Особенности автотрансформаторов.

Автотрансформаторы имеют некоторые особенности, которые нужно учитывать при расчете уставок и выполнении РЗ. На рис. 16.2 представлены схемы понижающего трансформатора и AT. Последний можно рассматривать как трансформатор, у которого вторичная обмотка совмещена с первичной АХ (рис. 16.2, б). Распределение токов в AT и трансформаторе различно. В трансформаторе перичный ток I₁ проходит по первичной обмотке w₁ а вторичный I₂ - по вторичной w₂. В AT I₁ проходит только по части первичной обмотки AT w₁ - w₂, называемой последовательной(обмотка аА). Во вторичной обмотке w₂, называемой общей, проходит ток I_общ = I₂ -I₁ меньший, чем во вторичной обмотке трансформатора на значение тока I₁ Вторичным током AT является I₂ = I₁ + I_общ. Ниже отмечены особенности AT, имеющие значение для РЗ.

Рис. 16.2. Токораспределение в обмотках трансформатора (а) и автотрансформатора (б)	Рис. 16.3. Повышение напряжения в сети среднего напряжения незаземленного автотрансформатора при КЗ на стороне ВН

1. В отличие от трансформаторов AT характеризуются двумя значениями мощности: проходной S_прох, называемой номинальной, и расчетной S_расч, называемой также типовой. Проходной называется предельная рабочая мощность, передаваемая с первичной на вторичную сторону трансформатора или AT:

S_прох = U₁ I₁ = U₂ I₂ (16.1)

Расчетной называется мощность, по которой рассчитываются параметры обмоток и магнитопровода трансформатора и AT. Она определяется токами, проходящими по обмоткам, и напряжениями на их зажимах, т. е. S_pacч = U_обм I_обм.

Расчетная мощность общей части обмотки S_общ = U₂ (I₂ - I₁) - а последовательной части S_посл = (U₁ - U₂) I₁Сопоставляя оба выражения, можно установить, что S_общ = S_посл Это означает, что общая и последовательная обмотки AT должны рассчитываться по одной и той же расчетной мощности:

 - где К_а - коэффициент трансформации AT, равный U₁ / U₂ = W₁ / W₂; k_выг - коэффициент выгодности, показывающий, во сколько раз S_расч определяющая размеры AT, меньше S_npox номинальной мощности AT:

Трансформатор такой же номинальной мощности рассчитывается по S_пpox, т. е. по мощности в 1 / k_выг раз больше, чем AT. В результате этого размеры магнитопровода и обмоток AT меньше, чем у трансформатора равной мощности, а ток намагничивания AT при расчете параметров РЗ определяется по S_pacч

2. В AT вторичная цепь электрически связана с первичной, поэтому при замыкании на землю одной фазы в сети ВН автотрансформатора потенциал (по отношению к земле) неповрежденных фаз в сети СН повышается на значение фазного напряжения сети ВН (рис. 16.3). Для предупреждения такого повышения напряжений нейтраль AT должна обязательно заземляться (рис. 16.3).

3. Трехфазные силовые AT дополняются третьей обмоткой, соединенной в треугольник (обмотка 3 на рис. 16.3), которая служит для замыкания третьих и кратных трем гармоник магнитных потоков и улучшения симметрии напряжений в сети.

Дополнительная обмотка 3 имеет магнитную связь с обмотками AT 1 и 2. Она выполняется на напряжение 6-35 кВ и используется для подключения потребителей, генераторов и СК. Автотрансформатор с дополнительной обмоткой аналогичен трехобмоточному трансформатору. При наличии третьей обмотки в некоторых режимах (см. рис. 16.16, в) I_общ равен не разности, а сумме I₁ + I₂. Номинальная мощность третьей обмотки принимается равной расчетной мощности AT.

52==============================================================================

51

Назначением расчетов режимов электрических сетей являются: выбор схемы и параметров сети, в т. ч. определение загрузки элементов сети и соответствия их пропускной способности ожидаемым потокам мощности, а также выбор сечений проводов и мощностей трансформаторов; выбор средств регулирования напряжения, компенсации реактивной мощности и оптимизации потокораспредсления; выявление тенденций изменения потерь мощности и электроэнергии в электрических сетях и разработка мероприятий по их ограничению; разработка мероприятий по обеспечению устойчивости электроэнергетической системы (ОЭС). Для указанных целей в схемах развития энергосистем и электрических сетей выполняются расчеты: установившихся режимов работы: статической устойчивости (для системообразующей сети ОЭС); динамической устойчивости (в схемах выдачи мощности электростанций); токов КЗ. Расчеты выполняются с использованием вычислительной техники и соответствующих программ для ЭВМ. Расчеты установившихся режимов и статической устойчивости выполняются на основной расчетный срок (5—10 лет), а при необходимости для решения отдельных вопросов развития сети, также на промежуточные и перспективные этапы. Расчеты токов КЗ выполняются на перспективу 10 лет, а при необходимости — на промежуточный период. В схемах развития ОЭС для узловых пунктов системообразующей сети дается также оценка токов КЗ на перспективу 15 лет. Выбор схемы и параметров основных электрических сетей энергосистем производится: по планируемым потокам мощности, которые характеризуются средними условиями нахождения основного оборудования электростанций в плановом и аварийном ремонтах; по расчетным максимальным потокам мощности, которые характеризуются неблагоприятными сочетаниями нахождения в плановом и послеаварийном ремонтах основного оборудования электростанций. Планируемые потоки мощности между ОЭС обусловлены: совмещен нем максимумов нагрузок рассматриваемых частей энергосистем; экономической эффективностью передачи электроэнергии взамен транспорта топлива из одной части энергосистемы в другую или целесообразно использования энергии и мощности крупных ГЭС, расположенных в одной ОЭС, в переменной части графика нагрузки другой ОЭС; несоответствием ввода мощности крупных энергоблоков на электростанциях росту максимума нагрузки, ОЭС. Для обеспечения функционирования ЕЭС России с электропередачами большой пропускной способности на дальние расстояния и предотвращения возможного развития аварий при их отключении приняты максимально допустимые значении относительных дефицитов мощности при нормальной схеме и в нормальных режимах работы, которые зависят от мощности нагрузки в приемных частях Единой энергосистемы. В соответствии с требованиями по предотвращению каскадного развития аварий принято, что относительный дефицит мощности в приемных ОЭС не должен превышать 5-10 % от их максимальной нагрузки. Для каждого предлагаемого к сооружению электросетевого объекта выполняется обоснование технико-экономической эффективности. Процесс технико-экономического обоснования электросетевых объектов характеризуется следующими основными этапами: определение технической необходимости сооружения; выбор технических решений; оценка экономической эффективности отобранных решений. Пропускная способность системообразующих связей ЕЭС России в сечениях между ОЭС определяется по расчетным максимальным перетоками мощности, которые обусловлены планируемыми перетоками мощности между ОЭС и перетоками взаиморезервирования. Перетоки взаиморезервирования обусловлены сокращением расчетного оперативного резерва энергосистем (ОЭС) при их совместной работе в ЕЭС России.

50

Содержание лекций:

Основные виды электрической изоляции оборудования высокого напря­жения; изоляция внешняя и внутренняя. Основные виды воздействия на изоля­цию: воздействие окружающей среды, механические и тепловые воздействия, электрические воздействия.

Рабочие напряжения, шкала номинальных и максимальных рабочих на­пряжений. Режимы заземления нейтрали в электрической системе.

Грозовые перенапряжения. Молния как источник грозовых перенапряже­ний; характеристики грозовой деятельности. Защита оборудования подстанций от прямых ударов молнии. Грозозащитное заземление станций и подстанций.

Защита изоляции электрооборудования от набегающих волн. Выбор чис­ла и рационального размещения защитных аппаратов, подключенных к шинам подстанций, по уровням грозовых и коммутационных перенапряжений. Защи­щенные подходы на воздушных линиях.

Внутренние перенапряжения. Перенапряжения установившегося режима и коммутационные перенапряжения. Влияние режимов работы релейной защи­ты и системной автоматики на внутренние перенапряжения. Ограничение внут­ренних перенапряжений. Статистические характеристики и допустимые крат­ности внутренних перенапряжений.

Изоляция воздушных линий электропередачи. Структура изоляции воз­душных линий.

Основы физики разряда в воздухе: элементарные процессы, электронная лавина, стример, лидер. Условия самостоятельности разряда.

Начальные и разрядные напряжения воздушных промежутков, влияние полярности. Вольт-секундные характеристики воздушных промежутков. Ко­ронный разряд: потери энергии и электромагнитные помехи. Минимальная электрическая прочность при коммутационных импульсах.

Разряд в воздухе вдоль поверхности диэлектриков. Скользящий разряд. Механизм перекрытия по загрязненной и увлажненной поверхности. Конструк­ции изоляторов. Влияние длины пути утечки и диаметра изолятора на разные напряжения при загрязнении и увлажнении поверхности. Разрядные характери­стики изоляционных конструкций в сухом состоянии и под дождем. Выбор изоляции на линии электропередачи: выбор типа и числа изоляторов в гирлян­дах, определение габаритов линии.

Молниезащита воздушных линий. Надежность молниезащиты, допусти­мое число отключений воздушных линий. Критические значения тока и крутизны тока молнии. Расчет возможного числа отключений воздушных линий. Защита воздушных линий тросовыми молниеотводами. Молниезащита мест с ослабленной изоляцией на воздушных линиях, применение защитных проме­жутков и трубчатых разрядников.

Изоляция оборудования станций и подстанций. Основные требования к внутренней изоляции. Вольт-временная характеристика внутренней изоляции. Проводимость жидких и твердых диэлектриков: виды проводимости и основ­ные закономерности. Поляризация и поляризационные потери. Диэлектриче­ские потери. Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от напряже­ния, температуры и частоты. Основные механизмы пробоя жидких и твердых диэлектриков. Кратковременная электрическая прочность. Старение внутрен­ней изоляции: тепловое, механическое и электрическое. Частичные разряды. Срок службы. Допустимые напряжения и напряженности. Основные видывнутренней изоляции. Комбинированная изоляция: бумажно-масляная и масло-барьерная. Методы регулирования электрических полей во внутренней изоля­ции. Длительная электрическая прочность, допустимые рабочие напряжения и напряженности. Изоляция закрытых и открытых распределительных устройств. Выбор изоляции открытых распределительных устройств. Особенности экс­плуатации изоляции.

Элегазовая изоляция. Особенности эксплуатации и контроля изоляции элегазовых комплектных распределительных устройств.

Координация изоляции. Уровни изоляции оборудования: испытательные напряжения промышленной частоты, грозовых и коммутационных импульсов. Профилактический контроль состояния изоляции по тангенсу угла диэлектри­ческих потерь, по абсорбционным характеристикам. Неэлектрические методы контроля.

49

Генераторы и синхронные компенсаторы

Электродвигатели

Силовые трансформаторы и масляные шунтирующие реакторы

Распределительные устройства

Аккумуляторные установки

Конденсаторные установки¹

Воздушные линии электропередачи

Силовые кабельные линии

Релейная защита и электроавтоматика

Заземляющие устройства

Защита от перенапряжений

Освещение

Электролизные установки

Энергетические масла

48