2 Трансформатор собственных нужд тяговой подстанции
2.1 Характеристики трансформаторов собственных нужд
В качестве трансформаторов собственных нужд тяговых подстанций могут применяться масляные силовые трансформаторы или сухие с литой изоляцией мощностью до 1000 кВ∙А
В основном, в настоящее время применяются трансформаторы собственных нужд мощностью 400 кВ∙А, так как они экономически более выгодны и полностью отвечают требованиям надежности электроснабжения собственных нужд подстанции.
Преимущества сухих трансформаторов с литой изоляцией:
1) сухие трансформаторы максимально безопасны (трансформаторы обладают свойствами самоугасания и в случае пожара не выделяют ядовитых газов);
2) сухие трансформаторы экономически выгодны:
- сухие трансформаторы не требуют частых осмотров
- отсутствует необходимость контроля над состоянием трансформаторного масла или селикагеля;
3) сухие трансформаторы экологически безопасны (невозможна утечка трансформаторного масла или токсичных газов);
4) сухие трансформаторы надежны: трансформаторы чрезвычайно стойки к воздействию внешних факторов, возникающих при каких-либо нарушениях нормальной работы сети;
5) уникальный температурный режим для эксплуатации сухих трансформаторов в диапазоне от -45°С до +40°С;
6) обмотки ВН и НН сухих трансформаторов выполняются фольгой, а не проводом;
7) литая изоляция обмотки ВН сухих трансформаторов из эпоксидной смолы, изготавливаемая в вакууме и обеспечивающая идеальную межвитковую изоляцию и идеальное качество поверхности трансформатора;
8) Идеальное качество сборки трансформаторов.
Недостатки сухих трансформаторов с литой изоляцией:
1) из-за применения литой изоляции у сухих трансформаторов ухудшается отвод тепла от обмоток, по сравнению с масляными трансформаторами;
2) несмотря на применение глубокого вакуума при изготовлении монолитных обмоток сухих трансформаторов, все же существует различие коэффициентов теплового объемного расширения материалов проводника и литой изоляции, в связи с чем, блоки обмоток сухих трансформаторов в процессе эксплуатации подвержены микроразрушениям. Это в свою очередь приводит к появлению частичных разрядов, которые опасны возникновением короткого замыкания и выгоранием обмотки целиком;
3) стоимость сухих трансформаторов с литой изоляцией намного превышает стоимость масляного трансформатора с аналогичными параметрами.
Преимущества масляных трансформаторов:
1) преимуществом масляных трансформаторов является защищенность обмоток трансформатора от внешних воздействий, что повышает надежность работы;
2) в герметичных масляных трансформаторах полностью отсутствует контакт масла с окружающей средой, что исключает увлажнение, окисление и шламообразование масла. Не требуется проведение профилактических, текущих и капитальных ремонтов в течение всего срока эксплуатации трансформатора.
3) стоимость масляных трансформаторов существенно ниже, чем сухих трансформаторов с аналогичными параметрами.
Недостатки масляных трансформаторов связаны с особенностью системы охлаждения:
1) большие габаритные размеры трансформатора;
2) необходимость в постоянном обслуживании (очистка и замена масла);
3) высокая пожароопасность, связанная с возможностью возгорания трансформаторного масла.
Условные обозначения:
Т – трехфазный;
С – сухой;
Л – с литой изоляцией;
М – масляный;
Г – герметичный;
Потребителями электроэнергии собственных нужд (СН) подстанций являются :
- электродвигатели системы охлаждения трансформаторов;
- устройства обогрева масляных выключателей и шкафов распределительных устройств с установленными в них аппаратами и приборами;
- электрическое освещение и отопление помещений, и освещение территории подстанций.
Наиболее ответственными потребителями СН являются устройства системы управления, релейной защиты, сигнализации, автоматики и телемеханики. От этих потребителей СН зависит работа основного оборудования подстанций, прекращение их питания даже кратковременно приводит к частичному или полному отключению подстанции. Приемники собственных нужд, перерыв в электроснабжении которых не вызывает отключения или снижения мощности электроустановки, относятся к неответственным.
Питание потребителей СН электроустановок может быть индивидуальным, групповым и смешанным. При индивидуальном питании каждый потребитель получает электроэнергию от шин СН по индивидуальному кабелю, чем обеспечивается высокая надежность электроснабжения, но это приводит к значительному расходу кабелей. При групповом питании потребители получают энергию от групповых щитков и сборок, расположенных вблизи группы потребителей и подключенных одним кабелем к шинам СН. При этом снижается расход кабеля, но возникают дополнительные расходы на групповые щитки и сборки, снижается надежность электроснабжения, так как повреждение кабеля приводит к отключению всех потребителей данной группы. Наиболее рациональным является смешанное питание, при котором ответственные потребители питаются по индивидуальным кабелям непосредственно от шин СН, а остальные — от групповых щитков и сборок.
На тяговых подстанциях от шин СН получают электроэнергию устройства СЦБ железных дорог, дежурные пункты районов контактной сети, совмещенные с тяговыми подстанциями, а также мастерские тяговых подстанций.
К шинам СН кроме постоянных потребителей могут подключаться также различные передвижные устройства (подстанции, испытательные станции, установки масляного хозяйства).
Все потребители собственных нужд делятся на 3 категории:
Потребители I категории, которые должны быть обеспечены двумя независимыми источниками электроснабжения, перерыв в электроснабжении этих потребителей допускается только на время автоматического включения резерва.
Рисунок 2.1.1 – Схема питания потребителей I категории
К ним относятся:
- Схема питания потребителей I категории;
- Схема питания потребителей I особой категории;
- Схема питания потребителей II категории;
- Схема питания потребителей III категории.
2.2 Режимы работы трансформаторов собственных нужд