Силовые трансформаторы и автотрансформаторы

1. 3. Силовые трансформаторы и автотрансформаторы

2. 3.1 Типы и основные параметры трансформаторов

3. Типы трансформаторов (1)

Трёхфазный
Потери на 12÷15% ниже
Стоимость на 20÷25%
меньше
ВН
НН
Группа однофазных
Применяется, если
невозможно изготовление
трехфазных тр-ров или
затруднена их
транспортировка
ВН
НН

4. Типы трансформаторов (2)

Двухобмоточный
ВН
НН
Трёхобмоточный
ВН
СН
НН
С расщеплённой
обмоткой НН
ВН
НН1
НН2

5. Основные параметры трансформаторов

номинальная мощность (полная);
номинальное напряжение;
номинальный ток;
напряжение к.з.;
ток х.х.;
потери к.з;
потери х.х.

6. Группы соединений обмоток

C
B
A
ВН
НН
Y/Δ-11
A
B
C

7. 3.2 Системы охлаждения трансформаторов

8. Естественное воздушное охлаждение (С)

«Сухие» трансформаторы применяются при
мощности до 1600 кВ·А и напряжении до 15 кВ

9. Естественное масляное охлаждение (М )

Мощность до 16 000 кВ·А

10. Масляное охлаждение с дутьём и естественной циркуляцией масла (Д)

Мощность до 100 000 кВ·А

11. Масляное охлаждение с дутьём и принудительной циркуляцией масла (ДЦ)

Мощность 63 000 кВ·А и более

12. Масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла (Ц)

Мощность 100 000 кВ·А и более

13. Принципиальная схема охладителя системы ДЦ

Адсорбный
фильтр
Н
Бак
тр-ра
Вентиляторы
обдува
Охладитель

14. Буквенное обозначение трансформаторов

А – автотрансформатор
Т – трехфазный, О – однофазный
Р – с расщепленной обмоткой НН
Тип охлаждения (С, М, Д, ДЦ, Ц)
Т – трехобмоточный
Н – с РПН
С – для с. нужд
А
Т
Т
О
Р
Р
Д
ДЦ
Ц
Т
Н
Н
С

15. 3.3 Особенности конструкции и режимы работы автотрансформаторов

16. Двухобмоточный автотрансформатор

Sс U с Iс Uс ( Iо Iп )
Iв
Uв
Iс
Посл.
Iп
Uс
Общ.
Iо
Sв U в Iв U в Iп
U с ( Iо Iп ) U в Iп
Uс Iо (Uв Uс ) Iп
Sо Sп
Uв
Uс
Sп (U в U с ) Iп
Sв
U в Iп
Sтип Uв Uс
kтип
Sном
Uв

17. Двухобмоточный автотрансформатор

Iв
Uв
Iс
Посл.
Iп
Uс
Общ.
Iо

18. Трёхобмоточный автотрансформатор ВН→СН, ВН→НН

Sн Sтип
Iв
Uв
Iс
Sв Sном
Iпа
Uс
Iтр
Iоа
Iн
Uн
Iн

19. Трёхобмоточный автотрансформатор СН→ВН, СН→НН

Sн Sтип
Iв
Uв
Iс
Sоа Sпа kтип Sв
Iпа
Uс
Iтр
Iоа
Pоа kтип Pв
Qоа kтипQв
Iн
Pо Pоа Pн
Qо Qоа Qн
Iн
Uн
Sо ( kтип Pв Pн )2 ( kтипQв Qн )2

20. Трёхобмоточный автотрансформатор НН→ВН, НН→СН

Sн Sтип
Iв
Uв
Iс
Iпа
Uс
Iтр
Iоа
Iн
Uн
Iн

21. Достоинства и недостатки автотрансформаторов

Достоинства:
• меньший расход материалов (меди, стали,
изоляции);
• меньшая масса и габариты;
• меньшие потери и больший к.п.д.;
• более легкие условия охлаждения.
Недостатки:
• необходимость глухого заземления нейтрали;
• сложность регулирования напряжения;
• опасность перехода атмосферных перенапряжений
между обмотками ВН и СН.

22. 3.4 Номинальная мощность и нагрузочная способность трансформаторов

Номинальная мощность – значение полной
мощности на основном ответвлении,
гарантированное заводом-изготовителем при:
• номинальных условиях охлаждающей среды;
• номинальном напряжении;
• номинальной частоте.
Нагрузочная способность – способность
трансформатора нести нагрузку сверх номинальной
при условиях эксплуатации, определяемых:
• предшествующей нагрузкой;
• температурой охлаждающей среды.

23. Старение изоляции трансформатора

V Ae a
V – срок службы,
A, a – постоянные,
θ – температура изоляции в наиболее нагретой точке.
Кратковременная аварийная перегрузка масляных
трансформаторов
Перегрузка по току, %
30
45
60
75
100
Доп. длительность, мин
120
80
45
20
10

24. Работа трансформатора по двухступенчатому графику нагрузки (1)

S
S2
S1
k1
Sном
h
Sном
S2
k2
Sном
S1
24
0
Населённый
пункт
Неклепаев,
стр. 58
t, час
охл.экв
k1
Неклепаев,
стр. 52
k 2.доп k2

25. Работа трансформатора по двухступенчатому графику нагрузки (2)

S
Sном
S2
S1
0
24
t, час
0
24
t, час
S
S2
S1
Sном

26. Работа трансформатора по произвольному графику нагрузки (1)

S
S'2
Smax
S'n
S'1
Sном
S2
S1
Δt1
Δt2
S4
S3
Δt3
Sm
Δh1
Δt4
Δh2
Δhn
Δtm
24 t, час
0
k1
1
Sном
2
S12 t1 S 22 t 2 Sm
t m
t1 t 2 t m

27. Работа трансформатора по произвольному графику нагрузки (2)

k2
1
Sном
)2 hn
( S1 )2 h1 ( S 2 )2 h2 ( S m
h1 h2 hn
h h1 h2 hn
kmax Smax Sном
k2 0.9kmax
k2 k2 , h h .
k2 0.9kmax
k 2 0.9kmax ,
( k 2 )2 h
.
h
2
(0.9kmax )
k1 , k2 , h
Проверка по
двухступенчатому
графику

28. Допустимые перегрузки трансформаторов

Длительная аварийная перегрузка масляных
трансформаторов допускается на 40%
в течение не более 5 суток, продолжительностью не более 6
часов в сутки, если коэффициент начальной загрузки не
превышает 0,93
Как правило, допускается систематическая
перегрузка масляных трансформаторов на 5%

29. 3.5 Выбор трансформаторов и автотрансформаторов в схемах электростанций

30. Выбор трансформаторов блоков

ТБ
ТБ
ТСН
~
Г
с.н.
SТБ Sном.г Sс.н.
ТСН
м.н.
~
Г
с.н.
SТБ Sном.г Sс.н. Sм.н. min

31. Выбор (авто)трансформаторов связи для КЭС и ТЭЦ (1)

Pнг, Qнг
~
РУ СН
РУ ВН
...
~
...
~
C
РУ ВН
Pизб,
Qизб
...
~
~
m
...
n
Pизб, Qизб
C
ГРУ
~
~
...
m
~
Pнг,
Qнг

32. Выбор (авто)трансформаторов связи для КЭС и ТЭЦ (2)

Нормальный режим 1:
• генераторы, подключенные к РУ СН КЭС (ГРУ ТЭЦ),
выдают номинальную мощность;
• минимальная нагрузка.
Pизб.1 m Pг.ном Pс.н. Pнг.min
Qизб.1 m Qг.ном Qс.н. Qнг.min
S АТ.ном Sизб.1 2
Аварийный режим 1: отключение одного
(авто)трансформатора связи в нормальном режиме 1
если Pизб .1 0,
Pизб.1,
Pизб.1а
( Pизб.1 Pав ) Pизб.1, если Pизб .1 0.
S АТ.ном Sизб.1a 1.4

33. Выбор (авто)трансформаторов связи для КЭС и ТЭЦ (3)

Нормальный режим 2:
• один из генераторов, подключенных к РУ СН КЭС (ГРУ
ТЭЦ), остановлен;
• максимальная нагрузка.
Pизб.2 (m 1) Pг.ном Pс.н. Pнг.max
Qизб.2 (m 1) Qг.ном Qс.н. Qнг.max
S АТ.ном Sизб.2 2
Аварийный режим 2: отключение одного
(авто)трансформатора связи в нормальном режиме 2
если Pизб .2 0,
Pизб.2,
Pизб.2а
( Pизб.2 Pав ) Pизб.2, если Pизб .2 0.
S АТ.ном Sизб.2a 1.4

34. Выбор блочных автотрансформаторов связи (1)

Pнг, Qнг
РУ СН
Pизб.ВН,
Qизб.ВН
~
РУ ВН
...
~
...
C
...
~
~
~ ~
m
...
n
~

35. Выбор блочных автотрансформаторов связи (2)

Sном.НН Sном.г Sс.н.
~
Sном SВН
~
~
Sтип Sобщ
Sном Sобщ kтип