрузкой (переключения регулировочных отводов под нагрузкой).

Трансформаторы  мощностью от 25 до 250 кВА   выпускаются   только ПБВ ±2 х 2, 5%, а мощностью 400 и 630 кВА – ПБВ и РПН.

Регулирование напряжения ПБВ ± 2 х 2, 5% осуществляется переключателем с выведенной рукояткой переключения в пределах от –5% до +5% через каждые 2, 5%. Аппаратура РПН размещается в баке трансформатора. Переключение автоматическое или ручное.

Трансформаторы с РПН при напряжениях ВН 6 и 10 кВ в диапазоне регулирования ±10% имеют не менее чем ±8 ступеней и при напряжениях ВН 13, 8; 15, 75; 20 и 35 кВ в диапазоне ±9% – не менее чем ±6 ступеней.

Схемы и группы соединения трансформаторов: Y/Y_H – 0 и Y/Z_H – 11 при НН 0, 4 кВ; Д/Y_H – 11 при НН 0, 69 кВ и при НН 0, 4 кВ у трансформаторов ТМ-400/10 и ТМ-630/10.

Нейтраль обмоток трансформаторов с напряжениями 6, 10 и 35 кВ изолирована от земли, а обмоток с напряжениями 110, 150, 220, 330 и 500 кВ заземлена наглухо или разземлена.

 

Номинальные данные и параметры трансформаторов

Номинальными данными называются указанные изготовителем параметры трансформатора (например, частота, мощность, напряжение, ток), обеспечивающие его работу в условиях, установленных нормативными документом.

Технические данные некоторых типов двухобмоточных силовых трансформаторов общего назначения приведены в таблице:

Паспортные данные трансформаторов

Тип трансформатора	Потери, кВт			u К, %	i0 %	Габариты, мм			Масса, т
	Р0		РК			L	B	H
ТМ-25/10	0, 13	0, 6		4, 5	3, 2	1120	460	1125	0, 38
ТМ-100/10	0, 33	1, 97		4, 5	2, 6	1200	800	1470	0, 72
ТМ-630/10	1, 31	8, 5		5, 5	2, 1	1750	1275	2150	3, 0
ТМН-6300/35	7, 6	46, 5		7, 5	0, 8	4250	3420	4080	16, 6
ТДНС-63000/35	50	250		12, 7	0, 45	7000	4600	6400	75, 0
ТДЦ-400000/110	320	900		10, 5	0, 45	15550	6800	7200	286

Из таблицы видно, что трансформатор ТДЦН-400000/110 (трансформатор силовой масляный общего назначения охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла, с устройством РПН)  имеет номинальную мощность S_H = 400 000 кВА (400 МВА), класс напряжения обмотки ВН U_1Н= 110 кВ, потери   холостого  хода    Р_О = 320 кВт,     потери   короткого   замыкания Р_К = 900 кВт, напряжение короткого замыкания u_K = 10, 5% от U_1Н, ток холостого хода i ₀ = 0, 45 % от номинального тока первичной обмотки.

Расчет параметров трансформатора по номинальным данным

Построение характеристик трансформаторов

В процессе производства и эксплуатации трансформаторы неоднократно подвергаются электрическим испытаниям. Категории и методики проведения испытаний оговорены в ГОСТе 16504-74, ОСТе 160.800.230-75, ГОСТах 3484-77, 20243-74, 8008-75 и др. Неотъемлемой частью как приемо-сдаточных, так и квалификационных испытаний, являются опыты холостого хода (ХХ) и короткого замыкания (КЗ), позволяющие определить все основные параметры трансформатора.

Холостым ходом называется режим работы трансформатора, при котором первичная обмотка трансформатора включена на номинальное напряжение при разомкнутой вторичной обмотке (I₂= 0), рис.2.2.1. При этом по первичной обмотке протекает ток, который называется током холостого хода.

Рис.2.2.1. Опыт холостого хода

Режимом короткого замыкания называют режим работы при замкнутых накоротко зажимах вторичной обмотки трансформатора, рис.2.2.2. Режим КЗ, возникающий случайно в процессе эксплуатации при номинальном первичном напряжении, является аварийным процессом, сопровождающимся большими токами в обмотках.

Многократное повышение токов по сравнению с номинальными токами (в 10 -20 раз) может привести к повреждению изоляции обмоток

вследствие нагрева и к разрушению обмоток механическими силами, возникающими между обмотками.

Рис.2.2.2. Опыт короткого замыкания

 

Напряжением короткого замыкания двухобмоточного трансформатора называется напряжение, которое следует подвести к выводам первичной обмотки при замкнутой накоротко вторичной, чтобы в них установились номинальные токи.

Опыты холостого хода и короткого замыкания позволяют определить параметры Т-образной схемы замещения трансформатора (рис.2.2.3), построить внешнюю характеристику и зависимость КПД от тока нагрузки.

Реальный трансформатор можно представить в виде некоторой электрической схемы замещения, по которой определяются величины: токи в первичной и вторичной обмотках I₁, I₂, Р₁, электрические и магнитные потери Δ Рэл,  Δ Рм. При этом электромагнитные процессы, протекающие в трансформаторе, эквивалентны процессам, протекающим в схеме замещения.

Рис.2.2.3. Т- образная схема замещения трансформатора

Первичная обмотка электрически соединена со вторичной обмоткой.

Соответственно, токи, протекающие в ветвях схемы замещения можно объединить следующим выражением

,

где  - ток первичной обмотки трансформатора;

 - ток холостого хода, протекающий в ветви намагничивания;

 - приведенное значение тока вторичной обмотки .

В реальном трансформаторе связь между обмотками магнитная, поэтому параметры вторичной обмотки приводятся к параметрам первичной обмотки. Для этого используются следующие выражения

 

где: r ₁, r ^/ ₂ – активные сопротивления, характеризующие электрические потери в первичной и вторичной обмотках трансформатора;

x ₁, x ^/ ₂ – индуктивные потери в обмотках трансформатора (от потоков

       рассеяния);

z ^/ _н – нагрузка во вторичной цепи;

r_m, x_m – ветвь намагничивания;   

r_m – активные потери на вихревые токи и перемагничивание материала (нагрев магнитопровода);

x_m – магнитные потери на создание основного потока.

Опыт холостого хода позволяет экспериментальным путем определить следующие параметры трансформатора (Тр): коэффициент трансформации, величину намагничивающего тока, сопротивления намагничивающего контура, потери в стали сердечника трансформатора, часть параметров схемы замещения трансформатора.

Проводится  по схеме рис. 2.2.1,  при разомкнутой  вторичной обмотке: i ₂ = 0, и номинальном напряжении на первичной обмотке U _1о = U _ном. По приборам, определяются значения

- тока первичной обмотки, тока ХХ, I₁₀= Ι ₀;

- напряжения на первичной обмотке, U₁₀;

- напряжения на вторичной обмотке, U₂₀;

- активные потери в режиме ХХ, эквивалентные нагреву магнитопровода, P₀.

По известной методике, производится обработка результатов эксперимента:

 

 

При ХХ схема замещения Тр (рис.2.2.3) преобразуется в следующий вид

Рис.2.2.4. Схема замещения при ХХ

 

Ток холостого хода во много раз меньше номинального тока, поэтому электрическими потерями в первичной обмотке можно пренебречь, и поток рассеяния во много раз меньше основного магнитного потока, поэтому r₁и x₁пренебрегаем.

Таким образом, из опыта ХХ определяем параметры ветви намагничивания - параметры r_m и x_m.

Опыт короткого замыкания позволяет экспериментальным путем определить следующие параметры Тр:  напряжение короткого замыкания, величины активных сопротивлений обмоток трансформатора, индуктивных сопротивлений рассеяния и электрические потери в обмотках, часть параметров схемы замещения трансформатора.

Проводится по схеме рис. 2.2.2, при замкнутой накоротко вторичной обмотке: U ₂ = 0, и пониженном напряжении на первичной обмотке U ₁ = U _к, соответствующему номинальному значению тока в первичной обмотке I _к = Ι _1ном.По приборам, определяются значения

- тока первичной обмотки, тока хх, I₁= Ι _к;

- напряжения на первичной обмотке, U _к;

- активные потери в режиме КЗ, эквивалентные нагреву обмоток Тр, P _к.

Обработка результатов эксперимента проводится по следующим выражениям

 

При КЗ схема замещения Тр (рис.2.2.3) преобразуется в следующий вид

Рис.2.2.5. Схема замещения при КЗ

 

При КЗ, напряжение составляет U _к = 5…15%  от номинального значения. Соответственно, магнитный поток Тр, пропорциональный квадрату напряжения, будет так же много меньше номинального значения. При этом, магнитными потерями можно пренебречь, и убрать ветвь намагничивания из схемы замещения Тр.

Внешняя характеристикаТр определяет изменение вторичного напряжения при переменных нагрузках, зависимость U ₂ = f (I ₂) или U ₂ = f (β ). Условия снятия характеристик – постоянство U _1ном, f _1, cos(φ ₂). Характеристики можно получить либо экспериментально, путем непосредственной загрузки Тр, либо расчетным путем, с использованием параметров схемы замещения. Исследовать реальный Тр опытным путем достаточно сложно, т.к. требуются реализовать практически соответствующие мощности регулируемой нагрузки, что в ряде случаев является трудновыполнимой задачей. Поэтому основным способом определения падения напряжения в Тр при изменении величины и характера нагрузки является расчетный способ.

Вторичное напряжение Тр при изменении нагрузки

где U₂₀ – напряжение на вторичной обмотке при номинальном напряжении на первичной обмотке в режиме холостого хода;

 - процентное изменение напряжение трансформатора при нагрузке,

где - коэффициент загрузки;

u_ka, u_kp – активное и реактивное составляющие напряжения КЗ, рассчитываются по параметрам схемы замещения Тр.

Семейство внешних характеристик при различных характерах нагрузки представлены на рис.2.2.6.

Зависимость коэффициента полезного действия от нагрузкив Тр определяет энергоэффективность работы, позволяет прогнозировать потери в Тр при изменении нагрузки, оптимизировать его работу в сетях электроснабжения. При этом следует учитывать, что у трансформаторов очень высокий КПД, близкий к единице, и определять его с помощью непосредственного изменение мощностей Р2 и Р1 достаточно точно не удается, т.к. погрешность измерений приборов соизмерима с разностью между измеряемыми величинами. ГОСТОМ рекомендуется определять кпд Тр косвенным методом, из опытов холостого хода и короткого замыкания.

 

Рис.2.2.6. Внешние характеристики

 

При расчете КПД используется следующие выражения

 

 ;     .

 

Результатом расчетов является построение энергетических характеристик Тр - зависимости η = f (I ₂) или η = f (β ). Условия снятия характеристик – постоянство U _1ном, f _1, cos(φ ₂).

Семейство КПД от нагрузки при различных характерах нагрузки представлено на рис.2.2.7.

 

Рис.2.2.7. Зависимости КПД от нагрузки

 

Разработаны методики, позволяющие рассчитать параметры схемы замещения, используя паспортные данные трансформатора (табл. 2.1). Основная расшифровка номинальных данных приведена выше.

Для правильного использования каталожных данных Тр требуется определить относительные величины:

- относительное напряжение короткого замыкания при I _ном в процентах от U _{но м},

;

- относительное значение тока ХХ в процентах от номинального тока первичной обмотки при номинальном напряжении

;

 

Ниже приведен пример расчета характеристик трансформатора.

 

Пример расчета характеристик трансформатора

По номинальным данным

 

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: