10. Нагрузочная способность силовых трансформаторов. Аварийные перегрузки трансформаторов.

Совокупность допустимых для трансформаторов нагрузок и перегрузок называется нагрузочной способностью трансформаторов.

Допустимая нагрузка – не ограниченная во времени длительная нагрузка, при которой износ изоляции обмоток от нагрева не превосходит износ при номинальном режиме работы.

Перегрузка – режим ускоренного износа изоляции.

Нагрузки и перегрузки могут быть систематические и аварийные.

Аварийная перегрузка.

Аварийная перегрузка – режим ускоренного износа изоляции. Аварийная перегрузка чаще всего возникает при выходе из строя параллельно работающего трансформатора. Нецелесообразно мощность каждого из двух трансформаторов принимать равной мощности нагрузки. Один из оставшихся трансформаторов будет перегружаться.

В режиме аварийной перегрузки износ изоляции превышает номинальный. Обычно допускают перегрузку не более 2,0Sном, при этом температура масла в верхних слоях не более 115°С, температура обмотки максимальная для трансформатора с номинальным напряжением до 110 кВ – не более 160°С, для трансформатора с номинальным напряжением выше 110 кВ – 140°С. Такой режим допускается в исключительных случаях в течение ограниченного времени для обеспечения надежности электроснабжения.

Значения допустимой аварийной перегрузки также можно определить из таблиц по ГОСТ (таблица 3.2).

Анализируя данные таблиц, приведенных в ГОСТ 14209-85, можно сделать вывод, что при первоначальной нагрузке не более 0,9Sном трансформаторы всех типов допускают перегрузку на 40% в течение 6 ч при θ0 не более +20°С и 30% в течение 6 ч при θ0 = +30° С (таблица 3.3).

Обычно этими данными пользуются для выбора мощности трансформаторов. При двух трансформаторах и известной мощности нагрузки:

Для n-параллельно работающих трансформаторов:

Здесь критерием допустимости аварийных перегрузок является не износ изоляции (он больше расчетного), а предельные температуры трансформатора (обмоток и масла).

11. Схемы электрических соединений. Виды схем. Требования к схемам электрических соединений.

Схемой электрических соединений называют чертеж, на котором изображены элементы электроустановки (генераторы, трансформаторы, линии, сборные шины, коммутационные аппараты и др.) и связи между ними в виде условных графических обозначений в соответствии с требованиями стандартов единой системы конструкторской документации (ЕСКД).

Для связи электрооборудования сооружаются распределительные устройства. Распределительное устройство (РУ) – сооружение, которое предназначено для приема и распределения электрической энергии на одном напряжении и содержит коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, измерительные трансформаторы, устройства релейной защиты и автоматики, измерений и контроля. На электростанции или подстанции, как правило, сооружается несколько РУ, которые связаны через трансформаторы (автотрансформаторы). Различают РУ высшего, среднего, генераторного напряжений, РУ собственных нужд.

РУ выполняют открытого исполнения (ОРУ), в котором оборудование расположено на открытом воздухе, и закрытого исполнения (ЗРУ), в котором оборудование расположено в специальном здании. ОРУ и ЗРУ могут быть комплектными для внутренней установки (КРУ) и для наружной установки (КРУН). Такие РУ состоят из полностью или частично закрытых шкафов со встроенными в них коммутационными аппаратами, сборными шинами, измерительными трансформаторами, устройствами релейной защиты. В последние годы при новом строительстве и реконструкциях во многих случаях отдается предпочтение комплектным распределительным устройствам с элегазовой изоляцией – КРУЭ. Основные элементы КРУЭ заключены обычно в алюминиевые газоплотные кожухи (блоки), заполненные элегазом, что обеспечивает модульный принцип построения.

При разработке схемы электрических соединений электростанции или подстанции определяют состав электрооборудования, схемы и способы исполнения распределительных устройств, связи между элементами схемы. Как правило, анализируют несколько возможных вариантов и выбирают наиболее оптимальный по условиям надежности, экономичности, безопасности эксплуатации.

В зависимости от содержания и уровня подробности различают структурные схемы, главные схемы электрических соединений, оперативные схемы, схемы вторичных соединений и другие.

Структурная схема – схема выдачи мощности, показывающая основные функциональные части электрической станции или подстанции (распределительные устройства, трансформаторы, генераторы) и связи между ними. Структурная схема используется для дальнейшей разработки более подробной главной схемы электрических соединений.

Главная схема электрических соединений – схема первичных соединений основного оборудования электрической части электростанции (подстанции) в однолинейном исполнении при отключенном положении коммутационных аппаратов с указанием типов и основных электрических параметров оборудования. В ряде случаев допускается отображать отдельные элементы в рабочем положении.

Оперативная схема – схема, применяемая в условиях эксплуатации и отображающая только состав основного оборудования, находящегося в оперативном ведении и управлении диспетчера, и фактическое положение коммутационных аппаратов. Такие схемы заполняются дежурным персоналом при руководстве оперативными переключениями, анализе работы устройств релейной защиты и противоаварийной автоматики и т.д.

Кроме того, схемы электрических соединений классифицируют на первичные и вторичные. На первичных схемах показывают состав первичного оборудования, по которому электроэнергия передается от источника питания к потребителю. Вторичные схемы отображают состав и подключение вторичного оборудования: измерительных приборов, устройств релейной защиты и автоматики, сигнализации. Схемы могут быть трехлинейными, на которых показывают все три фазы соединения, и однолинейными, имеющими однофазное исполнение.

(На паре мы рисовали немного другую вторую (большую) схему, но суть та же. Если я найду презентацию её, то возьму ту схему, а пока так.)

На рис. 2.1. показаны примеры структурной (а) и главной схемы электрических соединений (б) с чертежными изображениями элементов. Два генератора Г1 и Г2 работают параллельно на сборные шины генераторного напряжения. От сборных шин мощность по линиям электропередачи отходит потребителям. Посредством повышающих трехобмоточных трансформаторов Т1 и Т2 обеспечивается электроснабжение местной нагрузки на напряжении 35 кВ и выполнена связь с энергосистемой. Часть мощности, вырабатываемой генераторами, расходуется на собственные нужды (понижающие трансформаторы ТСН1 и ТСН2). Во всех цепях установлены коммутационные аппараты (выключатели, разъединители; заземляющие ножи на схеме не показаны).

Таблица 2.1.

Условные графические обозначения и назначение основных элементов схем

Наименование	Обозначение	Назначение
Генераторы, трансформаторы, реакторы, сборные шины
Генератор трехфазного переменного тока, обмотка статора, обмотка возбуждения		Электрическая машина, предназначенная для выработки электрической энергии
Трансформатор силовой: - двухобмоточный, - с расщеплённой об моткой НН с РПН, - трёхобмоточный с РПН		Устройство, предназначенное для электромагнитного преобразования электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию другого напряжения той же частоты
Автотрансформатор		Трансформатор, в котором между обмотками ВН и СН имеется электромагнитная и электрическая связь
Реактор Реактор сдвоенный		Предназначен для ограничения токов к.з. электроустановок, поддержания на шинах определенного уровня напряжения при повреждении за реактором. Индивидуальное реактирование применяется для мощных и ответственных линий, групповое – при питании не скольких линий, секционное – при включении реактора между секциями РУ.
Сборные шины		Система проводников для приема и распределения электроэнергии. Конструкция систем сборных шин различна в зависимости от напряжения, требований надежности и экономичности.
Коммутационные устройства напряжением выше 1000 В
Выключатель высокого напряжения		Коммутационный аппарат для отключения и включения токовых цепей под нагрузкой, наиболее ответственной операцией является отключение токов к.з. При размыкании контактов в цепи высокого напряжения возникает электрический разряд в виде дуги, который необходимо погасить. При реконструкции и новом строительстве применяют вакуумные и элегазовые выключатели, в эксплуатации могут находиться масляные и воздушные выключатели.
Разъединитель		Коммутационный аппарат для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, используется для создания видимого разрыва между частями электроустановки. Контактная система разъединителей не имеет дугогасительных устройств. В случае ошибочного отключения токов нагрузки может возникнуть электрическая дуга, которая может привести к междуфазным к.з, поэтому перед операцией разъединителем цепь должна быть разомкнута выключателем. Разъединитель может иметь заземляющий нож с одной или с двух сторон.
Отделитель		Коммутационный аппарат с пружинным приводом для отключения, включение производится вручную.
Короткозамыкатель		Коммутационный аппарат с пружинным приводом для включения для создания искусственного к.з. в электрической цепи
Коммутационные устройства напряжением ниже 1000 В
Предохранитель плавкий		Аппарат для автоматического однократного отключения электрической цепи при перегрузке или к.з. Отключение, осуществляется путем расплавления плавкой вставки, которая нагревается протекающим током (после отключения плавкая вставка должна быть заменена)
Выключатель автоматический		Устройство для автоматического размыкания электрических цепей при ненормальных режимах и для редких оперативных переключений при нормальных режимах работы. В автоматических выключателях не применяется какой–либо среды для гашения дуги, она гасится в воздухе
Трансформаторы измерительные
Трансформатор тока		Предназначен для уменьшения первичного тока до стандартных значений, на которые рассчитаны измерительные приборы и реле (1 А или 5 А), для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения
Трансформатор напряжения		Предназначен для уменьшения высокого напряжения до стандартного значения (100 В, 100/3 В), для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения