Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

РАСЧЕТ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

РАСЧЕТ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Классический теоретический расчет трансформатора достаточно сложен Для его выполнения необходимо знать такие характеристики, как магнитная проницаемость используемых для сердечника пластин трансформаторной стали, длина магнитных силовых линий в сердечнике, средняя длина витка обмотки и другие параметры Профессиональному разработчику НИИ все эти параметры известны, так как он обладает сертификатами применяемых в трансформаторе материалов Радиолюбитель же вынужден использовать для трансформатора совершенно случайно попавший к нему сердечник, характеристики которого ему неизвестны

По указанной причине для расчета трансформатора предлагается эмпирический метод, многократно проверенный радиолюбителями и основанный на практическом опыте Расчет элементарно прост и требует лишь знания простейших основ арифметикиПринцип действия трансформатора

Рис 61 Трансформатор: а – общий вид б – условное обозначение

Трансформатор был изобретен П Н Яблочковым в 1876 году Устройство трансформатора показано на рис 61а, а его схематическое обозначение – на рис 616

Трансформатор состоит из стального сердечника и обмоток, намотанных изолированным обмоточным проводом

Сердечник собирается из тонких пластин специальной электротехнической стали для снижения потерь энергии

Обмотка, предназначенная для подключения к сети переменного тока, называется первичной Нагрузка подключается к вторичной обмотке, которых в трансформаторе может быть несколько Номера обмоток обычно проставляются римскими цифрами Часто обмоткам присваивают номера их выводов

Работа трансформатора основана на магнитном свойстве электрического тока При подключении концов первичной обмотки к электросети по этой обмотке протекает переменный ток, который создает вокруг ее витков и в сердечнике трансформатора переменное магнитное поле Пронизывая витки вторичной обмотки, переменное магнитное поле индуцирует в них ЭДС Соотношение количества витков первичной и вторичной обмоток определяет получаемое напряжение на выходе трансформатора Если количество витков вторичной обмотки больше, чем первичной, выходное напряжение трансформатора будет больше напряжения сети Такая обмотка называется повышающей Если же вторичная обмотка содержит меньше витков, чем первичная, выходное напряжение окажется меньше сетевого (понижающая обмотка)

Трансформатор – это пассивный преобразователь энергии Его коэффициент полезного действия (КПД) всегда меньше единицы Это означает, что мощность, потребляемая нагрузкой, которая подключена к вторичной обмотке трансформатора, меньше, чем мощность, потребляемая нагруженным трансформатором от сети Известно, что мощность равна произведению силы тока на напряжение, следовательно, в повышающих обмотках сила тока меньше, а в понижающих – больше силы тока, потребляемого трансформатором от сети

Параметры и характеристики трансформатора

Два разных трансформатора при одинаковом напряжении сети могут быть рассчитаны на получение одинаковых напряжений вторичных обмоток Но если нагрузка первого трансформатора потребляет большой ток, а второго – маленький, значит, первый трансформатор характеризуется по сравнению со вторым большей мощностью Чем больше сила тока в обмотках трансформатора, тем больше и магнитный поток в его сердечнике, поэтому сердечник должен быть толще Кроме того, чем больше сила тока в обмотке, тем более толстым проводом она должна быть намотана, а это требует увеличения окна сердечника Поэтому габариты трансформатора зависят от его мощности И наоборот, сердечник определенного размера пригоден для изготовления трансформатора только до определенной мощности, которая называется габаритной мощностью трансформатора

Количество витков вторичной обмотки трансформатора определяет напряжение на ее выводах Но это напряжение зависит также и от количества витков первичной обмотки При определенном значении напряжения питания первичной обмотки напряжение вторичной зависит от отношения количества витков вторичной обмотки к количеству витков первичной Это отношение и называется коэффициентом трансформации

Если напряжение на вторичной обмотке зависит от коэффициента трансформации, можно ли выбирать количество витков одной из обмоток, например первичной, произвольно Оказывается, нельзя Дело в том, что чем меньше габариты сердечника, тем больше должно быть количество витков каждой обмотки Поэтому размеру сердечника трансформатора соответствует вполне определенное количество витков его обмоток, приходящееся на один вольт напряжения, меньше которого брать нельзя Эта характеристика называется количеством витков на один вольт

Как и всякий преобразователь энергии, трансформатор обладает коэффициентом полезного действия – отношением мощности, потребляемой нагрузкой трансформатора, к мощности, которую нагруженный трансформатор потребляет от сети

КПД маломощных трансформаторов, которые обычно применяются для питания бытовой электронной аппаратуры, колеблется в пределах от 0,8 до 0,95 Более высокие значения имеют трансформаторы большей мощности

Электрический расчет трансформатора

Прежде чем начать электрический расчет силового трансформатора, необходимо сформулировать требования, которым он должен удовлетворять Они и будут являться исходными данными для расчета Технические требования к трансформатору определяются также путем расчета, в результате которого определяются те напряжения и токи, которые должны быть обеспечены вторичными обмотками Поэтому перед расчетом трансформатора производится расчет выпрямителя для определения напряжений каждой из вторичных обмоток и потребляемых от этих обмоток токов Если же напряжения и токи каждой из обмоток трансформатора уже известны, то они и являются техническими требованиями к трансформатору

Для определения габаритной мощности трансформатора необходимо определить мощности, потребляемые от каждой вторичной обмотки, и сложить их, учитывая также КПД трансформатора Мощность, потребляемую от любой обмотки, определяют умножением напряжения между выводами этой обмотки на силу потребляемого от нее тока:

где Р – мощность, потребляемая от обмотки, Вт

U – эффективное значение напряжения, снимаемого с этой обмотки, В

I – эффективное значение силы тока, протекающего в этой же обмотке, А

Суммарная мощность, потребляемая, например, тремя вторичными обмотками, вычисляется по формуле:

Для определения габаритной мощности трансформатора полученное значение суммарной мощности Ps нужно разделить на КПД трансформатора:

где Рг – габаритная мощность трансформатора

Читайте так же:
Как называются высокие ботинки на шнуровке

η – КПД трансформатора

Заранее рассчитать КПД трансформатора нельзя, так как для этого нужно знать величину потерь энергии в обмотках и в сердечнике, которые зависят от параметров самих обмоток (диаметры проводов и их длина) и параметров сердечника (длина магнитной силовой линии и марка стали) И те и другие параметры становятся известны только после расчета трансформатора Поэтому с достаточной для практического расчета точностью КПД трансформатора можно определить из табл 61

7 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов.

Цель лекции:

· ознакомление с принципами выбора количества силовых трансформаторов для обеспечения электроэнергией потребителей цеха,

· ознакомление со шкалой номинальных мощностей трансформаторов,

· определение требуемой мощности силовых трансформаторов.

Рекомендуемые файлы

1. Выбор числа трансформаторов.

Правильный выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях промышленных предприятий является одним из важных вопросов электроснабжения и построения рациональных сетей. В нормальных условиях трансформаторы должны обеспечивать питание всех потребителей предприятия при их номинальной нагрузке.

Число трансформаторов на подстанции определяется требованием надёжности электроснабжения. С таким подходом наилучшим является вариант с установкой двух трансформаторов, обеспечивающий бесперебойное электроснабжение потребителей цеха любых категорий. Однако если в цехе установлены приёмники только II и III категории, то более экономичными, обычно, являются однотрансформаторные подстанции. При проектировании внутризаводских сетей установка однотрансформаторных подстанций выполняется в том случае, когда обеспечивается резервирование потребителей по сети низкого напряжения, а также когда возможна замена повреждённого трансформатора в течение нормируемого времени.

Описание: Тр-ры

Рис. 6.1 Схемы электроснабжения цеха с одним (а), и двумя (б) трансформаторами

Двухтрансформаторные подстанции применяются при значительном числе потребителей II категории, либо при наличии потребителей I категории. Кроме того, двухтрансформаторные подстанции целесообразны при неравномерном суточном и годовом графике нагрузки предприятия, при сезонном режиме работы при значительной разницей нагрузки в сменах. Тогда при снижении нагрузки один из трансформаторов отключается.

Задача выбора количества трансформаторов заключается в том, чтобы из двух вариантов (рис. 6.1 а и б) выбрать вариант с лучшими технико-экономическими показателями. Оптимальный вариант схемы электроснабжения выбирается на основе сравнения приведённых годовых затрат по каждому варианту:

где Cэ,i – эксплуатационные расходы i-го варианта, kн,э – нормативный коэффициент эффективности, Кi – капитальные затраты i-го варианта, Уi – убытки потребителя от перерыва электроснабжения. Следует отметить, что при варианте рис. 6.1 (а) наступает полный перерыв в электроснабжении, и здесь питание потребителей по резервной линии на напряжение 0,4 кВ не может быть принято во внимание, так как такая схема аналогична двухтрансформаторной схеме, но с худшими показателями за счёт длинной лини 0,4 кВ.

При сравнении вариантов немаловажную роль играет вопрос о перспективном развитии предприятия. Так, например, если в настоящее время в цехе имеются потребители только второй категории, то рассмотрение вариантов имеет смысл. Но если, через год планируется переоборудование производства, и в цехе появляются потребители первой категории, то необходимо, безусловно, выбирать вариант с двумя трансформаторами.

В основном, установка двух трансформаторов обеспечивает надёжное питание потребителей. Это значит, что при повреждении одного трансформатора, второй, с учётом его перегрузочной способности, обеспечивает 100 % надёжность питания в течении времени, необходимого для ремонта трансформатора.

Но, бывают случаи, когда мощность уже существующих двух трансформаторов становится недостаточной, для обеспечения питанием всех приёмников, например, при установке более мощного оборудования, изменение режима работы электроприёмников и т.п. Тогда рассматриваются варианты установки более мощных трансформаторов на подстанции, либо установки третьего трансформатора для покрытия возросшей мощности. Второй вариант кажется предпочтительней, поскольку увеличивается надёжность подстанции, отпадает необходимость реализовывать старые трансформаторы и капитальные затраты на установку третьего трансформатора, как правило, значительно меньше, чем при переоборудовании всей подстанции. Но такой вариант возможен не всегда, например, при плотной застройке территории предприятия для дополнительного трансформатора просто может не хватить места. С другой стороны, происходит значительное усложнение схемы, которое может оказаться невозможной при работе трансформаторов в параллель. Поэтому рассмотрение вариантов производится в каждом конкретном случае индивидуально.

Кроме требований надёжности при выборе числа трансформаторов следует учитывать режим работы приёмников. Так, например, при низком коэффициенте заполнения графика нагрузки бывает экономически целесообразна установка не одного, а двух трансформаторов.

На крупных трансформаторных подстанциях, ГПП, как правило, число трансформаторов выбирается не более двух. Это обусловлено, главным образом тем, что стоимость коммутационной аппаратуры на стороне высшего напряжения предприятия соизмерима со стоимостью трансформатора.

1. Параллельная работа трансформаторов.

Применение нескольких параллельно включенных трансформаторов необходимо для обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителей в случае аварийного выхода из строя какого-либо трансформатора, либо отключение его для ремонта.

Параллельная работа трансформаторов целесообразна при работе электроустановки с переменным графиком нагрузки. В этом случае при уменьшении мощности нагрузки можно отключить один трансформатор, для того, чтобы нагрузка оставшегося в работе трансформатора была близка к номинальной. При работе трансформатора с полной нагрузкой его эксплуатационные показатели будут достаточно высокими.

Параллельной работой трансформаторов называется такая работа, при которой одноимённые выводы как на первичной, так и на вторичной стороне соединены между собой. Работа трансформаторов при соединении одноимённых выводов только одной из обмоток не является параллельной работой. При нормальной параллельной работе уравнительные токи между параллельно включенными трансформаторами отсутствуют, нагрузка между трансформаторами распределяется пропорционально их мощностям, а токи нагрузки совпадают по фазе. Для обеспечения нормальной параллельной работы трансформаторов необходимо соблюсти следующие условия:

Читайте так же:
Как правильно чертить циркулем

1. Группа соединений обмоток ВН и НН трансформаторов должна быть одинакова. При несоблюдении этого требования между обмотками трансформаторов будет циркулировать ток, по величине в несколько раз превосходящий номинальные токи трансформаторов.

2. Коэффициенты трансформации линейных напряжений при холостом ходе должны быть равны. При неодинаковых коэффициентах трансформации вторичные напряжения также неодинаковы, вследствие чего между замкнутыми контурами первичных и вторичных обмоток будут также протекать большие уравнительные токи. При нагрузке большую её часть принимает на себя тот трансформатор, который имеет более высокое вторичное напряжение при холостом ходе.

3. Напряжения короткого замыкания должны быть равны. Это требование вызвано тем, что при параллельной работе трансформаторов с различными значениями напряжений короткого замыкания нагрузка распределяется между ними прямо пропорционально их номинальным мощностям и обратно пропорционально напряжениям короткого замыкания. Параллельная работа трансформаторов с разными напряжениями короткого замыкания допустима при условии, что ни один из параллельно работающих трансформаторов при этом не будет перегружен.

4. Соотношение мощностей параллельно работающих трансформаторов не должно превышать 3:1. Несоблюдение этого требования приводит к перегрузке одного (менее мощного) при недогрузке другого (более мощного) из трансформаторов, в результате чего общая мощность включенных параллельно трансформаторов окажется неиспользованной.

2. Выбор номинальной мощности трансформаторов.

Выбор мощности трансформаторов производится исходя из расчётной нагрузки объекта электроснабжения, числа часов использования максимума нагрузки, темпов роста нагрузок, допустимой перегрузки трансформаторов.

Мощность силовых трансформаторов должна обеспечивать в нормальных условиях питание всех приёмников электроэнергии. При выборе мощности трансформаторов следует добиваться наиболее целесообразного режима работы и соответствующего обеспечения резервирования питания приёмников при отключении одного из трансформаторов, причём нагрузка трансформатора в нормальных условиях не должна вызывать сокращения естественного срока службы.

Надёжность электроснабжения достигается установкой на подстанции двух трансформаторов, которые, как правило, работают раздельно.

Совокупность допустимых нагрузок, систематических или аварийных перегрузок определяет нагрузочную способность трансформаторов, в основу расчёта которой положен тепловой износ изоляции трансформаторов. Если не учитывать нагрузочную способность трансформатора, то можно необоснованно завысить выбираемую установленную мощность, что экономически нецелесообразно. Исследования показали, что систематические перегрузки трансформаторов не приводят к заметному сокращению их срока службы. Это объясняется компенсацией недоиспользования трансформатора с нагрузками ниже номинальных.

Номинальной мощностью трансформатора называют мощность, на которую он может быть нагружен непрерывно в течение всего срока службы при нормальных температурных условиях окружающей среды.

Если известны расчётная максимальная мощность объекта Sнагр и коэффициент допустимой перегрузки βдоп то номинальная мощность трансформатора:

(6.2)

Коэффициент допустимой перегрузки обычно выбирается на основе опытных данных. Рекомендуемые значения βдоп указаны в таблице 6.1.

После выбора трансформатора таким образом должна производиться проверка трансформатора по температурному режиму.

При превышении температуры окружающей среды для имеющегося графика нагрузок определяют повышенный износ изоляции и решают вопрос о допустимости этого износа. Если такой износ недопустим, то нагрузка на трансформатор должна быть уменьшена.

Расчет силового трансформатора: по мощности, нагрузке, формулы

Для правильного выбора номинальной мощности трансформатора (автотрансформатора) необходимо иметь суточный график нагрузки, из которого указана максимальная и среднесуточная активная нагрузка данной подстанции, а также продолжительность максимальной нагрузки, известны.

График позволяет судить, соответствуют ли условия эксплуатации нагрузки теоретическому сроку эксплуатации (обычно 20… 25 лет), определенному производителем.

Для относительного ресурса изоляции и (или) для относительного износа изоляции используется выражение, определяющее экспоненциальную зависимость от температуры. Относительный износ L показывает, во сколько раз износ изоляции при данной температуре больше или меньше износа при номинальной температуре. Износ изоляции с течением времени оценивается количеством обработанных часов или дней: H = Li.

В общем случае, когда температура изоляции не остается постоянной во времени, износ изоляции определяется интегралом:

Расчет и подбор силового трансформатора по мощности и количеству

В частности, среднесуточный износ утеплителя:

Расчет и подбор силового трансформатора по мощности и количеству

Влияние температуры изоляции определяет, сколько часов изоляция может работать при данной температуре, при условии, что ее износ равен нормированному износу в сутки:

Расчет и подбор силового трансформатора по мощности и количеству

При температуре ниже 80 ° C износ изоляции незначителен и им можно пренебречь. Температура хладагента обычно не равна номинальной температуре и, более того, меняется со временем. В связи с этим для упрощения расчетов используется эквивалентная температура хладагента, понимаемая как эта неизменная температура в расчетном периоде, при которой износ изоляции трансформатора будет таким же, как при изменении температуры охлаждающей среды. в тот же период.

Допускается принимать эквивалентную температуру для нескольких месяцев или года равной среднемесячной температуре или определять эквивалентные температуры по конкретным графикам зависимости эквивалентных месячных температур от среднемесячной и годовой средней, летнего эквивалента (апрель- Августа), осенне-зимней (сентябрь-март) и годовых температур от среднегодовой.

Если при выборе номинальной мощности трансформатора в однотрансформаторной подстанции исходить из условия

Расчет и подбор силового трансформатора по мощности и количеству

(где Рмакс — максимальная активная нагрузка пятого года эксплуатации; Рр — номинальная проектная мощность подстанции), то с графиком с кратковременной пиковой нагрузкой (0,5… 1,0 ч) трансформатор будет работать давно с недогрузкой. В этом случае неизбежно завышение номинальной мощности трансформатора и, как следствие, завышение установленной мощности подстанции.

В некоторых случаях более выгодно выбирать номинальную мощность трансформатора, близкую к максимальной нагрузке достаточной продолжительности с полным использованием его перегрузочной способности с учетом систематических перегрузок в нормальном режиме.

Режимы работы трансформатора

Наиболее экономичная работа трансформатора с точки зрения годовых затрат и потерь будет в том случае, если он будет работать с перегрузкой в ​​часы пик (работа имеет тенденцию работать в режиме, когда в часы пиковой нагрузки данный трансформатор не превышает его номинальных значений) власть). В реальных условиях допустимое значение нагрузки выбирается на основе кривой нагрузки и начального коэффициента нагрузки, а также зависит от температуры окружающей среды, при которой работает трансформатор.

Читайте так же:
Как ковать металл в домашних условиях

Коэффициент загрузки, или коэффициент заполнения суточного графика загрузки, почти всегда меньше единицы:

Расчет и подбор силового трансформатора по мощности и количеству

В зависимости от характера суточного графика нагрузки (начальный коэффициент нагрузки и максимальная продолжительность), эквивалентной температуры окружающей среды, постоянной времени трансформатора и типа охлаждения, согласно ГОСТ допускаются систематические перегрузки трансформаторов.

Термины и их определения

… Нейтрали обмоток автотрансформаторов и балластов 110 кВ и выше, а также трансформаторов 330 кВ и выше должны работать в режиме заземления.

допускается заземление нейтрали трансформаторов и автотрансформаторов с помощью специальных балластов.

Трансформаторы 110 и 220 кВ с испытательным напряжением нейтрали 100 и 200 кВ соответственно могут работать с заземленной нейтралью, если она защищена разрядником для защиты от перенапряжений. При обосновании расчетами допускается работа с заземленной нейтралью трансформаторов 110 кВ с испытательным напряжением нейтрали 85 кВ, защищенных разрядником для защиты от перенапряжений.

… Для каждой электроустановки в зависимости от графика нагрузки с учетом надежности электроснабжения потребителей и минимальных потерь энергии необходимо определить количество одновременно работающих трансформаторов.

В распределительных сетях напряжением до 15 кВ включительно необходимо организовать замеры нагрузок и напряжений трансформаторов в период максимальных и минимальных нагрузок. Продолжительность и периодичность измерений определяет технический менеджер топливной системы.

… Трансформаторы мощностью 1 МВ x А и выше и реакторы должны работать с системой непрерывной регенерации масла в термосифонных или адсорбционных фильтрах.

Масло в расширителе трансформатора (реакторе), а также в резервуаре или расширителе устройства РПН должно быть защищено от прямого контакта с окружающим воздухом.

Для трансформаторов и реакторов, оснащенных специальными устройствами, предотвращающими увлажнение масла, эти устройства должны быть постоянно включены, независимо от режима работы трансформатора (реактора). Работа этих устройств должна быть организована в соответствии с инструкциями производителя.

Масло в маслонаполненных изоляторах необходимо защищать от окисления и влаги.

… В случае аварийной остановки охлаждающих устройств режим работы трансформаторов определяется положениями заводской документации.

… Ремонт трансформаторов и реакторов (капитальных, токовых) и их компонентов (РПН, систем охлаждения и т.д.) осуществляется по мере необходимости, в зависимости от их технического состояния, определяемого внешними измерениями, испытаниями и осмотрами.

Сроки ремонта устанавливает технический менеджер топливной системы (электросистемы).

… Трансформатор (реактор) должен быть подключен к сети через повышение полного напряжения.

Трансформаторы, работающие в блоке с генератором, можно включить вместе с генератором, подняв напряжение с нуля.

… В случае автоматического отключения трансформатора (реактора) действием защиты от внутренних повреждений, его можно включить только после осмотра, испытаний, анализа газа, масла и устранения выявленных нарушений.

Если трансформатор (реактор) отключен защитами, действие которых не связано с его повреждением, его можно снова включить без проверок.

Раздел 1 Организация эксплуатации электроустановок

Перегрузки силовых трансформаторов

Перегрузки определяются путем преобразования заданной кривой нагрузки в тепловой эквивалент (рис. 3.5). Допустимая нагрузка трансформатора зависит от начальной нагрузки, максимальной нагрузки и ее продолжительности и характеризуется степенью перегрузки:

Расчет и подбор силового трансформатора по мощности и количеству

Расчет и подбор силового трансформатора по мощности и количеству

Допустимые систематические перегрузки трансформаторов определяются графиками нагрузочной способности трансформаторов, приведенными в таблице или графически. Коэффициент перегрузки передается как функция среднегодовой температуры воздуха / cn, типа охлаждения и мощности трансформаторов, начального коэффициента нагрузки кН и продолжительности максимальной нагрузки, эквивалентной двум часам tmax.

Для других значений tmax допустимое значение может быть определено из кривых нагрузочной способности трансформатора.

Если максимум графика нагрузки летом меньше номинальной мощности трансформатора, допускается длительная перегрузка трансформатора в 1% зимой на каждый процент недогрузки летом, но не более 15%. Общая систематическая перегрузка трансформатора не должна превышать 150%. При отсутствии систематических перегрузок допускается постоянная нагрузка трансформаторов током на 5% выше номинального при условии, что напряжение каждой из обмоток не превышает номинальное.

На трансформаторах допускается повышение напряжения выше номинального: длительно — на 5% при нагрузке не выше номинальной и на 10% при нагрузке не более 0,25 номинальной; кратковременно (до 6 часов в сутки) — на 10% при нагрузке не выше номинальной.

Дальнейшие перегрузки одной ветви из-за продолжительной недогрузки другой допускаются согласно инструкции производителя. Так, трехфазные трансформаторы с расщепленной обмоткой 110 кВ мощностью 20, 40 и 63 МВА допускают следующие относительные нагрузки: с нагрузкой одной ветви обмотки 1,2; 1.07; Нагрузки 1.05 и 1.03 другой ветви должны быть 0 соответственно; 0,7; 0,8 и 0,9.

… Коммутационные аппараты устройств РПН трансформаторов могут работать при температуре верхних слоев масла от минус 20 ° C и выше (для устройств РПН с погружным сопротивлением) и минус 45 ° С и выше (для устройств РПН с токоограничивающими реакторами, а также для коммутационных аппаратов с контактором, расположенным на опорном изоляторе вне корпуса трансформатора и оборудованных устройством искусственного нагрева).

Работа устройств РПН должна быть организована в соответствии с положениями инструкций производителя.

… При срабатывании газового реле необходимо провести внешний осмотр трансформатора (реактора) по сигналу, газ должен быть взят из реле для анализа и контроля воспламеняемости. Для обеспечения безопасности персонала при отборе газа из газового реле и выявлении причины его срабатывания трансформатор (реактор) необходимо разрядить и отключить. Время, необходимое для разряда и отключения трансформатора, должно быть сведено к минимуму.

Если газ в реле негорючий, нет признаков повреждения трансформатора (реактора) и его отключение вызвало перебои с электроэнергией, трансформатор (реактор) можно немедленно ввести в эксплуатацию до тех пор, пока не появится причина срабатывания реле уточняется газовое реле на сигнал. Продолжительность работы трансформатора (реактора) в этом случае устанавливает технический директор установки.

Читайте так же:
Как работает осциллограф кратко

По результатам газового анализа от газового реле, хроматографического анализа масла и других измерений (испытаний) необходимо установить, почему газовое реле срабатывает по сигналу, определить техническое состояние трансформатора (реактора) и возможность его нормальной работы.

… Проверки трансформаторов (реакторов) без отключения проводятся в сроки, установленные техническим руководителем завода, в зависимости от их назначения, места установки и технических условий.

… Допускается включение трансформаторов номинальной нагрузки:

с системами охлаждения М и Д при любой отрицательной температуре воздуха;

с системами охлаждения DC и C при температуре окружающего воздуха не ниже минус 25 °. При более низких температурах трансформатор необходимо предварительно нагреть, включив нагрузку примерно 0,5 номинальной без запуска системы циркуляции масла до тех пор, пока температура верхних слоев масла не достигнет минус 25 ° C, после чего необходимо активировать систему циркуляции масла. В аварийных условиях допускается включение трансформатора на полную нагрузку независимо от температуры окружающей среды;

с системой охлаждения с прямым потоком масла в обмотках трансформаторов НДЦ, НЦ по заводской инструкции.

… Профилактические испытания трансформаторов (балластов) должны выполняться в соответствии с объемом и стандартами испытаний электрооборудования и заводскими инструкциями.

Комментарии (1
Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей

Допустимые нагрузки для оборудования общего назначения

Согласно ГОСТ 14209-85 допустимые нагрузки трансформаторов в масле устанавливаются производителем оборудования. Ранее был ГОСТ 14209 — 69, который заменили указанным. Поддерживает модель для расчета нагрузки с использованием индикатора износа изоляции, точки нагрева слоев обмотки, типа диаграммы. Спасается то, что:

  • базовое значение температуры обмотки (максимальная) не превышает 98 градусов;
  • возможны аварийные перегрузки до 115 градусов;
  • максимально допустимый при систематических перегрузках 95 градусов (строится программа для определения срабатывания);
  • существует правило износа изоляции, равное шести степеням.

Остальные положения изменены в части показателей нагрева разрешенных точек. Для перегрузок показатель составляет 140 (стандартное исполнение для трансформаторов 110 кВ и ниже), 160 (оборудование с аварийными перегрузками 110 кВ и ниже). Для оборудования мощностью 110 кВт и выше сохраняется порог в 140 градусов для систематических и аварийных ситуаций. Значения при условиях (соответствие температуры теплового пункта номинальным техническим характеристикам) при систематическом — 1,5, при аварийном — 2.

Учитываются параметры окружающей среды. Продолжительностью графика нагрузки считается, если изменение температурных показателей не превышает 12 градусов, а характеристики положительные. Программа коррекции вводится, если изменения превышают установленный порог 12 или температура становится отрицательной.

Трансформатор в масле

Для определения повышения температуры масла используется графический метод (в зависимости от характеристик точки максимального нагрева обмотки и окружающей среды). На графике хорошо видно отклонение от номинальной мощности и нагрузки, что позволяет скорректировать результаты за счет введения дополнительного охлаждения.

Износ изоляции определяется по расчетным таблицам: экспериментальный маршрут не работает.

Электронно-вычислительные машины контролируют работу обмоток и трансформаторного масла.

Как выбрать трансформатор тока — по мощности

Суммарный нагрузочный ток на линию жилого, коммерческого объекта или предприятия в некоторых случаях может превышать ее фактические возможности. Правильный расчет трансформатора тока поможет обеспечить качество линейного преобразования, контроль и защиту электросети.

Причины для установки токовых трансформаторов

Устройство предназначено для трансформации первичного значения тока до безопасного для сети. Трансформаторы также эксплуатируются с целью:

  • разграничения низковольтной учетной аппаратуры и реле, подкинутых на вторичную обмотку, если в сети первичное высокое напряжение;
  • повышения или понижения показателей напряжения;
  • замера состояния электросети и параметров переменного тока;
  • обеспечения безопасности ремонтных и диагностических работ;
  • быстрой активации релейной защиты при коротких замыканиях;
  • учета энергозатрат – с ними обычно совмещен электросчетчик.

Для измерения понадобится подключить ТТ в разрыв провода, а на вторичную отметку подсоединить вольтметр или амперметр, совмещенный с резистором.

Разновидности трансформаторов тока

Выбирать прибор, подходящий под напряжение сети или конкретные работы, необходимо на основании классификации по разным признакам.

Назначение

Существуют такие трансформаторы:

  • измерительные – замеряют параметры цепи;
  • защитные – предотвращают перегрузки, выход оборудования из строя;
  • промежуточные – подключаются в цепь с релейной защитой, выравнивают токи в схемах дифзащиты;
  • лабораторные – отличаются высокой точностью.

У лабораторных моделей больше коэффициентов преобразования.

Тип монтажа

Для частного дома и квартиры можно подобрать аппарат, монтируемый внутри или снаружи помещения. Некоторые модификации встраиваются в оборудование, а также надеваются на проходную изоляцию. Для измерения и лабораторных тестов используются переносные модели.

Конструкция первичной обмотки

Существуют шинные, одновитковые (со стержнем) и многовитковые (с катушкой, обмоткой петлевого типа и «восьмеркой») устройства.

Тип изоляции

Бывают следующие преобразователи:

  • сухая изоляция – на основе литой эпоксидки, фарфора или бакелита;
  • бумажно-масляная – стандартная или конденсаторная;
  • газонаполненные – внутри находится неорганический элегаз с высоким пробивным напряжением;
  • компаундные – внутри находится заливка из термоактивной и термопластичной смолой.

Компаунд имеет самые высокие показатели влагостойкости.

В зависимости от количества ступеней трансформации можно подобрать одноступенчатые и каскадные модели. Вся линейка имеет рабочее напряжение более 1000 В.

Класс точности

Класс точности токового трансформатора прописан в ГОСТ 7746-2001 и зависит от его назначения, а также параметров первичного тока и вторичной нагрузки:

  • В условиях малого сопротивления происходит почти полное шунтирование намагниченной ветви. Прибор работает с большой погрешностью.
  • При повышении сопротивления также увеличивается погрешность. Причина – функционирование устройства на участке насыщения.
  • При минимальном номинале первичного тока трансформатор работает в нижней части намагниченной кривой, при максимальном – на участке насыщения.
Читайте так же:
Как выбрать разводной ключ

Точный подбор трансформатора по классу точности можно произвести на основе таблицы.

Класс точностиНоминал первичного тока в %Предел вторичной нагрузки в %
0,15, 20, 100-20025-100
0,2
0,2 S1,5, 20, 100, 120
0,55, 20, 100, 120
0,5 S1, 5, 20, 100, 120
15, 20, 100-120
350-12050-100
5
10

Для устройств защиты класс точности также определяется по таблице.

Класс точностиПредельная погрешностьПроцент предельной вторичной нагрузки
тепловаяугловая
минср
±1±60±1,85
10Р±3Норма отсутствует10

Для энергоучета применяются модели с классом точности 0,2S — 0,5, для амперметров с минимальной чувствительностью – с 1-м или 3-м, для релейной защиты – 5P и 10Р.

Особенности выбора

В процессе выбора трансформатора тока необходимо руководствоваться базовыми параметрами:

  • Номинал сетевого напряжения. Номинальный показатель должен превышать или быть равным рабочему напряжению.
  • Ток первичной и вторичной обмотки. Первый показатель зависит от коэффициента трансформации, второй – зависит от того, какой счетчик.
  • Коэффициент преобразования. Подбирается по нагрузке в аварийных случаях, но ПУЭ устанавливают необходимость монтажа устройств с коэффициентом, большим, чем номинальный.
  • Класс точности. Зависит от целевого использования счетчика. На коммерческом предприятии оправданы приборы 0,5S, в частном доме – 1S.

Конструктивное исполнение определяется типом счетчика. Для моделей до 18 кВ подойдет однофазный или трехфазный аппарат. Если значение больше 18 кВ, используется трансформатор на одну фазу.

Подбор токового трансформатора для организации релейной защиты

Релейный токовый трансформатор отличается классом точности 10Р и 5Р. В ПУЭ установлено, что его погрешность не должна быть более 10 % по току и 7 градусов по углу. При превышении погрешности устанавливается дополнительное оборудование.

В нормальных условиях трансформаторное реле определяет тип поломки (низкое напряжение, повышенный/пониженный ток или частота). После измерения параметров и обнаружения отклонений активируется защита – сеть обесточивается.

Нюансы выбора устройств для цепи учета

К цепи учета для корректности замеров можно подключать приборы с классом точности не более 0,5(S). При наличии колебаний и аварий графики протекания тока и напряжения бывают некорректными. Несоблюдение класса точности может привести к завышению показателей счетчика.

В п. 1.5.17 ПУЭ установлено, что при завышенном коэффициенте трансформатор для цепи учета должен иметь вторичный ток:

  • при максимальной нагрузке – не более 40 %;
  • при минимальной нагрузке – не более 5 %;
  • класс точности – от 25 до 100 % от номинала.

Коэффициент ТТ по мощности бывает от 1 до 5 % первички.

Таблица предварительного выбора трансформатора тока по мощности и току

Табличный подбор оборудования целесообразно производить после уточнения технических параметров аппарата. Если они известны, стоит выбрать ТТ по таблице, где указана мощность, нагрузка и трансформационный коэффициент.

Максимальная мощность при расчете, кВАСеть 380 В
Нагрузка, АКоэффициент трансформации, А
101620/5
152330/5
203030/5
253840/5
355350/5 или 75/5
406175/5
507775/5 или 100/5

Для сети с напряжением 1,5 кВ применяется аналогичная таблица.

Максимальная мощность при расчете, кВАСеть 1,5 кВ
Нагрузка, АКоэффициент трансформации, А
100610/5
160910/5
1801010/5 или 15/5
2401315/5

При табличном способе нужно учитывать, что вторичный ток прибора не должен быть больше 110 % от номинала.

Надежность измерительных трансформаторов напряжения в сети с изолированной нейтралью

Простой измерительный аппарат предназначен для понижения номиналов напряжения, которое подается на измерители и защитные реле, подключенные к сети 6-10 кВ. Трансформатор исправно работает только в условиях заземления нейтрали.

При феррорезонансных реакциях (обрыв фазы ЛЭП, прикосновение ветвями, стекание капель росы по проводам, некорректная коммутация) существуют риски поломок трансформаторов напряжения. Частота сбоев составляет 17 и 25 Гц. В этих условиях через первичную обмотку протекает сверхток и она перегорает.

Если используется схема «Звезда-Звезда», в условиях повышения напряжения повышается индукция магнитопровода. Прибор перегорает. Предотвратить этот процесс можно при помощи:

  • уменьшения показателей рабочей индукции;
  • подключения в сети устройств, демпфирующих сопротивление;
  • создания трехфазного устройства с общей магнитной пятистержневой системой;
  • эксплуатации аппаратов, подключенный в сеть при размыкании треугольника;
  • заземления нейтрали посредством реактора-токоограничителя.

Простейший вариант – использовать специальные обмотки или релейные схемы.

Расчет трансформатора тока по мощности

Токовый трансформатор ставится на 3 жилы провода, но модели с классом точности 0,5S, где одно кольцо идет на одну фазу, можно подключать к одножильному кабелю. Перед установкой прибора производится его расчет.

Пример расчета на 10 кВ

Модели на 10 кВ подходят для коммерческого учета энергии. Для вычислений можно использовать онлайн-программу – калькулятор. После ввода данных в поля и нажатия кнопки расчета появится нужная информация.

Если программы нет, рассчитать параметры устройства можно самостоятельно. Понадобится перевести трехсекундный ток термической стойкости в односекундный. Для этого используется формула I3с=I1с/1,732.

Сложность применения данного аппарата – минимальный, около 10 А, силовой ток цепи.

Трансформаторы тока, устанавливаемые на производстве или в жилом многоквартирном доме, самостоятельно не рассчитываются. Понадобится обратиться в компанию энергоснабжения для получения ТУ с моделью узла учета и типом устройства, номиналом автоматов. Это исключает сложности самостоятельных вычислений.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector