Лекция 4. Силовые трансформаторы

Основные параметры трансформатора (для двухобмоточного):

- U_{ВН ном}, U_{НН ном} - номинальные напряжения обмоток при холостом ходе трансформатора, кВ; для трёхфазного трансформатора это междуфазное напряжение, для однофазного U/√3;

- I_{ВН ном}, I_{НН ном} - номинальные токи в обмотках, при которых допускается длительная нормальная работа трансформатора, А;

- S_ном - номинальная полная мощность, кВА: 𝑆_ном = √3𝑈_{ВН ном}𝐼_{ВН ном} = √3𝑈_{НН ном}𝐼_{НН ном}; в трехобмоточных трансформаторах номинальной называют мощность наиболее мощной обмотки;

- Р_к - потери мощности короткого замыкания (электрические), кВт (потери в обмотках при протекании по ним токов нагрузки и добавочные потери в обмотках и конструкциях);

- Р_хх- потери мощности холостого хода (магнитные), кВт (состоят из потерь в сердечнике, потерь на вихревые токи в стенках бака и конструктивных элементах)

- 𝑘_т - коэффициент трансформации, 𝑘_т = 𝑈_{ВН ном}/𝑈_{НН ном} ;

- u_к - напряжения короткого замыкания в % от U_ном; напряжение при проведении которого к одной из обмоток при замкнутой накоротко другой по ней проходит ток, равный номинальному.

Напряжение короткого замыкания определяют по падению напряжения в трансформаторе при передаче через него мощности, оно характеризует полное сопротивление обмоток трансформатора. Так как индуктивное сопротивление значительно больше активного (особенно в трансформаторах большой мощности и высокого напряжения), то можно принять 𝑥_∗тр = 𝑢_к ,% / 100 .

Для трёхобмоточных трансформаторов определяется k_т , Р_к и u_к% для каждой пары обмоток ВН и НН, ВН и СН, СН и НН.

Надёжность трансформаторов высока (удельная повреждаемость составляет 0,01). Наибольшее распространение получили трёхфазные трансформаторы, так как в них меньше потери (на 12-15%), расход активных материалов и стоимость (на 20-25%), чем в группе из трех однофазных трансформаторов той же мощности. Но предельная единичная мощность ограничена массой, размерами, условиями транспортировки. В этом случае применяют группу из трех однофазных трансформаторов. Наиболее мощный трёхфазный трансформатор в настоящее время - 1250 МВА. Из трех однофазных трансформаторов можно составить трёхфазные группы: 3х417 ≈ 1250 МВА, 3х533 ≈ 1600 МВА, 3х677 ≈ 2000 МВА.

Ещё установленная мощность и число трансформаторов больше в несколько раз (в 3 раза она сказала) мощности и числа генераторов, потому что существует несколько ступеней трансформации.

Трансформаторы с расщеплённой обмоткой низшего напряжения

У трансформатора с расщеплённой обмоткой низшего напряжения (НН) одна из обмоток имеет 2 (или более) части, нормально электрически не соединённые между собой и имеющие раздельные выводы. Каждую часть можно использовать независимо от другой.

При необходимости части обмотки одного напряжения могут быть соединены электрически и включены на параллельную работу. Возможна работа каждой части расщеплённой обмотки при отключении другой. Суммарная мощность всех частей расщеплённой обмотки равна номинальной мощности трансформатора.

Трансформатор с расщеплённой обмоткой НН позволяет уменьшить ток при КЗ на стороне расщепления. Рассмотрим схемы замещения двухобмоточного трансформатора и трансформатора с расщепленной обмоткой НН.

Здесь имеется в виду, что Х_сквоз = Х_в + 0,5·Х_н и Х_расщ = 2·Х_н.

Найдём, чему будут равны сопротивления обмоток трансформатора 𝑥_в и 𝑥_н через 𝑥_тр. . Пусть 𝑥_расщ. / 𝑥_сквоз. = 4 (обычно это отношение 3÷ 4), тогда имеем систему уравнений, решая которую, получим:

Сравнивая схемы укрупнённых блоков (к 1му трансформатору подсоединено 2 или более генераторов) с двухобмоточным трансформатором и трансформатором с расщепленной обмоткой (рис. 3.11), имея в виду схему замещения, видим, что в блоке с трансформатором с расщеплением токи при коротком замыкании на стороне расщепления будут меньше по сравнению с блоком с обычным двухобмоточным трансформатором.

Трансформаторы с расщепленными обмотками применяются в укрупнённых блоках мощных ТЭС или ГЭС, на понижающих подстанциях, в схемах собственных нужд электростанций.

Обычно в каталогах даны следующие параметры: 𝑢_{к В−Н//Н} (%) и 𝑢_{к Н−Н} (%), отнесённые к номинальной мощности трансформатора 𝑆ном, тогда:

(эти формулы получаются, если представить x_сквоз = 𝑥_∗тр = 𝑢_{к В−Н//Н}, % / 100 и x_расщ = 2x_н= 𝑢_{к Н−Н} (%) / 100)