Силовые трансформаторы

Номинальное напряжение, на которое рассчитаны обмотки статора генератора ограничено возможностями изоляции его обмоток и сегодня не превышает 30 кВ. При этом ток статора для мощных генераторов достигает нескольких тысяч ампер. Например, для генератора 800 МВт при номинальном напряжении 24 кВ номинальный ток статора равен 21500 А. Для повышения напряжения и пропорционального снижения тока и применяются блочные трансформаторы.

Принцип действия их основан также на явлениях магнитной индукции (рисунок 3.2). В результате прохождения переменного тока, выдаваемого генератором, по первичной обмотке трансформатора в магнитной системе его создается переменный магнитный поток Ф, который в каждом витке обмоток наводит практически одинаковые ЕДС. Во вторичной обмотке повышающего трансформатора число витков значительно больше, чем в первичной, что и приводит к повышению напряжения.

Отношение числа витков n₂/n₁ определяет величину коэффициента трансформации. Для снижения напряжения у потребителей применяются понижающие трансформаторы.

Рисунок 3.2. Принципиальная схема трансформатора

Мощные трансформаторы имеют сложную конструкцию и значительные размеры. Магнитная система, набранная из тонких изолированных листов электротехнической стали, с обмотками размещается в баке, заполненном трансформаторным маслом. Масло выполняет функции изоляции и отвода тепла. На крышке бака размещаются высоковольтные вводы каждой обмотки и другие элементы конструкции.

Современные трансформаторы и автотрансформаторы должны иметь сниженные потери и затраты на охлаждение, надежные ввода, в том числе с твердой изоляцией, устройства регулирования напряжения под нагрузкой, средства диагностики в темпе процесса, системы предупреждения и тушения пожара.

Высоковольтные выключатели

Для целей включения и отключения основного оборудования электрических установок используются коммутационные аппараты. Наиболее сложными и ответственными из низ являются выключатели. Они предназначены для включения и отключения токов в электрической цепи в нормальных и аварийных режимах. При расхождении контактов при отключении между ними возникает дуга переменного тока, при горении которой образуется плазма, препятствующая разрыву цепи. Для гашения дуги используются специальные дугогасящие устройства, работающие на разных принципах, что и определяет разнообразие типов и конструкций выключателей. На рисунке 3.3 показана принципиальная схема простейшего масляного бакового выключателя, уже давно снятого с производства. Здесь гашение дуги происходит за счет температурного разложения масла и возникновения газового пузыря в межконтактном промежутке.

Важнейшее назначение выключателя – отключение поврежденного в результате короткого замыкания участка электрической цепи. При таком повреждении ток в цепи повышается во много раз, а механические усилия на элементы конструкции и выделяющееся тепло, пропорциональные квадрату тока, могут привести к разрушению элементов электроустановок. При этом сохранение установки во многом определяется техническими характеристиками выключателя: его быстродействием и способностью отключать большие по величине токи, а также качеством работы специальной автоматической релейной эащиты.

Рисунок 3.3. Схема бакового выключателя:

1– бак; 2– масло; 3–крышка корпуса; 4–ввод; 5–отключающая пружина;

6–привод; 7–неподвижный контакт; 8-подвижный контакт; 9–изоляционный цилиндр.

Сегодня вновь строящиеся и реконструируемые подстанции оснащаются элегазовыми и вакуумными выключателями, надежными и более удобными в эксплуатации. Для снижения токов коротких замыканий необходима разработка и внедрение ограничителей на основе устройств силовой полупроводниковой техники.