Лекции 17, 18

Тема 4.2. (4 часа) Силовые трансформаторы План

4.2.1. Силовые трансформаторы

4.2.2. Общие сведения о работе и конструкциях трансформаторов

4.2.3. Маркировка и технические характеристики

4.2.4. Системы охлаждения трансформаторов

4.2.5. Схемы и группы соединений

4.2.6. Регулирование напряжений

4.2.7. Включение трансформаторов на параллельную работу

4.2.8. Нагрузочная способность трансформаторов

4.2.9. Автотрансформаторы, особенности конструкции и режимы работы

4.2 Силовые трансформаторы

Передача и распределение выработанной генераторами электрической энергии в энергетических системах производятся при различных уровнях напряжения. Преобразование уровня напряжения или трансформация напряжений происходит в силовых трансформаторах и автотрансформаторах. В зависимости от назначения трансформаторы могут быть повышающими или понижающими. Силовые трансформаторы и автотрансформаторы являются одними из важных и ответственных элементов основного оборудования электростанций и энергетических систем. За последние годы мощности и напряжения силовых трансформаторов и автотрансформаторов, выпускаемых отечественной промышленностью для энергетических установок, значительно увеличились.

Это увеличение связано с ростом единичных мощностей генераторов электростанций и перетоков мощности через трансформаторы связи, как в главных схемах электростанций, так и на крупных подстанциях.

На действующих электростанциях установлены и работают силовые трехфазные двухобмоточные трансформаторы с высшим напряжением до 525 кВ с единичной мощностью до 1000 МВ∙А; однофазные двухобмоточные автотрансформаторы с высшим напряжением до 525—1150 кВ единичной мощностью до 667 МВ∙А и трехфазные трёхобмоточные трансформаторы 110/35/6 кВ единичной мощностью до 125 МВ∙А. В качестве основных и резервных трансформаторов СН используются двухобмоточные сухие и масляные трансформаторы различных мощностей 560—63000 кВ∙А. На блочных электростанциях в качестве основных и резервных трансформаторов СН широкое распространение получили трансформаторы с расщепленными обмотками низшего напряжения мощностью 25000—63000 кВА.

4.2.1. Общие сведения о работе и конструкциях трансформаторов

Основные положения теории работы трансформатора, основанной на принципе электромагнитной индукции, поясняются схемой магнитных потоков, схемами замещения и векторными диаграммами режимов работы, приведенными на рис. 4.12 и рис. 4.13.

В общем случае переменный ток I₁, протекающий в первичной обмотке под действием приложенного напряжения , образует магнитный поток Ф, индуктирующий ЭДС во вторичной обмотке и ЭДС в первичной обмотке.

Силовые трансформаторы, установленные на электростанциях и подстанциях, предназначены для преобразования электроэнергии с одного на­пряжения на другое. Наибольшее распространение получили трёхфазные трансформаторы, так как потери в них на 12—15 % ниже, а расход активных материалов и стоимость на 20—25 % меньше, чем в группе трёх однофазных трансформаторов такой же суммарной мощности.

Трехфазные трансформаторы на напряжение 220 кВ изготовляют мощ­ностью до 1000 MB∙А, на 330 кВ—1250 MB∙А, на 500 кВ—1000 MB∙А. Предельная единичная мощность трансформаторов ограничивается массой, размерами, условиями транспортировки.

Рис. 4.13. Схема замещения (а) и векторная диаграмма трансформатора в режиме активно-индуктивной нагрузки (б)

Однофазные трансформаторы применяются, если невозможно изгото­вление трехфазных трансформаторов необходимой мощности или затруднена их транспортировка. Наибольшая мощность группы однофазных трансформаторов напряжением 500кВ—3×533МВ∙А напряжением 1150кВ—3×667MB∙А.