К онструкція трансформаторів струму

Трансформатори струму для внутрішньої установки до 35 кВ мають литу епоксидну ізоляцію.

З

Трансформатор струму ТПОЛ-20:

а) - розташування магнітопроводу з обмотками;

б) – конструкція; 1 – вивід первинної обмотки; 2 – ізоляція; 3 – виводи вторинної обмотки.

а типом первинної обмотки розрізняють котушкові (на напругу до 3 кВ включно), одновиткові і багато виткові трансформатори.

На рис. ,а схематично показано виконання магнітопроводів і обмоток, а на рис. , б –зовнішній вигляд трансформаторів струму типу ТПОЛ-20 (прохідний, одновитковий, з литою ізоляцією на 20 кВ). В цих трансформаторах струмопровідний стрижень, що проходить через вікна двох магнітопроводів, є одним витком первинної обмотки. Одновиткові трансформатори струму виготовляються на струми 600 А і більше. При менших струмах МДС первинної обмотки недостатня для роботи з необхідним класом точності. Вказаний трансформатор має два магнітопроводи на кожний з яких намотана своя вторинна обмотка. Класи точності цих трансформаторів 0.5, 3 і Р. Магнітопровід разом з обмотками заливається епоксидною смолою і утворює моноліт, внаслідок чого трансформатор має високу електродинамічну стійкість. Одночасно трансформатор виконує роль прохідного ізолятора в закритих розподільних установках.

При струмах менших 600 А застосовують багато виткові трансформатори, наприклад ТПЛ, у яких первинна обмотка складається з декількох витків, кількість яких залежить від величини необхідної МДС.

В

Трансформатор струму ТПЛ – 10 з двома магнітопроводами:

1 – магнітопровід; 2 – вторинна обмотка; 3 – первинна обмотка; 4 – вивід первинної обмотки; 5 – литий епоксидний корпус.

комплектних розподільних установках застосовують опорно – прохідні трансформатори ТЛМ – 10, ТПЛК – 10, які конструктивно суміщаються з одним із штепсельних з'єднань первинного кола комірки КРУ.

На великі струми застосовуються трансформатори у яких роль первинної обмотки виконує шина, яка проходить всередині трансформатора (ТШЛ).

Для зовнішньої установки застосовують трансформатори струму типу ТФЗМ в фарфоровому корпусі з паперово – масляною ізоляцією.

В установках 35 кВ і вище застосовують трансформатор струму, що вбудовані в вводи вимикачів (ТВ, ТВС, ТВУ) та силових трансформаторів (ТВТ).

Силові трансформатори Основні типи, елементи конструкції

Тому що електроенергія при передачі до споживачів проходить багаторазову трансформацію, встановлена потужність трансформаторів в 5 - 7 разів перевищує встановлену потужність генераторів. Незважаючи на високий ккд (до 99.5%) втрати електричної енергії в трансформаторах становлять значну величину, тому треба прагнути до зниження числа трансформацій і кращого використання трансформаторів.

Маса сучасних трансформаторів складає приблизно 0.74 тони на один МВА. За рахунок зменшення питомих втрат в сталі, ретельного збирання магнітопроводу, з'єднання стержнів з ярмом за допомогою косої шихтовки вдалося зменшити втрати холостого ходу і струм намагнічування трансформатора. В сучасних потужних трансформаторах струм намагнічування складає 0.5 – 0.6% І_ном, тоді як раніше він складав 3%; втрати холостого ходу зменшилися вдвоє. Листи сталі ізольовані один від другого лаком (раніше – папером). Частіше це покриття наноситься на заводі після прокату сталі. Стяжка стержнів здійснюється склобандажами. Для провідників використовують мідь чи алюміній. Зараз трансформатори з алюмінієвою обмоткою виготовляються потужністю до 6300 кВА. В масляних трансформаторах основною ізоляцією є масло в поєднанні з твердими діелектриками: папером, електрокартоном, гетинаксом, деревом. В сухих трансформаторах застосовується ізоляція на основі кремнійорганічних сполук підвищеної нагрівостійкості. Трансформатори виготовляють трифазними й однофазними, двох і трьох обмотковими. Перевагу мають трифазні трансформатори. Групи з однофазних трансформаторів застосовують тільки при дуже великих потужностях з метою зменшення трансформаторної маси.

Шкала номінальних потужностей трансформаторів.

10		16	25		40		63
100		160	250		400		630
1000		1600	2500		4000		6300
10000		16000	25000	32000	40000		63000	80000
100000	125000	160000	250000	320000	400000	500000	630000	800000

Стосовно до однофазних трансформаторів наведені значення потужності потрібно розуміти як потужності трифазних груп.

Для зменшення втрат потужності в трансформаторах їх магнітопроводи виготовляють із холоднокатаної сталі з присадками, які поліпшують її властивості. Товщина листів сталі 0.35 мм і менше.

Крім втрат потужності при передачі електроенергії через трансформатор має місце падіння напруги, зумовлена опором трансформатора, який характеризується напругою короткого замикання - u_к. Він залежить в основному від розміру обмоток, тобто від напруги й потужності трансформатора.

При невеликому значенні u_к спадання напруги на трансформаторі невелике, але рівень струмів КЗ за таким трансформатором виходить досить високим. Тому при проектуванні орієнтуються на оптимальні величини. Для трансформаторів потужністю до 6300 кВА напругою 10 –35 кВ u_к = 5.5 – 7.5%, а для трансформаторів напругою 110 кВ і вище u_к = 10 – 15%.

Ізоляція обмоток трансформаторів залежить від їхньої робочої напруги й значень випробувальних напруг.

Розташування обмоток трансформатора номінальною напругою 110 кВ і вище.

1 – зовнішня частина обмотки ВН; 2 – внутрішня частина обмотки ВН; 3 – обмотка НН; 4 – магнітопровід.

Обмотки трансформаторів, які працюють у мережах з ефективно заземленої нейтраллю (110 кВ і вище) виконуються з ізоляцією на повну напругу тільки лінійного виводу. Ізоляція обмотки другого виводу, що підлягає заземленню, розраховується на меншу напругу. Такі обмотки виконуються концентричними. Ближче до сердечника розташовується низьковольтна обмотка. Первинна (високовольтна обмотка) ділиться на дві частини. Зовнішня частина підключається до лінійного виводу й складається із двох напівобмоток, намотаних у протилежних напрямках і з'єднаних паралельно. Внутрішня частина первинної обмотки підключається до заземленого виводу.

У такий спосіб вдається істотно знизити рівень ізоляції (тобто зменшити ізоляцію торців обмотки). Крім двохобмоткових трансформаторів застосовуються триобмоткові трансформатори, в основному, як понижуючі потужністю до 100 МВА і напругою до 220 кВ.

Потужності обмоток вищої, середньої й нижчої напруги розподіляються так: 100/100/100; 100/100/67; 100/67/100%. Сума навантажень обмоток середньої й нижчої напруги не повинна перевищувати номінальної потужності трансформатора. Обмотки вищої, середньої й нижчої напруги в таких трансформаторах розміщають так само концентрично в наступному порядку: вищої - зовні, нижчої - всередині біля стержня, середньої - між обмотками вищої й нижчої напруги. При такому розташуванні обмоток напруга КЗ між обмотками вищої й середньої напруги має мінімальне значення. Напруга КЗ між обмотками вищої й нижчої напруги відносно велика, але це сприяє обмеженню струмів КЗ.

Різновидом трьохобмоткових трансформаторів є трансформатори з розщепленою обмоткою нижчої напруги. У такому трансформаторі обмотка нижчої напруги виконана із двох частин (гілок), розташованих симетрично відносно обмотки вищої напруги (ВН). Номінальні напруги гілок однакові. Потужність кожної обмотки нижчої напруги (НН) становить частину номінальної потужності трансформатора (при двох гілках - половину, при трьох - 1/3 номінальній потужності).

У трифазному трансформаторі обидві частини розщепленої обмотки розміщені на загальному стержні відповідної фази, одна над іншою, а в однофазних трансформаторах - на різних стержнях. Кожна гілка розщепленої обмотки має самостійні виводи. Розподіл навантаження між гілками може бути яким завгодно, наприклад: одна гілка навантажена повністю, а друга - відключена або обидві навантажені повністю.

Д

а) б)

Трансформатор з розщепленою обмоткою нижчої напруги:

а) – розміщення обмоток; б) – схема заміщення.

остоїнством трансформаторів з розщепленою обмоткою НН є великий опір короткого замикання між гілками, що дає можливість обмежити струм КЗ на стороні НН.

Підвищувальні трансформатори з розщепленою обмоткою НН застосовуються у випадках, коли декілька генераторів повинні бути приєднані до загального трансформатора.

Однією з характеристик генератора з розщепленою обмоткою є коефіцієнт розщеплення K_Р, що дорівнює відношенню опору короткого замикання між гілками розщепленої обмотки Z_2-3 до опору короткого замикання між обмотками вищої напруги й паралельно з'єднаними гілками розщепленої обмотки: = ;

Для однофазних трансформаторів K_Р ≈ 4, для трьохфазних K_Р ≈ 3.5. Опір променів в схемі заміщення трансформатора з обмоткою НН, розщепленою на дві гілки визначаються виразами:

Підставивши значення K_Р , отримуємо і