Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Отчет по практике студента 1 курса электроэнергетического факультета - файл 1.doc


Отчет по практике студента 1 курса электроэнергетического факультета
скачать (666.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc667kb.14.12.2011 07:46скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

1   2
Реклама MarketGid:
Загрузка...
3. Выключатель нагрузки ВН-16
Выключатели нагрузки являются основным коммутирующим аппаратом ТП. Имеются следующие типы выключателей: ВН-16, ВНП-16 (с предохранителем ПК) и ВНП-17 (с предохранителями, перегорание которых приводит к автоматическому отключению выключателя). Выключатели с заземляющими ножами обозначаются: ВНЗ-16, ВНПЗ-16 и ВНПЗ-17.



Рис.1 Выключатель нагрузки ВН-16: а – общин вид; б – разрез искрогасительной камеры. 1 – подвижные контакты; 2 – отключающие пружины; 3 – неподвижный контакт; 4 – искрогасительная камера; 5 – вал; 6 искрогасительный контакт; 7 – фарфоровая тяга; 8 – планка; 9 – приводной рычаг
Важнейшими элементами выключателя являются узел отключающих пружин и дугогасящее устройство. Два комплекта отключающих пружин, расположенных на стержне сварной вилки, связанной с валом выключателя, находясь в сжатом состоянии, обеспечивают необходимую скорость движения подвижных контактов при отключении выключателя. На стержень надеты резиновые шайбы для смягчения удара при работе отключающих пружин. Дугогасящее устройство (рис.1 а, б) имеет пластмассовый разъемный корпус, внутри которого расположены два вкладыша из оргстекла. Подвижный дугогасительный контакт передвигается между вкладышами. Неподвижный дугогасительный контакт расположен в нижней части камеры. При отключении выключателя сначала размыкаются основные контакты, затем дугогасительные. Под действием возникающей дуги оргстекло разлагается и интенсивно выделяет газы, которые выдуваются из камеры и вместе с этим происходит гашение дуги.

Заземляющее устройство имеет вал с приваренными к нему заземляющими ножами. Оно может быть расположено сверху или снизу рамы выключателя и соответственно заземлять при необходимости неподвижные или подвижные контакты. Между валами выключателя и заземляющих ножей располагается механическая блокировка. Управляют ножами с помощью привода ПР-2, который устанавливается с противоположной стороны привода выключателя.

Выключатели ВН-16 не рассчитаны на отключение токов к. з. Допускается использование выключателей с перевернутыми пружинами для ручного отключения при уравнительных токах до 250 А и при разности напряжения 200—300 В в сети 6 кВ в зависимости от сечения кабеля.

Допускается следующее число операций ВН-16 без ревизии выключателя: при токах до 400 А – не более 90 отключений, при токах до 200 А – не более 185 отключений. Допустимое число отключений без смены дугогасящих вкладышей определяется степенью износа вкладышей. Остаточная толщина последних не должна быть менее 0,5—1 мм. При этом обгорание неподвижного и подвижного дугогасительных контактов не должно превышать 5 мм.

Рис.2 Привод ПРА-17 предназначен для управления выключателями нагрузки типа ВН-16.

^ 4. Защита сетей с помощью плавких предохранителей
При работе городской распределительной сети возникают повреждения различных ее элементов, что приводит к нарушению нормального режима электроснабжения потребителей.

Наиболее опасный вид повреждения – короткие замыкания (к. з.), возникающие из-за нарушения изоляции сети и оборудования. В месте к. з. появляется электрическая дуга. По элементам сети к месту к. з. протекают большие токи, которые могут вызвать недопустимый перегрев неповрежденного оборудования и даже его разрушение. Чтобы защитить неповрежденные элементы сети от разрушения при возникновении в сети к. з. или режима перегрузки, используются различные защитные устройства. Простейшим устройством для защиты элементов сети напряжением до 1000 В являются плавкие предохранители. Их используют для защиты отдельных элементов сетей выше 1000 В.

Основной элемент предохранителя – плавкая вставка. Когда электрический ток протекает по вставке, в ней выделяется тепло, которое ее разогревает. Количество выделяемого тепла пропорционально квадрату тока. При коротком замыкании в сети протекает ток значительно больше номинального тока вставки, поэтому она перегорает, цепь тока разрывается и поврежденный элемент отсоединяется от сети.

К конструкции предохранителей предъявляется ряд требований. В частности, перегорание плавкой вставки должно происходить раньше, чем защищаемому элементу установки начнет угрожать опасность повреждения из-за чрезмерного нагрева; разрыв цепи тока должен осуществляться ближайшим к месту повреждения предохранителем; разрыв цепи тока плавкой вставкой не должен стать очагом повреждения и быть опасным для обслуживающего персонала. Полное время отключения цепи тока плавкой вставкой складывается из времени ее нагревания до температуры плавления, времени расплавления вставки и горения электрической дуги. Это время определяется конструктивными особенностями предохранителя.

Номинальный ток Iном плавкой вставки определяется условиями ее калибровки и маркируется на ней заводом-изготовителем. Согласно действующим требованиям, калибровка вставок производится по максимальному и минимальному испытательным токам. При максимальном испытательном токе, равном 1,6 Iном, вставка должна перегореть менее чем через 1 ч. При минимальном токе, равном 1,3 Iном, плавкая вставка не должна перегорать в течение 1 ч. Номинальным током предохранителя называется наибольший длительный ток, на который рассчитаны его токоведущие части. Номинальный ток плавкой вставки может не соответствовать номинальному тока предохранителя. Он всегда меньше или равен последнему.

Предохранители устанавливаются для защиты отдельного элемента или группы элементов сети. В результате при протекании тока оказываются включенными последовательно предохранители с плавкими вставками, имеющими различные номинальные токи. При возникновении в сети к. з. или перегрузки должны перегорать вставки, расположенные ближе к месту повреждения, с тем чтобы отключался только поврежденный элемент сети. Этим обеспечивается бесперебойность работы остальных элементов. Такое действие, когда перегорает плавкая вставка ближайшего к месту повреждения предохранителя, называется избирательным (селективным).

В режиме перегрузки может возникнуть длительное протекание через плавкую вставку тока несколько большего, чем номинальный, что приводит к нагреву вставки до 700 – 900 °С, в результате нагрева может произойти нарушение контактной системы, а у предохранителей закрытого типа – разрушение патрона, в котором находится плавкая вставка. Разрушение патрона представляет опасность для обслуживающего персонала. Для избежания этого в предохранителях используется явление так называемого металлургического эффекта.

С этой целью посредине плавкой вставки напаивается шарик из легкоплавкого металла, обычно из олова. При определенной температуре олово способно растворять в себе медь. Поэтому, когда вставка нагревается до температуры плавления олова, которая значительно ниже температуры плавления меди, происходит одновременно плавление олова и растворение в нем меди. Медная вставка в месте размещения шарика быстро перегорает при относительно малом нагреве предохранителя и его контактов. Для создания более надежных условий работы предохранителя и усиления металлургического эффекта в современных предохранителях плавкая вставка выполняется из нескольких тонких пластин или проволок малого диаметра. В результате полностью исключаются перегрев и разрушение предохранителя при перегорании плавкой вставки. При протекании токов короткого замыкания нагрев плавкой вставки происходит очень быстро и действие металлургиче-

ского эффекта не проявляется. Практически разогрев и плавление вставки происходят без отдачи тепла контактам и патрону предохранителя.

В распределительных сетях 0,38 кВ основное применение находят закрытые предохранители типа ПН-2 (предохранители насыпные). Они предназначены для защиты элементов сетей от токов к. з. и недопустимых длительных токовых перегрузок. Предохранители имеют закрытый разборный патрон и выпускаются пяти габаритов на номинальные токи от 100 до 1000 А. Характеристики предохранителей ПН-2 указаны в табл. 2. Значение предельного отключаемого предохранителем тока (при напряжении до 500 В и cosφ ≥ 0,2) есть эффективное значение протекающего в первый период по цепи тока при накоротко зашунтированном предохранителе. Предельные токи отключаются предохранителем надежно, без звуковых эффектов, без выброса пламени и дыма. Предохранители на 100 и 250 А при отключении тока 5000 А и выше работают как токоограничивающие. Последнее означает, что они отключают цепь в течение первой четверти периода, до того как ток короткого замыкания достигает своего амплитудного значения.
Таблица 2. Характеристики предохранителей ПН-2


Номинальный ток, А

Предельный ток отключения.



предохранителя

плавкой вставки

100

250

400

600

1000

30, 40, 50, 60, 80, 100

80, 100, 120, 150, 200, 250

200, 250, 300, 350, 400

300, 400, 500, 600

500, 600, 750, 800, 1000

50000

40000

25000

25000

10000


Конструкция предохранителя ПН-2 на 400 А показана на рис.3. Предохранитель состоит из патрона 3 и двух контактных стоек 1 с выводами для присоединения. Патрон смонтирован с использованием квадратной снаружи и круглой внутри фарфоровой трубки 6. Трубка с торцов закрыта крышками 4, к которым пиитами крепится плавкая вставка 8.

Рис.3 Предохранитель насыпной ПН-2

Внутренняя полость патрона заполнена кварцевым песком 7. Плавкая вставка является сменной частью патрона. Она штампуется из медной ленты и может состоять из одной или нескольких полосок, которые по длине имеют дна отверстия, создающие местное уменьшение сечения вставки. Металлургический эффект обеспечивается наплавленными в средней части вставки оловянными шариками 5. Конструкция плавкой вставки при относительно малых объеме и массе металла обеспечивает сравнительно низкую рабочую температуру вставки, необходимое быстродействие при больших кратностях протекающего через вставку тока и достаточную выдержку при относительно малых перегрузках.

Необходимый контакт ножей патрона с губками контактных стоек обеспечивается пружинящими стальными кольцами 2. Предохранители допускают многократную зарядку патрона после его срабатывания. Перезарядка осуществляется путем замены перегоревшей плавкой вставки и отработанного песка и обеспечивает полное восстановление работоспособности предохранителя.

^ 5. Предохранители высокого напряжения
В распределительных сетях 6 – 10 кВ широко применяют плавкие предохранители типа ПК (предохранитель кварцевый). Они используются для защиты силовых трансформаторов, трансформаторов напряжения и линий, а также в различных автоматических устройствах.

Предохранители ПК служат для защиты силовых цепей и имеют отключающую способность свыше 200 МВА. Предохранители ПКТ используются только для защиты трансформаторов напряжения. Оба типа предохранителей предназначены для внутренней установки в непожароопасных, непыльных и не сырых помещениях, при отсутствии сильных вибраций здания.

При выпуске с завода предохранители маркируются по типу, напряжению и номинальному току. Например, марка ПК-10-75 означает предохранитель с кварцевым заполнением на номинальное напряжение 10 кВ и номинальный ток 75 А. Предохранители для защиты трансформаторов напряжения маркируют. Только по типу и напряжению. Например, марка ПКТ-10 означает предохранитель с кварцевым заполнением для защиты трансформатора напряжения 10 кВ.

Предохранители ПК можно применять только в сетях с номинальным напряжением, соответствующим номинальному напряжению предохранителя. Предохранители, маркированные на напряжение 6 кВ, нельзя использовать в сети напряжением 10 кВ и наоборот. Это обстоятельство определяется конструктивными особенностями плавких вставок, которые имеют различную длину в зависимости от номинального напряжения предохранителя. При использовании предохранителей 6 кВ в сети 10 кВ может наблюдаться отказ в гашении электрической дуги вследствие недостаточной длины плавкой вставки.

Шкала номинальных токов плавких вставок предохранителей типа ПК содержит токи 2 – 3 – 5 – 7 и 5 – 10 – 15 – 20 – 30 – 40 – 50 – 75 – 100 – 200 – 300 А. Наибольшие номинальные токи патронов предохранителей напряжением 10 кВ составляют 30 – 50 – 100 – 200 А.


Рис.4 Патрон предохранителя ПК

1 – крышка; 2 – кварцевый песок; 3 – плавкая вставка; 4 – фарфоровая трубка; 5 – указатель срабатывания
Предохранитель с кварцевым заполнением состоит из двух опорных изоляторов, контактов, укрепленных на изоляторах, и патрона, вставляемого в контакты. Разрез патрона предохранителя ПК-6-10 кВ для номинальных токов выше 7,5 А дан на рис.4. Фарфоровый кожух заполнен чистым кварцевым песком. Внутри кожуха находится плавкая вставка, изготовленная из одной или нескольких медных посеребрённых проволок. Каждая проволока имеет ступени различных диаметров. Плавкие вставки для предохранителей ПК на токи до 7,5 А и предохранителей ПКТ наматываются на ребристый керамический сердечник; для ПК на токи выше 7,5 А вставки имеют вид спиралей, помещенных непосредственно в кожух. В месте скрутки проволок разных диаметров напаиваются шарики из олова для создания металлургического эффекта. Применение проволок различного диаметра по длине необходимо для снижения перенапряжений, возникающих на предохранителях при перегорании вставок.

Применение плавкой вставки из нескольких параллельных проволок, свободно размещенных в патроне, приводит к увеличению теплоотдачи, благодаря чему общее сечение вставки по сравнению с сечением одной вставки уменьшается. Кроме того, применение проволок с малым сечением уменьшает объем паров в электрической дуге, расщепляет ее на части и облегчает ее гашение. Отметим, что гашение дуги в предохранителях с кварцевым песком основано на интенсивной деионизации ее в узких щелях между песчинками наполнителя.

Герметизация патрона осуществляется двумя колпачками с крышками, устанавливаемыми по концам фарфорового кожуха. Крышки припаиваются к колпачкам, в результате чего патрон предохранителя допускает многократную перезарядку. Предохранители ПК имеют указатель срабатывания (рис.4). На нижней крышке патрона закреплена металлическая втулка. Во втулку вставлена пружина, закрепленная у основания. На свободном конце пружины находится указатель. Стальная проволока посредством укрепленной на ней обоймы и крючка указателя держит пружину

в сжатом состоянии. При перегорании вставки и стальной проволоки пружина освобождается и указатель, выходя из втулки, сигнализирует о срабатывании предохранителя.

Контакты предохранителя изготовляются из двух латунных губок, охваченных стальной пружинящей скобой и приклепанных к выводным пластинам. Имеются ограничители, облегчающие установку патрона в правильное положение и препятствующие выскальзыванию его из контактов. Контакты предохранителей на токи свыше 20 А снабжены замком в виде откидывающейся пружинящей скобы, предотвращающей выпадение патрона от действия электродинамических сил при прохождении токов к. з.

Наибольшее применение предохранители ПК получили для защиты силовых трансформаторов. Они предназначаются только для защиты от повреждений внутри трансформатора и от к. з. на стороне напряжения 6— 10 кВ. Защита трансформатора от перегрузки осуществляется на стороне напряжения 0,38 кВ.
6. Трансформатор
Известно, что при протекании по линии тока часть электроэнергии расходуется на нагревание проводов. Электрическая энергия, теряемая в проводах, тем больше, чем больше ток и сопротивление проводов. Уменьшить потери только за счет снижения сопротивления проводов экономически невыгодно, так как при этом требуется значительное увеличение сечения проводов, т.е. большой расход цветных металлов.

Для снижения потерь электроэнергии и сокращения расхода цветных металлов идут по пути увеличения напряжения при помощи трансформаторов. Трансформаторы, изменяя величину напряжения, автоматически изменяют величину тока, поэтому передаваемая мощность остается неизменной, а потери в проводах линии пропорциональные квадрату силы тока (I2·R), при повышении напряжения резко сокращается. Например, при увеличении напряжения передаваемой энергии в 10 раз потери снижаются в 100 раз.

Для повышения напряжения любой электропередачи устанавливают повышающие трансформаторы, а чтобы напряжение снизить до величины, на которую строят теплоприемники, в конце линии устанавливают понижающие трансформаторы. В современной электроэнергетике большую роль играют силовые трансформаторы, т.е. трансформаторы, которые служат для повышения и понижения напряжения в сетях энергетических систем, передачи электроэнергии на большие расстояния и распределения ее между потребителями. Силовые трансформаторы отличаются большой мощностью и высоким напряжением. Электрическую энергию приходится передавать на большие расстояния – в объединенную энергосистему, в центры ее потребления и непосредственно к многочисленным мелким потребителям, поэтому необходима многократная ее трансформация, а следовательно, установка значительного количества повышающих и понижающих силовых трансформаторов.

Трансформатор представляет собой статическое электромагнитное устройство, имеющее две или большее число индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько систем переменного тока, в том числе для преобразования электрической энергии одного напряжения в электрическую энергию другого по величине напряжения. В основу работы трансформатора положено явление электромагнитной индукции, заключающееся в том, что при изменении во времени магнитного потока, пронизывающего проводящий контур, в последнем наводится электродвижущая сила.


Рис.5 Трехфазный трансформатор ТМ-50/6:

1 – трубчатый бак, 2 – термометр, 3 – крышка бака, 4 – привод переключателя, 5 – пробка яла заливки масла и сообщения с воздухом, 6 – маслоуказатсль, 7 – отводы обмотки ВН, 8 – обмотки, 9 – отводы обмотки НН, 10 – переключатель регулировочных ответвлений обмотки ВН, 11 – пробивной предохранитель, 12 – ввод НН (400 В), 13 – ввод ВН (6000 В), 14 – магнитопровод, 15 – пробка для отбора и спуска масла
Обмотка трансформатора, к которой подводится энергия (напряжение) преобразуемого переменного тока, называется первичной обмоткой трансформатора. Обмотка трансформатора, от которой отводится энергия (напряжение) преобразованного переменного тока, называется вторичной обмоткой трансформатора.

Важным показателем трансформатора является коэффициент трансформации k, равный отношению э.д.с. первичной обмотки к э.д.с. вторичной обмотки.

При холостом ходе допустимо считать, что э.д.с. обмоток равны по напряжению, т.е. Е1 = U1 и Е2 = U2. Поэтому если, например, первичная обмотка с числом витков w1 является обмоткой высшего напряжения, а вторичная с числом витков w2 – низшего, то,



Если k > 1, то трансформатор понижающий, если k < 1, то повышающий.

Т.о., зная коэффициент трансформации и напряжение на вторичной стороне трансформатора, легко определить напряжение на первичной стороне, и наоборот. Это относится и к числам витков.

По напряжению трансформаторы делят на классы. Обмотка трансформатора, имеющая больший класс напряжения, называется обмоткой высшего напряжения (обмоткой ВН). Обмотка трансформатора, имеющая меньший класс напряжения, называется обмоткой низшего напряжения (обмоткой НН). Обмотка трансформатора, класс напряжения, которой является промежуточным между классом напряжения обмотки ВН и классом напряжения обмотки НН (у трехобмоточных трансформаторов), называется обмоткой среднего напряжения (обмоткой СН). Трансформатор, имеющий на стержне магнитопровода две гальванически не связанные обмотки, называется двухобмоточным, имеющий три гальванически не связанные обмотки – трехобмоточным. Мощные силовые трансформаторы часто выполняют трехобмоточными. Одна из этих обмоток является первичной, две другие – вторичными. Трансформатор, у которого первичной обмоткой является обмотка низшего напряжения, называется повышающим.

Трансформатор, в магнитной системе которого создается однофазное магнитное поле, называется однофазным, в магнитной системе которого создается трехфазное магнитное поле – трехфазным. Для улучшения электрической изоляции токоведущих частей и условий охлаждения трансформатора обмотки вместе с магнитопроводом погружают в бак с трансформаторным маслом. Такие трансформаторы называют маслонаполненными или масляными. Трансформаторы, работающие на воздухе (не погруженные в масло), называют сухими.

Номинальными называются величины, на которые рассчитан трансформатор: мощность, высшее и низшее напряжения, токи, частота и др. Номинальная мощность трансформаторов выражается полной электрической мощностью в киловольтамперах (кВА). Номинальное первичное напряжение – это напряжение, на которое рассчитана первичная обмотка трансформатора. Номинальное вторичное напряжение – это напряжение, получающееся на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе трансформатора и номинальном напряжении на зажимах первичной обмотки. Номинальные токи определяются соответствующими номинальными значениями мощности и напряжениями. Номинальной частотой для трансформаторов 50 Гц.
^ 6.1. Холостой ход. Ток и потери холостого хода.
Если к зажимам одной из обмоток трансформатора, например А—X первичной обмотки с числом витков w1 (рис.6), подведено переменное номинальное напряжение U1 а вторичная обмотка разомкнута, то такой режим работы называется режимом холостого хода трансформатора.

Ток Iх, протекающий при холостом ходе (х. х.) по виткам обмотки, называется током холостого хода. Величина тока холостого хода мала по сравнению с номинальным током трансформатора: для трансформаторов малой мощности она составляет 2 – 3,5% номинального тока, для мощных силовых трансформаторов отечественного производства – 0,5 – 1,5%.

Реактивная составляющая тока холостого хода создает основной магнитный поток ^ Ф в магнитопроводе и небольшой поток рассеяния Фр1, который вызывает в первичной цепи индуктивное сопротивление; активная составляющая тока холостого хода по величине не превышает обычно 10% от реактивной составляющей, оказывает ничтожное влияние на ее величину и только создает активное падение напряжения в первичной обмотке трансформатора,

Рис.6 Холостой ход поэтому ток холостого хода принято называть намагничивающим током.

При холостом ходе трансформатор не передает электрическую энергию, так как вторичная обмотка с числом витков w2 разомкнута. Потребляемая им активная мощность тратится на тепловые

потери в стали магнитопровода и частично в первичной обмотке. Эти суммарные потери называют потерями холостого хода трансформатора и обозначают Рх.

Потери в активном сопротивлении обмотки при холостом ходе незначительны ввиду малой величины тока, поэтому ими пренебрегают и считают, что мощность, потребляемая трансформатором при холостом ходе Рх, расходуется только на потери в стали Рст, т.е. Рх = Рст. Потери в стали магнитопровода вызваны периодическим ее перемагничиванием (изменением полярности с двойной частотой переменного тока) и вихревыми токами. Перемагничивание стали связано с выделением тепла и, как любой другой вид работы, требует затраты энергии. Потери энергии, расходуемые на перемагничивание стали, называют потерями от перемагничивания (гистерезиса).

Магнитопровод собран из металла и находится в переменном магнитном поле, поэтому согласно закону электромагнитной индукции в нем индуктируются токи. Эти токи протекают в плоскостях, перпендикулярных направлению магнитного потока, и называются вихревыми. Их величина тем больше, чем толще стальные пластины, из которых собран магнитопровод, и чем меньше их удельное электрическое сопротивление. Вихревые токи являются паразитными, так как, замыкаясь в стали магнитопровода, они нагревают ее и вызывают бесполезные потери энергии. Если бы стальной магнитопровод был сплошным, вихревые токи были бы огромны и привели бы к недопустимому его нагреву. Для уменьшения потерь от вихревых токов магнитопроводы трансформаторов собирают из тонких стальных пластин толщиной 0,35—0,5 мм, изолированных друг от друга. Изоляционная пленка препятствует прохождению тока от пластины к пластине. На практике обычно потери от перемагничивания и вихревых токов не разделяют и говорят просто о потерях в стали, имея в виду суммарные потери от перемагничивания и вихревых токов. Потери в стали оценивают удельными потерями, т. е. потерями мощности в 1 кг стали. Удельные потери данной марки стали зависят от ее магнитной проницаемости, удельного сопротивления, частоты переменного тока, величины магнитной индукции и толщины листов.

При нормальной работе трансформатора потери холостого хода составляют лишь 0,3—0,5% его номинальной мощности. Тем не менее их стремятся максимально снизить. Дело в том, что индукция, а следовательно потери в стали, практически не зависят от того, работает трансформатор вхолостую или загружен, и остаются постоянными, поэтому суммарные годовые потери холостого хода составляют значительную величину.
^ 6.2. Короткое замыкание трансформатора
Коротким замыканием трансформатора называют такой режим его работы, при котором одна из обмоток замкнута накоротко, а вторая находится под напряжением. Если короткое замыкание (к. з.) происходит в процессе эксплуатации трансформатора при номинальных напряжениях, то в обмотках возникают токи короткого замыкания, превышающие номинальные в 10—15 раз и более. При этом в обмотках возникают большие механические усилия и повышается их температура. Такое замыкание является аварийным и требует специальной защиты, которая должна отключить трансформатор в течение долей секунды.

Рассмотрим опыт короткого замыкания (рис.7), при котором к трансформатору подводится не номинальное, а пониженное напряжение. Этот опыт определяет одну из основных характеристик трансформатора – напряжение короткого замыкания Uк. Если замкнуть накоротко одну из обмоток, например вторичную, как показано на рисунке, а к первичной обмотке подвести пониженное напряжение и постепенно его повышать, то при определенном значении напряжения Uк, которое

Рис.7 Короткое замыкание называют напряжением короткого замыкания, в обмотках будут протекать токи I и I, равные по величине номинальным токам I и I обмоток.

Обычно напряжение короткого замыкания трансформатора выражают в процентах номинального напряжения:



где uк – напряжение короткого замыкания, %;

Uк – напряжение короткого замыкания, В;

Uн номинальное напряжение обмотки трансформатора, В.

Напряжение короткого замыкания является очень важным эксплуатационным показателем. Равенство напряжений короткого замыкания трансформаторов – одно из условий их параллельной работы. Напряжение uк указывают в паспортной табличке каждого трансформатора. Его величина определена стандартами в зависимости от типа и мощности трансформатора: для силовых трансформаторов малой и средней мощности величина uк колеблется в пределах 5—7%, для мощных трансформаторов – 6 – 17% и больше.

При опыте короткого замыкания в магнитопроводе создается незначительный магнитный поток Фк, обусловленный малой величиной подведенного напряжения короткого замыкания. Кроме того, протекающие по первичной и вторичной обмоткам номинальные токи, создают потоки рассеяния Фр1 и Фр2, замыкающиеся через воздух и металлические детали трансформатора.

Потоки рассеяния при коротком замыкании создают значительное индуктивное сопротивление. Тем самым они ограничивают величину тока короткого замыкания в обмотках и предохраняют их от чрезмерного нагревания и разрушения от механических сил. Падение напряжения в индуктивном сопротивлении обмоток в основном и определяет величину напряжения короткого замыкания трансформатора. Чем выше Uн, тем меньше опасность разрушения обмоток от действия механических сил, возникающих при аварийных коротких замыканиях.

Однако величину uк ограничивают до определенного значения, в противном случае, создавая значительное индуктивное сопротивление, потоки рассеяния вызовут недопустимо большое реактивное падение напряжения во вторичной обмотке и этим снизят вторичное напряжение U2. Это уменьшит мощность, получаемую приемниками энергии. Кроме того, потоки рассеяния, замыкаясь по металлическим деталям трансформатора, создают добавочные потери – вихревые и от перемагничивания, снижающие к.п.д. трансформатора.

При расчете трансформаторов величину uк выбирают такой, чтобы по возможности удовлетворить оба требования: обеспечить механическую и термическую прочность и получить наибольший к.п.д.

^ 6.3. Нагрузочный режим трансформатора
Нагрузочным режимом трансформатора (рис.8) является режим при котором к первичной обмотке приложено напряжение U1 а вторичная подсоединена к нагрузке (на рисунке нагрузка показана в виде сопротивления R). Первичная обмотка электромагнитно связана со вторичной, поэтому возникновение при нагрузке (аналогично режиму короткого замыкания) тока во вторичной обмотке автоматически изменяет величину тока в первичной обмотке вследствие того, что в любой электромагнитной системе всегда сохраняется равновесие магнитодвижущих сил (м.д.с).

Подведенное к первичной обмотке напряжение по величине остается практически неизменным, поэтому противо-э.д.с. Е1 первичной обмотки при нагрузке не изменится, она будет такой же, как при холостом ходе. Следовательно, останутся без изменения намагничивающий ток Iх и вторичная э.д.с. Е2. Ввиду этого при заданном не зависящем от нагрузки напряжении первичной обмотки U1 величины первичной э.д.с. Е2 основного потока Ф, тока холостого хода Iх и э.д.с. вторичной обмотки Е2 остаются при нагрузке

Рис.8 Нагрузочный режим трансформатора такими же, как при холостом ходе.

Аналогично закону равновесия э.д.с. магнитодвижущая сила, действующая в магнитной цепи, всегда уравновешивается обратной м.д.с. этой цепи. При холостом ходе м.д.с. Iхw1 первичной обмотки затрачивается в основном на создание основного магнитного потока Ф в магнитопроводе. При нагрузке же первичная м.д.с. I1w1 должна уравновесить вторичную м.д.с. I2w2 обусловленную током нагрузки и направленную встречно, и создать м.д.с. Iхw1 вызывающую в цепи основной магнитный поток Ф. Потоками рассеяния первичной и вторичной обмоток ввиду их небольшой величины по сравнению с основным потоком Ф можно пренебречь и сказать, что при нагрузке трансформатора первичные ампервитки I1wl равны сумме вторичных ампервитков I2w2 и намагничивающих ампервитков Iхw1 т. е.



Точки над обозначениями показывают, что токи являются векторными величинами и складываются геометрически (с учетом сдвига токов по фазе в цепи с индуктивными и активными сопротивлениями). Потери в трансформаторе при нагрузке состоят из потерь в стали (холостого хода) и нагрузоч-

ных потерь, представляющих собой потери в сопротивлениях обмоток ВН и НН. К нагрузочным потерям относятся также потери в стенках бака, ярмовых балках и других металлических частях трансформатора, вызванные замыкающимися через них потоками рассеяния. Эти потери, обусловленные перемагничиванием металлических частей и возникновением в них вихревых токов, называют потерями от рассеяния или добавочными потерями.
^ 6.4. Коэффициент полезного действия трансформатора
При нормальной работе трансформатора под нагрузкой имеют место потери энергии в стали и обмотках (холостого хода и нагрузочные). Зная величину потерь холостого хода и к. з., а также мощность, выдаваемую трансформатором в сеть, можно определить его КПД и судить об экономичности. КПД в процентах определяется выражением



где Р1 – мощность, потребляемая первичной обмоткой, кВт;

Р2 – мощность, выдаваемая трансформатором во вторичную сеть, кВт.

Так как мощность, подводимая к трансформатору, равна снимаемой мощности Р2 плюс потери в трансформаторе, то выражение для КПД примет вид



где Рк – потери к. з. (нагрузочные), кВт; Рх – потери холостого хода (потери в стали).

Трансформаторы имеют сравнительно высокий КПД; в зависимости от номинальной мощности и нагрузки он равен 98,5 – 99,6 %.

^ 6.5. Условное обозначения. Схемы и группы соединения обмоток трансформаторов

В Государственном стандарте на силовые трансформаторы (ГОСТ 11677—75) установлены обозначения начал и концов обмоток и их ответвлений.

Начала фазных обмоток ВН трехфазных трансформаторов обозначают прописными латинскими буквами А, В, С, концы – буквами X, Y, Z. Чередование фаз А, В, С принято считать слева направо, если смотреть со стороны отводов ВН. Начала обмоток НН обозначают строчными латинскими буквами а, b, с, концы х, у, z.

Для трехобмоточных трансформаторов начала обмоток среднего напряжения СН обозначают буквами Ат, Вт, Ст, концы – буквами Хт, Ут, Zm. Выводы от нейтрали обозначают 0 и 0m. Обмотки однофазных трансформаторов обозначают так же, как первых фаз трехфазных трансформаторов: А–Х, Ат –Хт, а – х.

Обмотки трехфазных трансформаторов могут быть соединены в звезду, треугольник или зигзаг. Соответственно эти схемы обозначают значками Y, ∆ и буквами У, Д и Z. При выводе от нейтрали звезды или зигзага ответвления (отвода) к буквенным обозначениям добавляют букву н (Ун, Zн).

По ГОСТ 11677—75 обмотки ВН и НН трансформаторов соединяют в следующие схемы и группы:

  1. Обмотки трехфазных двухобмоточных трансформаторов У/Ун-0, У/Д-11, Ун/Д-11, У/Zн-11, Д/Ун-11 и Д/Д-0 (условное графическое обозначение схем и диаграмм векторов напряжений показано на (рис.9,а);

2. Обмотки однофазных двухобмоточных трансформаторов – 1/1-0 (рис.9,б);

  1. Обмотки трехфазных трехобмоточных трансформаторов Ун /Ун / Д-0-11 и Ун /Д/Д-11-11 (рис.9,в).



Рис.9. Схемы и группы соединения трансформаторов
^ 6.6. Работа силовых трансформаторов
Работа силовых трансформаторов в условиях эксплуатации
Силовые трансформаторы являются одним из наиболее ответственных звеньев энергетического обслуживания. От их работы зависит бесперебойное снабжение потребителей электрической энергией. Главное место в передаче и распределении электроэнергии занимают масляные силовые трансформаторы. Большинство из них работают не обособленно, а параллельно с другими трансформаторами.

Для надежной и экономичной работы трансформаторы должны отвечать ряду технических требований: удовлетворять условиям параллельной работы; не перегреваться выше допустимых пределов; выдерживать превышения напряжения в допустимых пределах и внешние короткие замыкания при обусловленных значениях кратности и длительности тока; обеспечивать регулирование напряжения.
^ Параллельная работа трансформаторов
Под параллельной работой трансформаторов понимают работу нескольких трансформаторов на общую сеть при параллельном соединении их первичных и вторичных обмоток. Параллельная работа трансформаторов более экономична, чем раздельная, и создаёт некоторый резерв мощности. Чтобы трансформаторы могли работать параллельно, они должны отвечать ряду технических требований, основными из которых являются: равенство первичных и вторичных напряжений, а следовательно, и коэффициентов трансформации; равенство напряжений короткого замыкания; одинаковость групп соединения обмоток.
^ Нагревание трансформаторов
Повышение температуры трансформатора и его отдельных узлов при нагрузке сверх допустимой приводит к сокращению срока службы трансформатора, а в отдельных случаях – к аварийному выходу его из работы. Из применяемых в трансформаторах изоляционных материалов одним из наименее нагревостойких является кабельная бумага. Наибольшая температура, которую она может длительно выдерживать в масле без существенного снижения своих изоляционных качеств, 105 0С. По нагревостойкости кабельная бумага относится к классу А. Повышение температуры трансформаторного масла сверх 950С приводит к его интенсивной порче, снижению теплоотводящих и изоляционных качеств.

В сухих трансформаторах наибольшее превышение температуры обмоток над температурой охлаждающей среды при применении изоляционных материалов классов нагревостойкости A, E, B, F и H не должно превосходить соответственно 60, 75, 80, 100, 125 0С.

Допустимые превышения температуры приняты при условии, что максимальная температура охлаждающего воздуха не должна превышать 40 0С. Исходя из наибольших допустимых превышений температуры обмоток и магнитопровода за наивысшую расчетную температуру обмоток масляных трансформаторов принимают 65 0С+40 0С=105 0С, магнитопровода (на поверхности) 75 0С+40 0С =1150С.

Поддержание температуры в пределах допустимой у масляных трансформаторов малой мощности (порядка 25 кВА) достигается путем рассеяния тепла в окружающую среду гладкими стенками бака. У трансформаторов большей мощности приходится искусственно увеличивать охлаждающую поверхность бака и применять специальные охладители.
Перенапряжения
При нормальной работе трансформаторов их изоляция находится под рабочим напряжением сети. Но в сети, к которой они подключены, напряжение, хотя и кратковременно, может значительно превысить номинальное. Повышение напряжения на зажимах трансформатора до опасного для его изоляции, называют перенапряжением. Перенапряжения делят на внутренние и внешние.

К внутренним, или коммутационным, относят перенапряжения, возникающие при изменении режима работы трансформатора или системы, в которой он работает, например при аварийных к. з., отключении и включении трансформаторов, линий с большой индуктивностью и емкостью и т.д. Причиной такого перенапряжения служит резкое изменение электромагнитных и электрических полей, которые при нормальной работе уравновешенны; в случае внезапного изменения режима их равновесие скачкообразно нарушается и приводит к опасному для изоляции повышению напряжения.

К внешним перенапряжениям относят атмосферные; они возникают в результате действия грозовых разрядов. Если грозовой разряд происходит в непосредственной близости от трансформатора или линии, к которой он подключен, то перенапряжение возникает вследствие индуктивного влияния тока и заряда молнии. Такое перенапряжение называют индуктированным. Наиболее опасным для трансформаторов атмосферным перенапряжением является непосредственный удар молнии в линию или опору.

Под действием различного рода перенапряжений в трансформаторах возникает сложный электромагнитный процесс, приводящий к перенапряжениям между элементами обмоток внутри трансформатора. Их величина может во много раз превзойти рабочее напряжение. Поэтому каждый трансформатор в зависимости от его номинального напряжения и условий работы в электрической системе должен выдерживать некоторое перенапряжение.

Все трансформаторы имеют стандартные классы напряжения: 3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500 и 750 кВ (ГОСТ 721 – 74). Величина или уровень допускаемых перенапряжений на зажимах трансформатора определяется его классом напряжения.
^ Сверхтоки и динамические усилия
Помимо перенапряжений при изменении режимов работы и особенно при внезапных к. з. в обмотках возникают токи, величина которых во много раз превосходит рабочие. Эти токи называются сверхтокам. В момент включения трансформатора в сеть на холостую работу ток включения может превышать номинальный в 6 – 8 раз.

Включение трансформатора на к. з. вызывает сверхток, величина которого может превысить рабочий ток в 35 раз и более. При прохождении такого тока по обмоткам возникают механические усилия. Между витками в каждой обмотке действуют силы притяжения, так как токи в витках имеют одинаковое направление.

Усилия, действующие между концентрически расположенными обмотками разных напряжений, направлены противоположно, эти силы стремятся оттолкнуть обмотки друг от друга; наружная обмотка будет растягиваться и стремиться разорваться, внутренняя – сжиматься.

Для предотвращения механического разрушения обмоток в трансформаторах обмотки пресссуют, обеспечивая надежное их закрепление. Согласно ГОСТ 11677 – 75 все силовые трансформаторы должны выдерживать без повреждений и остаточных деформаций внезапные сквозные (внешние) к. з. Допустимая длительность протекания тока к. з. и кратность установивше-

гося тока к. з. указаны в стандартах и технических условиях. Наибольшая допускаемая продолжительность к. з. на зажимах трансформатора должна составлять несколько секунд.

Т.о., трансформатор должен удовлетворять определенным требованиям в отношении надежности и прежде всего должен быть грузоупорен, динамически и термически устойчив.
^ 6.7. Устройство трансформаторов. Общие сведения
Конструктивная форма трансформатора зависит от его назначения и области применения. Однако каждый трансформатор имеет одни и те же главные конструктивные элементы – магнитопровод и обмотки.

В зависимости от класса напряжения обмотки ВН и мощности силовые трансформаторы и автотрансформаторы условно делят на семь габаритов.
Таблица 3. Классификация силовых трансформаторов общего назначения по габаритам


Номера

габаритов

Номинальная мощность, кВА

Класс напряжения, кВ

I

16 – 100

6 и 10

II

125 – 630

6; 10 и 35

III

1000 – 6300

6; 10 и 35

IV

10000 – 80000

2500 – 80000

До 40000

35

110

150 и 220

V

100000 – 400000

63000 – 320000

400000 и выше

110

150 и 220

150 и 220

VI

Все трансформаторы и автотрансформаторы классов напряжения 330 и 500 кВ




VII

Все трансформаторы и автотрансформаторы классов напряжения 750 и выше





Трансформаторы, имеющие мощность или напряжение, не соответствующие стандартной шкале, относят к габариту и группе ближайшей стандартной мощности или напряжения.
Типы трансформаторов
Каждому типу трансформаторов присваивают обозначение, которое состоит из букв и цифр. Буквы в обозначении типов маслонаполненных и сухих трансформаторов, обозначают:

О – однофазное исполнение;

Т – трехфазное исполнение;

Н – регулирование напряжение под нагрузкой;

А – автотрансформаторное соединение обмоток;

Р – с расщепленными обмотками;

Г – грозоупорное исполнение (в результате специальной емкостной защиты обмоток);

С – сухое исполнение;

М – масляное охлаждение с естественной циркуляцией масла внутри бака и воздуха снаружи;

Д – масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла;

ДЦ – масляное охлаждение с дутьем и с принудительной циркуляцией масла;

МВ – масляно-водяное охлаждение с естественной циркуляцией масла и воды;

Ц – масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла и воды.

Вторичное употребление буквы Т в обозначении типа трехфазного трансформатора или ее применение для обозначения однофазного показывает, что трансформатор трехобмоточный.

Цифры в числителе показывают мощность трансформатора в кВА, в знаменателе – класс напряжения обмотки ВН в кВ.

Например, ТМ-400/10 – трехфазный трансформатор, масляное охлаждение с естественной циркуляцией, мощность 400 кВА, класс напряжения 10 кВ; ТДТГ-20000/110 – трехфазный транс-

форматор, с дутьевым охлаждением, трехобмоточный, грозоупорное исполнение, мощность 20000 кВА, класс напряжении 110 кВ.

Согласно шкале мощностей трансформаторов и автотрансформаторов номинальные мощности в кВА трехфазных трансформаторов и автотрансформаторов должны соответствовать ряду:


10

100

1000

10000

100000

1000000

125000



16

160

1600

16000

160000



200000



25

250

2500

25000

250000




32000

320000



40

400

4000

40000

400000



500000



63

630

6300

63000

630000




80000

800000




Основными частями трансформатора являются: магнитопровод, обмотки, переключатель, вводы, отводы, изоляция, бак, охладители, вспомогательное оборудование и аппаратура, защитные и контрольно-измерительные устройства.

Магнитопровод представляет собой магнитную систему трансформатора, собранную из пластин электротехнической стали. Он предназначен для концентрации основного магнитного потока, сцепленного с обмотками. Состоит из стержней, на которых расположены обмотки, и ярм, служащих для замыкания магнитной цепи. Пластины изолированы друг от друга пленкой жаростойкого покрытия или лака либо сочетанием жаростойкой или лаковой пленок. Различают броневые и стержневые магнитопроводы.



Рис.10 Принципиальная схема трехфазного Рис.11. Магнитопровод трехфазного трансформатора:

трансформатора с симметричным 1 – стержни, 2 – верхнее ярмо, 3 – нижнее ярмо

магнитопроводом
Обмотки, размещенные на стержнях трехстержневого магнитопровода, называют фазными обмотками трансформатора. Их соединение в трехфазные схемы дает трехфазный трансформатор.

Обмотки масляных силовых трансформаторов I и II габаритов выполняют из алюминиевых обмоточных проводов АПБ, III – VII – из медных ПБ. Толщину изоляции обмоточных проводов принято указывать на обе стороны. Ее выбирают в зависимости от напряжения: для обмоток трансформаторов с напряжением до 35 кВ обычно берут нормальную толщину изоляции – 0,45 мм, для класса 110 кВ – 1,35 – 2 мм, для более высоких напряжений – еще больше. Кроме проводов в устройство обмоток входят изоляционные детали и материалы. Обмотки отличаются друг от друга типом, количеством витков, поперечным сечением и маркой провода, направлением намотки, изоляционными расстояниями и толщиной витковой изоляции. Чем больше напряжение трансформатора, тем больше количество витков; с увеличением мощности возрастают сечения проводов и размеры обмоток. Обмотки НН и ВН располагают на стрежнях магнитопроводов концентрически: обмотку НН внутри, обмотку ВН снаружи (в специальных трансформаторах иногда наоборот). Между ними устанавливают изоляционные цилиндры.

Переключатель служит для изменения напряжения силовых трансформаторов, путем регулирования числа витков в обмотках, т.е. изменением коэффициента трансформации путем переключения регулировочных ответвлений обмоток. Переключающие устройства, предназначенные для переключения ответвлений обмотки одной фазы, называется однофазными. Если переключение ответвлений трехфазного трансформатора осуществляется одним переключателем, его называют трехфазным.

Для соединения концов обмоток между собой и с вводами, подключения регулировочных ответвлений к переключателям и других соединений внутри трансформатора применяют провода

называемые отводами. Отводы, служащие для соединения обмоток с вводами, называют линейными или основными; соединяющие переключатель с обмотками – регулировочными. Отводы изготовляются из медных и алюминиевых проводников, которые бывают в виде шин, прутков и гибкого кабеля. Отводы диаметром до 5,2 мм для напряжений 6 – 35 кВ изолируют кабельной бумагой.

Для вывода концов обмоток из трансформатора наружу и подключения к сети служат вводы – фарфоровые проходные изоляторы, через внутреннюю полость которых проходит токоведущий стержень. Вводы устанавливают на крышке или, реже, на боковой стенке бака. Внутри трансформатора ввод соединяют с обмоткой, снаружи верхний конец ввода имеет зажим для присоединения к сети. Вводы изготовляют на напряжение: 0,5; 1; 3; 6 – 10; 20; 35; 110; 220; 330; 500 и 750 кВ. При работе обмотки и другие токоведущие части трансформатора находятся под рабочим напряжением сети. В процессе эксплуатации они подвергаются также различного рода электрическим перенапряжениям. Поэтому все токоведущие части трансформатора должны быть надежно изолированы друг от друга и от заземленных деталей. Изоляцию маслонаполненных трансформаторов делят на внутреннюю и внешнюю. К внутренней, относят изоляцию, расположенную внутри бака (в масле), к внешней – изоляцию, находящуюся вне бака (в воздухе).

Различают следующие элементы внутренней изоляции: главную изоляцию обмоток; продольную изоляцию обмоток; изоляцию обмоток, переключающих устройств, отводов относительно бака и других заземленных частей. Главной изоляцией обмоток называют такую, которая изолирует обмотки друг от друга и от заземленных частей остова. Продольная изоляция обмотки включает в себя витковую изоляцию, изоляцию между катушками или дисками, между элементами емкостной защиты и между слоями обмотки. В витковую изоляцию входит толщина изоляции обмоточного провода. Изоляция между катушками обеспечивается масляным каналом, образованным изоляционными прокладками. Изоляция обмоток, переключающих устройств и отводов относительно бака и других заземленных частей состоит из твердой изоляции и масляных промежутков. При номинальных напряжениях 6 – 10 кВ промежуток от обмотки до стенки бака по маслу должен быть не менее 25 мм, от отвода до стенки бака при толщине изоляции на отводе 2 мм на сторону изоляционный промежуток должен быть не менее 10 мм.

К внешней изоляции трансформатора относится изоляция вне бака трансформатора. Она включает промежутки между токоведущими частями вводов и расстояние от вводов до заземленных частей бака и его устройств. Изоляционные промежутки выбирают по нормам изоляционных расстояний в воздухе. При напряжении 10 кВ минимальное расстояние между вводами 110 мм. Примерно то же расстояние принимают между вводами и заземленными частями (предохранительной трубой, расширителем и др.). На практике эти промежутки увеличивают на 10 -15 мм, учитывая возможные отклонения размеров при сборке.

Бак – это резервуар овальной или прямоугольной формы, изготовленный из стальных листов и предназначенный для установки активной части. В верхней части бак трансформатора имеет раму с отверстиями для крепления крышки. Крышка закрывает бак и служит основанием для установки расширителя, вводов, привода переключателя, рымов и других устройств. Для передвижения трансформаторов баки снабжены транспортными тележками или каретками с катками.


Рис.12. Крышка трансформатора ТМ-400/10 (вид сверху):

1 – отверстие для соединения с расширителем, 2 – рым, 3 – ввод ВН, 4 – переключатель, 5 – кран, 6 – термометр, 7 – пробивной предохранитель, 8 – нулевой ввод НН, 9 – линейный ввод НН, 10 – крышка,

11 – место установки расширителя

С изменением электрической нагрузки и температуры окружающего воздуха изменяется температура масла в трансформаторе. При одной и той же нагрузке летом температура масла выше, зимой – ниже. Колебания температуры вызывают изменение объема масла в баке.

Чтобы бак трансформатора всегда был заполнен маслом, на трансформаторах класса напряжения 6 кВ и выше, мощностью 25 кВА и более устанавливают расширитель. Расширитель – это металлический сосуд, обычно цилиндрической формы, сообщающийся с баком трансформатора. Емкость расширителя должна быть такой, чтобы при всех режимах работы трансформатора от отключенного до номинальной нагрузки и при колебаниях температуры окружающего воздуха от -45 до +40 ºС в нем было масло. Емкость расширителя должна составлять 8 – 10 % объема масла, находящегося в баке трансформатора. На одной из торцевых стенок расширителя установлен маслоуказатель и нанесены краской три горизонтальные черты с контрольными цифрами -45, +15 и +40 ºС. Это означает, что в неработающем трансформаторе уровни масла, отмеченные черточками, должны соответствовать указанным температурам окружающего воздуха.
^ 6.8. Испытания трансформаторов
Все виды испытаний трансформаторов можно подразделить на предварительные, промежуточные и контрольные.

Предварительные испытания производят в том случае, если трансформатор выведен в плановый ремонт (ревизию) или вышел из строя. Эти испытания проводят до вскрытия активной части. В процессе их определяют характер повреждения и уточняют, нужно ли сушить трансформатор. В объем этих испытаний входят: испытания трансформаторного масла; измерение сопротивления активной стали магнитопровода; измерение сопротивления обмоток постоянному току; измерение изоляционных характеристик.

^ Промежуточные испытания выполняют в процессе ремонта, когда трансформатор разобран. Перечень испытаний и измерений при этом зависит от объема работ.

Контрольные испытания производят, когда трансформатор отремонтирован и собран. Основные контрольные испытания: 1) испытание трансформаторного масла; 2) измерение сопротивления изоляции; 3) измерение характеристик, определяющих степень увлажненности изоляции; 4) испытание главной изоляции приложенным напряжением; 5) измерение омического сопротивления обмоток.
^ Испытание трансформаторного масла на пробой
Трансформаторное масло является продуктом перегонки нефти. В трансформаторах его используют в качестве изоляционного и теплопроводного материала. Масло не должно содержать влагу, механические примеси, смолообразующие и другие вещества, не обладающие изоляционными свойствами. Влага и загрязнения резко снижают его электрическую прочность. Масло, из которого удалена вода, называют сухим.

Испытание трансформаторного масла на пробой производят в маслопробойном аппарате. Масло заливают в стандартный зарядник маслопробойного аппарата, представляющий собой специальный фарфоровый сосуд, в который вмонтированы два плоских электрода и латунные токоведущие стержни. К ним подводится высокое напряжение от встроенного в аппарат повышающего регулировочного трансформатора. Всего делают шесть пробоев с интервалами 10 минут. Первый пробой не считают. Среднее арифметическое пробивного напряжения остальных пяти пробоев принимают за пробивное напряжение масла. Пробивное напряжение должно соответствовать нормам, которые установлены в зависимости от номинального напряжения трансформатора и вида масла.
Таблица 4. Нормы пробивного напряжения трансформаторного масла, кВ


Вид масла

Номинальное напряжение трансформатора, кВ

до 15

выше 15 до 35

от 60 до 220

330 и выше

Свежее сухое

25

30

40

50

Эксплуатационное

20

25

35

45

^ Измерение сопротивления изоляции
Измерение сопротивления изоляции трансформатора позволяет выявить ее качество и, главным образом, увлажненность, а также грубые дефекты, чтобы предотвратить повреждение изоляции при последующих испытаниях трансформатора повышенным напряжением. Сопротивление изоляции измеряют мегомметром. Мегомметр состоит из источника питания и измерительной системы. Источником тока в нем служит встроенный генератор постоянного тока, который приводится в действие от руки.

Сопротивление изоляции трансформатора измеряют между соединенными одна с другой обмотками и заземленным баком (землей) и каждой из них относительно бака при заземленной свободной обмотке. Так, для двухобмоточного трансформатора производят три измерения:

  1. между обмоткой ВН и баком при заземленной обмотке НН;

  2. между обмоткой НН и баком при заземленной обмотке ВН;

  3. между соединенными одна с другой обмотками ВН и НН и баком.

Схему измерения сокращенно записывают: ВН – бак, НН; НН – бак, ВН; ВН + НН – бак.

При измерении сопротивления изоляции токоведущей части относительно земли соблюдают следующий порядок: к зажимам мегомметра «земля» и «линия» подсоединяют два гибких провода с хорошей изоляцией. Свободные концы проводов должны иметь металлические наконечники с изолированными ручками. Касаясь наконечником «Земля» бака трансформатора (который при этом должен быть заземлен), а другим наконечником – токоведущего стержня или провода, соединенного с испытуемой обмоткой, доводят частоту вращения рукоятки до величины, указанной в паспорте мегомметра (обычно 120 об/мин). Спустя 60 с от начала вращения рукояти на шкале прибора отсчитывают значение сопротивление изоляции. Величину 60-секундного сопротивления изоляции обозначают R60´´.

При измерении сопротивления изоляции между обмотками концы прибора подсоединяют прямо к ним. Величина сопротивления изоляции зависит от ее температуры, поэтому при испытании измеряют температуру. У масляных трансформаторов условно за температуру изоляции применяют температуру масла под крышкой. Абсолютное значение изоляции не всегда характеризует степень увлажненности трансформатора, поэтому дополнительной характеристикой служит коэффициент абсорбции Кабс, который представляет собой отношение значений 60-секундного сопротивления изоляции к 15-секундному.
Таблица 5. Наименьшие допустимые значения сопротивления изоляции R60´´ обмоток в трансформаторном масле, МОм


Класс напряжений и мощность трансформатора

Температура обмоток, 0С

10

20

30

40

50

60

70

До 35 кВ включительно независимо от мощности

450

300

200

130

90

60

40

110 кВ независимо от мощности

900

600

400

260

180

120

80


Для неувлажненных силовых трансформаторов коэффициент абсорбции при температуре 10 – 30 0С должен быть не ниже 1,3.

Перед измерением сопротивления изоляции трансформатора его вводы тщательно обтирают сухими салфетками. Работая с мегомметром, соблюдают правила техники безопасности. Обмотки обладают значительной электрической емкостью, поэтому можно касаться руками токоведущих частей только после снятия с них электрического разряда. Для разряда токоведущие части соединяют с заземленным корпусом.
^ Испытание изоляции приложенным повышенным напряжением
Приложенным напряжением проверяют электрическую прочность изоляции между обмотками разных напряжений (ВН, НН) и каждой из них относительно заземленных частей трансформатора. Эти испытания часто называют испытанием главной изоляции трансформатора.

Испытание заключается в том, что от постороннего источника переменного тока через специальный испытательный трансформатор подают напряжение на испытуемую обмотку трансформатора. При этом один провод от испытательного трансформатора подключают к соединенным между собой вводам испытуемой обмотки, а другой соединяют с заземленным баком. Вводы второй обмотки испытуемого трансформатора соединяют между собой и заземляют вместе с корпусом. Напряжение плавно повышают от нуля до испытательного. Если в течение 1 минуты с момента подачи испытательного напряжения амперметр не показывает увеличения тока, а вольтметр – снижения напряжения и внутри трансформатора не наблюдается разрядов (потрескиваний), то напряжение плавно снижают до нуля и считают, что трансформатор испытание выдержал. Также испытывают вторую обмотку.

Обычно сначала испытывают НН, а затем ВН. Пробои и частичные разряды при испытаниях сопровождаются звуковыми явлениями и скачкообразными изменениями показаний приборов. Звонкий звук указывает на пробой масляного промежутка. Пробой твердой изоляции, как правило, сопровождается глухим звуком.

Величина испытательного напряжения зависит от номинального напряжения и типа трансформатора. При испытании трансформаторов, прошедших ревизию, величины напряжений, указанные в таблице, уменьшают на 10 %.
Таблица 6. Величины напряжений, кВ, для испытания главной изоляции трансформаторов


Вид

трансформатора

Класс напряжения трансформатора, кВ

до 0,69

3

6

10

15

35

110

Маслонаполненный

5

18

25

35

45

85

200

Сухой

3

10

16

23

37






^ Испытание изоляции индуктированным напряжением
Электрическую прочность изоляции между витками, слоями, катушками, секциями и фазами проверяют индуктированным напряжением. К одной из обмоток (обычно к обмотке НН) подводят переменное напряжение, а другую обмотку оставляют свободной. Для контроля напряжений и токов со стороны питания подключены амперметры и вольтметр с переключателем. Напряжение подают от генератора, плавно повышают его от нуля до величины испытательного, в течение 1 мин выдерживают, а затем плавно снижают до нуля. За испытательное для трансформаторов с магнитопроводами безшпилечной конструкции принимают напряжение, равное 130 % номинального при частоте 50 Гц, с магнитопроводами шпилечной конструкции – 115 % номинального. Если в процессе испытания и наблюдений толчков тока нет, напряжения фаз симметричны, нет выделений дыма и газа, нет потрескиваний, то считают, трансформатор испытание выдержал.

7. Литература


  1. Волчков К.К., Козлов В.А. «Эксплуатация сооружений городской электрической сети». Л.,

«Энергия», 1979.

  1. Худяков З.И. «Ремонт трансформаторов». М., «Высшая школа», 1977.
1   2



Скачать файл (666.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации