Основные характеристики цеховых трансформаторных

Подстанций

Силовые трансформаторы являются основным электрическим оборудованием, обеспечивающим передачу и распределение электро­энергии на переменном трехфазном токе от источников питания к по­требителям.

В справочных данных на трансформаторы приводятся: тип, номинальная мощность, номинальные напряжения обмоток, потери мощно­сти холостого хода и короткого замыкания, напряжение короткого за­мыкания, ток холостого хода.

На повысительных и понизительных подстанциях применяют трехфазные или группы однофазных трансформаторов с двумя или тре­мя раздельными обмотками. В зависимости от числа обмоток транс­форматоры разделяют на двухобмоточные и трехобмоточные.

В настоящее время применяют трансформаторы следующих стан­дартных номинальных мощностей: 25, 40, 63, 100₅ 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, 4000, 6300, 10 000, 16 000, 25 000, 32 000, 40 000, 63 000,80 000, 160 000кВА.

Условные обозначения типов трансформаторов состоят из букв, которые обозначают:

первые буквы: О - однофазный, Т - трехфазный;

последняя буква: Н - выполнение одной обмотки с устройством регулирования напряжения пол нагрузкой (РПН);

Р - трансформатор с расщепленной обмоткой низшего напряже­ния;

Т - трехобмоточный трансформатор;

М, Д, ДЦ, С, 3 - система охлаждения трансформаторов.

В настоящее время трансформаторы выполняют с переключением ответвлений обмотки без возбуждения (ПБВ) и с переключением от­ветвлений обмотки пол нагрузкой - РПН.

Трансформаторы с воздушным охлаждением называются сухими (С). Изготовляются мощностью до 1600кВА включительно для уста­новки в закрытых помещениях. Преимущество сухих трансформаторов

заключается в их пожаробезопасности и сравнительной простоте конст­рукции. Обозначение - ТСЗ,

Сухие трансформаторы имеют ограниченное применение, так как они дороже масляных и имеют следующие недостатки:

•            боятся грозовых перенапряжений;

•       создают при работе повышенный шум по сравнению с мас­ляными;

•  требуют установки в сухих непыльных помещениях с отно­сительной влажностью не более 65%.

Применение сухих трансформаторов целесообразно при их мощ­ности от 10 до 400кВА. В основном они применяются там, где недо­пустима установка масляных трансформаторов из-за пожарной опасно­сти, а трансформаторов с негорючей жидкостью из-за их токсичности.

Естественное масляное охлаждение (М) применяется для транс­форматоров мощностью до 6300кВА.

Трансформаторы с естественным негорючим жидким диэлектри­ком - совтолом (Н) изготовляют мощностью до 2500кВА включитель­но. Обозначение - ТНЗ.

Буква 3 обозначает, что трансформатор без расширителя и защита масла осуществляется с помощью азотной подушки. Обозначение - ТМЗ.

Азотная подушка устраняет контакт масла с атмосферным возду­хом, исключая окисление масла. Среди многих систем азотной защиты наиболее часто встречается система низкого давления с применением эластичной емкости. Основным элементом системы является эластич­ный резервуар, выполняемый из газонепроницаемого химически устой­чивого материала, соединенного газопроводом с баком трансформатора. Система заполняется постоянным количеством азота, давление которого незначительно превышает нормальное атмосферное давление при всех температурных изменениях уровня масла. Так, при нагреве трансформа­тора, когда уровень масла поднимается, азот переходит в эластичный резервуар, объем которого увеличивается. При понижении уровня масла азот переходит в бак трансформатора из резервуара. Для поглощения влаги, которая может по тем или иным причинам поступить в газовую систему из масла или изоляции, предусматривается газоосушитель.

Важным параметром подключения трансформатора к сети являет­ся группа и схема соединений его обмоток. Группой соединений назы­вают угловое (кратное 30°) смещение векторов между одноименными вторичными и первичными линейными напряжениями холостого хода трансформатора. Возможны четыре схемы соединения силовых трансформаторов: звезда Y, звезда с выведенной нейтралью Y_Н треугольник Δ, зигзаг Z. Группа соединений указывается числами от 0 до 12. Напри­мер, 11 соответствует углу 330°.

На электрических станциях и подстанциях наибольшее распро­странение получили следующие схемы и группы соединений двухобмоточных трансформаторов:

Звезда - звезда с выведенной нейтралью Y/Y_н - 12;

звезда - треугольник Y/Δ -11;

звезда с выведенной нейтралью - треугольник Y_н/Δ -11.

Срок службы трансформатора определяется старением его изоля­ции, которое резко возрастает с повышением температуры обмотки. При изменении температуры изоляции на 6°С срок службы ее изменя­ется вдвое (сокращается при повышении температуры или увеличивает­ся при ее понижении).

По критерию предельно допустимой температуры для трансфор­маторов допускаются два вида перегрузки:

•            длительная, за счет снижения температуры окружающей среды по сравнению с номинальной;

•             кратковременная - аварийная, которая используется в тех случаях, когда отключается один из трансформаторов и ос­тавшиеся в работе принимают на себя повышенную нагруз­ку.

 ГОСТ нормирует температурные условия, при которых трансфор­матор может работать непрерывно в течение всего срока службы:

•  температура окружающей среды равна 20°С;

•  превышение средней температуры масла над температурой окружающей среды для систем охлаждения М и Д 44°С и для систем охлаждения ДЦ и Ц 36°С;

• превышение температуры наиболее нагретой точки обмотки над средней температурой обмотки 13°С;

• во время переходных процессов в течение суток наибольшая температура верхних слоев масла не должна превышать 95°С, а наиболее нагретая точка металла обмотки 140°С.

В электроснабжении промышленных предприятий широкое при­менение находят комплектные трансформаторные подстанции, состоя­щие из силовых трансформаторов, шкафов ввода высшего и низшего напряжения, шкафов отходящих линий и, в случае двух- или трехтрансформаторных подстанций, секционных шкафов.

Силовые трансформаторы комплектных подстанций имеют сле­дующие номинальные мощности: 250, 400, 630, 1000, 1600 и 2500кВА и номинальные напряжения: высшее-6; 10кВ; низшее-0_,4; 0,69кВ.

По числу трансформаторов подстанции подразделяют на одно-трансформаторные, двухтрансформаторные, трехтрансформаторные.

Однотрансформаторные подстанции применяют для питания по­требителей Ш категории надежности, а также части приемников II кате­гории, допускающих перерыв питания на время замены трансформато­ра.

Однотрансформаторные цеховые подстанции напряжением 6...10кВ можно применять при наличии складского резерва для потребителей всех групп по надежности, даже для потребителей первой категории, если величина их не превышает 5...20% общей нагрузки и их быстрое резервирование обеспечено при помощи автоматически включаемых ре­зервных перемычек на вторичном напряжении. Эти перемычки могут быть применены также для питания в периоды минимальных режимов при отключении части подстанций.

Для электроприемников I и II категорий по надежности электро­снабжения, требующих резервирования питания, как правило, устанав­ливают двухтрансформаторные подстанции.

Двухтрансформаторные подстанции целесообразно применять также независимо от категории питаемых потребителей при неравно­мерном графике нагрузки, когда выгодно уменьшать число включенных трансформаторов при длительных снижениях нагрузки в течение суток или года.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           

Если питание получают преимущество потребители I категории, то на стороне низшего напряжения подстанции предусматривается АВР, срабатывающее при аварийном отключении одного из трансформаторов

При питании потребителей II категории надежности в аварийном режиме допускается ручное подключение резерва.

Двухтрансформаторные подстанции применяют также для пита­ния отдельно стоящих объектов общезаводского назначения - компрес­сорных, насосных станций. Принципиальная схема двухтрансформаторной подстанции приведена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Схема двухтрансформаторной подстанции: QF1, QF2 - автоматические выключатели ввода низшего напряжения трансформаторовТ1, Т2;     QF3 - секционный автоматический выключатель.

Применение цеховых подстанций с числом трансформаторов бо­лее двух, как правило, экономически нецелесообразно. Более двух трансформаторов на одной цеховой подстанции применяется в следую­щих случаях:

• при наличии крупных сосредоточенных нагрузок;

• мри отсутствии места в цехе для рассредоточенного расположения подстанций по производственным условиям;

• при раздельных трансформаторах для «силы» и «света», если
установка этих трансформаторов целесообразна на одной
подстанции;

• при питании территориально совмещенных силовых нагру­зок на различных напряжениях;

• при необходимости выделения питания нагрузок с резкими,
часто повторяющимися толчками, например крупных сварочных аппаратов и т. п.

В последние годы разработана серия трехтрансформаторных под­станций, применение которых с симметричным распределением нагруз­ки в послеаварийном режиме на оставшиеся в работе два трансформа­тора позволяет увеличить загрузку каждого из трех трансформаторов в нормальном режиме.

Принципиальная схема трехтрансформаторной подстанции приве­дена на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Схема трехтрансформаторной под­станции: QF1,QF2,QF3,QF4,QF5,QF6-автомати­ческие выключатели ввода низшего напря­жения трансформаторов Т1,Т2,ТЗ, соответ­ственно; QF7,QF8,QF9 - секционные ав­томатические выключатели.

В общем виде соотношения между коэффициентами загрузки трансформатора в нормальном режиме к₃ и в послеаварийном режиме Кз_.АВ  ра вны

•       для двухтрансформаторных подстанций к_З = 0,5 Кз_.АВ;

• для трехтрансформаторных подстанций к_З=0,666Кз_.АВ.
Применение трехтрансформаторных подстанций при условии

полного резервирования нагрузки обеспечивает 25%-ную экономию трансформаторной мощности по сравнению с двухтрансформаторными подстанциями. К преимуществам трехтрансформаторных подстанций относится значительное снижение токов вводных и секционных выклю­чателей в послеаварийных режимах.

В то же время, у трехтрансформаторных подстанций сборные ши­ны РУ до 1кВ конструктивно выполняются более сложно вследствие необходимости соединения секций между собой, а также имеют более сложную схему АВР по сравнению с двухтрансформаторной подстан­цией.

Трехтрансформаторные подстанции целесообразно применять для питания потребителей I и II категорий как при сосредоточенной, так и при распределенной нагрузке питаемой по магистральным сетям.