Включение нескольких трансформаторов на параллельную работу. Способы повышения КПД трансформатора.

Включение нескольких трансформаторов на параллельную работу. Способы повышения КПД трансформатора.

Параллельная работа трансформаторов.

Тра-ры в сетях и подстанциях чаще всего работают параллельно. Это обеспечивает надежность в электроснабжении, дает возможность отключить тр-р на профилактику и в аварийной ситуации. Кроме этого при изменении графика нагрузки в течение суток для повышения кпд установки включать и отключать часть трансформаторов.Для 3^Х фазных трансформаторов ставятся при условия, выполнение которых обеспечивает нормальную работу трансформаторов.1. Напряжения первичных и вторичных обмоток тр-ов должны быть одинаковыми, т.е.

K_I = K_II = K_III = …2. Напряжения короткого замыкания параллельно работающих тра-ов должны быть одинаковыми, т.е.

U_KI = U_KII = U_KIII3. Группы соединения параллельно работающих трансформаторов должны быть одинаковыми. Кроме того, мощность параллельно работающих трансформаторов не должна отличаться более чем в три раза.

Параллельная работа трансформаторов

При включении двух (или более) трансформаторов на параллельную работу соединяют друг с другом одноименные выводы как на первичной, так и на вторичной сторонах. Параллельная работа трансформаторов считается нормальной, когда между ними отсутствуют уравнительные токи, нагрузочные токи распределяются пропорционально их мощностям и токи нагрузки совпадают по фазе.

Условия при которых возможна параллельная работа трансформаторов, следующие:

· одинаковые группы соединений обмоток;

· равные коэффициенты трансформации;

· одинаковые напряжения короткого замыкания (допускается включение на параллельную работу при разнице в напряжениях короткого замыкания не более 10%);

· отношение мощностей параллельно работающих трансформаторов должно быть не более 3 : 1.

Перед включением трансформаторов на параллельную работу производят их фазировку на стороне напряжения до 1000 В. Если вторичные обмотки трансформаторов соединены в треугольник (рис. а) или звезду без нулевой точки, то фазировку выполняют следующим образом: соединяют одну из фаз одного трансформатора с какой-либо фазой другого трансформатора и вольтметром отыскивают одноименные фазы на остальных четырех зажимах.

На одноименных фазах показания вольтметра будут нулевыми, и если концы этих фаз расположены друг против друга, то трансформаторы включают на параллельную работу. Вольтметр должен иметь шкалу на двойное линейное напряжение, так как при несовпадении фаз напряжение между зажимами может быть равно двойному линейному напряжению. Если ни одно из измерений не дает нулевого показания, меняют местами подводящие концы со стороны питания у фазируемого трансформатора и снова повторяют фазировку.

При наличии нулевых выводов у вторичных обмоток для фазировки соединяют нулевые выводы обоих трансформаторов. Если нулевые выводы трансформаторов заземлены наглухо, дополнительного соединения делать не следует. Вольтметром, имеющим шкалу на линейное напряжение, определяют одноименные фазы (рис. б). На этих фазах показания вольтметра будут нулевыми, и если концы этих фаз расположены друг против друга, то трансформаторы включают на параллельную работу. Если при фазировке не получится нулевых показаний вольтметра, фазировка невозможна и трансформаторы включать на параллельную работу нельзя.

Схема фазировки трансформаторов

Билет 4. Выбор и проверка сечения проводов и кабелей

Сечение проводов и кабелей определяют, исходя из допустимого нагрева с учетом нормального и аварийного режимов, а также неравномерного распределения токов между отдельными линиями, поскольку нагрев изменяет физические свойства проводника, повышает его сопротивление, увеличивает бесполезный расход электрической энергии на нагрев токопроводящих частей и сокращает срок службы изоляции. Чрезмерный нагрев опасен для изоляции и контактных соединений и может привести к пожару и взрыву.

Диэлектрический нагрев. Физическая сущность и основные достоинства и недостатки данного метода нагрева. Область использования в отрасли АПК.

Под диэлектрическим нагревом понимается нагрев диэлектриков и полупроводников в переменном электрическом поле, под действием которого нагреваемый материал поляризуется. Поляризация — это процесс смещения связанных зарядов, приводящий к появлению электрического момента у любого макроскопического элемента объема.

Механические характеристики рабочих машин и электродвигателей. Определения, уравнения, графические обозначения, понятие жесткости.

Понятие и классификация автоматических систем. Функциональные схемы, принцип работы.

Определение параметров схемы замещения

Параметры схемы замещения для любого трансформатора можно определить по данным опытов холостого хода (рис. 1.10) и короткого замыкания (рис. 1.12).

Опыт холостого хода

В опыте холостого хода (рис. 1.10) вторичная обмотка трансформатора разомкнута, а к первичной подводится номинальное напряжение U_1н = U₁₀.

Рис. 1.10

Схема замещения трансформатора (рис. 1.9) для режима холостого хода (I₂=0) примет вид (рис. 1.11).

Рис. 1.11

Измерив ток холостого хода I₁₀ и мощность P₁₀, потребляемую трансформатором, согласно схеме замещения (рис. 1.11,а) находим

(1.30)

где: Z_{вх х} – входное сопротивление трансформатора при опыте холостого хода.

Так как ток холостого хода мал по сравнению с номинальным током трансформатора, электрическими потерями ΔP_эл1 = I²₁₀ R₁ пренебрегают и считают, что вся мощность, потребляемая трансформатором, расходуется на компенсацию магнитных потерь в стали магнитопровода. При этом

(1.31)

,

откуда R₀ = P₁₀ / I²₁₀.

Аналогично считают, что X₁ + X₀ ≈ X₀, так как сопротивление X₀ определяется основным потоком трансформатора Ф (потоком взаимоиндукции), а X₁ – потоком рассеяния Ф_Δ1, который во много раз меньше Ф. Поэтому с большой степенью точности полагают, что

(1.32)

Z₀ = U₁₀ / I₁₀ ; .

Измерив напряжения U₁₀ и U₂₀ первичной и вторичной обмоток, определяют коэффициент трансформации

(1.33)

n = U₁₀ / U₂₀.

Векторная диаграмма трансформатора в режиме холостого хода, построенная исходя из указанных выше допущений, изображена на рис. 1.11, б. В действительности ток Í₁₀ создает в первичной обмотке падения напряжения Í₁₀ R₁ и j Í₁₀ X₁, поэтому .

Емкостные датчики

Их принцип действия основан на зависимости электрической емкости конденсатора от размеров, взаимного расположения его обкладок и от диэлектрической проницаемости среды между ними.

Емкостные датчики, также как и индуктивные, питаются переменным напряжением (обычно повышенной частоты - до десятков мегагерцДостоинства емкостных датчиков - простота, высокая чувствительность и малая инерционность. Недостатки - влияние внешних электрических полей, относительная сложность измерительных устройств.

Емкостные датчики применяют для измерения угловых перемещений, очень малых линейных перемещений, вибраций, скорости движения и т. д., а также для воспроизведения заданных функций (гармонических, пилообразных, прямоугольных и т. п.).

Емкостные преобразователи, диэлектрическая проницаемость e которых изменяется за счет перемещения, деформации или изменения состава диэлектрика, применяют в качестве датчиков уровня непроводящих жидкостей, сыпучих и порошкообразных материалов, толщины слоя непроводящих материалов (толщиномеры), а также контроля влажности и состава вещества.

Термометрические датчики (терморезисторы) - сопротивление зависит от температуры. Терморезисторы в качестве датчиков используют двумя способами:

1) Температура терморезистора определяется окружающей средой; ток, проходящий через терморезистор, настолько мал, что не вызывает нагрева терморезистора. При этом условии терморезистор используется как датчик температуры и часто называется “термометром сопротивления”.

2) Температура терморезистора определяется степенью нагрева постоянным по величине током и условиями охлаждения. В этом случае установившаяся температура определяется условиями теплоотдачи поверхности терморезистора (скоростью движения окружающей среды – газа или жидкости – относительно терморезистора, ее плотностью, вязкостью и температурой), поэтому терморезистор может быть использован как датчик скорости потока, теплопроводности окружающей среды, плотности газов и т. п. В датчиках такого рода происходит как бы двухступенчатое преобразование: измеряемая величина сначала преобразуется в изменение температуры терморезистора, которое затем преобразуется в изменение сопротивления.

Терморезисторы изготовляют как из чистых металлов, так и из полупроводников. Материал, из которого изготавливается такие датчики, должен обладать высоким температурным коэффициентом сопротивления, по возможности линейной зависимостью сопротивления от температуры, хорошей воспроизводимостью свойств и инертностью к воздействиям окружающей среды. В наибольшей степени всем указанным свойствам удовлетворяет платина; в чуть меньшей – медь и никель.

По сравнению с металлическими терморезисторами более высокой чувствительностью обладают полупроводниковые терморезисторы (термисторы).

Центр электрического питания

Структура центра электрического питания системы электроснабжения (пункта приема электроэнергии) и его схема зависят от большого числа факторов, главными из которых являются: величина электрической нагрузки потребителя, особенности его работы и работы отдельных электроприемников, принятые решения о принципах построения и о схеме высоковольтной распределительной сети.

Взависимости от величины питающего напряжения существует два вида центров электрического питания: главная понизительная подстанция (ГПП) и центральный распределительный пункт (ЦРП).

3.1.1Главная понизительная подстанция

Воснову выбора схемных решений подстанции положены следующие принципы:

•Применение простейших схем с минимальным числом выключателей;

•Применение одной системы сборных шин с разделением на секции;

•Применение раздельной работы линий и трансформаторов;

•Применение блочных схем.

Структурно ГПП состоит из трех частей (рис.3.1): распределительное устройство высшего напряжения (РУ ВН), трансформаторы, распределительное устройство низшего напряжения (РУ НН). Если на ГПП есть РУ среднего напряжения, то структура состоит из следующих элементов: РУ ВН, трансформаторы, РУ СН и РУ НН.

РУ ВН

Трансформаторы

РУ НН Рис.3.1. Структура подстанции с двумя напряжениями

Основной принцип выполнения РУ ВН – упрощение схемы и конструкции с целью удешевления, поэтому оно выполняется без сборных шин по упрощенным схемам, среди которых можно выделить три основных вида: глухое подключение линии электропередачи к трансформатору, упрощенная схема на блоках отделитель-короткозамыкатель,схема с выключателями.

Глухое подключение линии к трансформатору применяется при выполнении питающей сети 35-220 кВ кабельными линиями по радиальной схеме (рис.3.2).

Рис.3.2. Глухое подключение линии к трансформатору

Для обеспечения защиты трансформаторов используется передача отключающего импульса (ОИ) на подстанцию ЭЭС, где линия электропередачи присоединяется к сборным шинам с помощью защитнокоммутационного аппарата. Эта схема отличается повышенной надежностью, вследствие отсутствия дополнительных элементов в последовательной цепочке передачи электроэнергии (отсутствие электрических аппаратов в РУ ВН).

Схема на блоках отделитель-короткозамыкательявляется самой распространенной. Существует несколько разновидностей этих схем, одна из которых приведена на рис.3.3.

Рис.3.3. Схема ГПП с РУ ВН на блоках отделитель-короткозамыкатель

В ней при повреждении в одном из трансформаторов, защита включает соответствующий короткозамыкатель (QK), который в сетях 35 кВ выполняется двухполюсным, т.к. эти сети работают с изолированной нейтралью, а в сетях 110 или 220 кВ – однополюсным, т.к. эти сети работают с глухозаземленной нейтралью.

Включение короткозамыкателя вызывает искусственное короткое замыкание в питающей электрической сети, которое отключается защитой, установленной на головном участке линии. Головной выключатель линии обеспечивает, таким образом, отключение повреждений не только в линии, но и во всех присоединенных к ней по данной схеме трансформаторах. Во время безтоковой паузы в цикле автоматического повторного включения (АПВ), которым оснащен головной выключатель, отключается отделитель (QR), отделяя поврежденный трансформатор от линии. По окончании безтоковой паузы АПВ напряжение на линии восстанавливается, обеспечивая тем самым электроснабжение остальных потребителей, подключенных к данной линии.

Перемычка между вводами РУ ВН, содержащая отделитель и разъединитель, служит для повышения надежности схемы. Так при плановом или аварийном ремонте одной из питающих линий соответствующий трансформатор получает питание через перемычку. Отделитель в перемычке

подключается к его защите, и работа схемы в этом случае аналогична рассмотренной выше.

Схема с высоковольтными выключателями (рис.3.4) имеет более высокую надежность, но и более высокую стоимость.

Рис.3.4. Схема ГПП с РУ ВН на выключателях

Если перемычка в РУ ВН выполнена только на разъединителях, то она называется неавтоматической, а если в её составе имеется аппарат, реализующий защитно-коммутационнуюфункцию, то такая перемычка называется автоматической.

3.1.2 Центральный распределительный пункт

Второй вид центра электрического питания – ЦРП. Он служит для распределения электроэнергии, поступающей потребителю на напряжении 10 кВ. Это возможно в двух типичных случаях. Первый – при поступлении

электроэнергии на генераторном напряжении от близкорасположенной ТЭЦ, второй, самый массовый – получение электроэнергии небольшими потребителями от ГПП более крупных предприятий или от подстанций ЭЭС, имеющих РУ 10 кВ.

Основные принципы выполнения ЦРП: закрытое исполнение (либо в отдельном здании, либо в производственном); использование простейших схем с одной системой секционированных сборных шин. Схема электрических соединений ЦРП аналогична схеме распределительного устройства низкого напряжения ГПП (рис.3.6).

Компоновка распределительного устройства, также как и РУ 10 кВ ГПП, осуществляется с помощью комплектных распределительных устройств напряжением выше 1 кВ. Конструктивно они представляют собой металлическую конструкцию, разделенную на отсеки, в которых располагаются сборные шины, электрические аппараты (выключатели, предохранители, разъединители), измерительные трансформаторы, а также приборы защиты и измерения. Применение таких устройств дает значительное упрощение строительной части. Кроме того, практика их эксплуатации показала более надежную их работу по сравнению с обычными сборными РУ.

Комплектные распределительные устройства имеют два принципиально различных конструктивных исполнения:

•Стационарные комплектные распределительные устройства одностороннего обслуживания (камеры типа КСО), в которых электрические аппараты, привод и все приборы устанавливаются стационарно (рис.3.7).

•Выкатные комплектные распределительные устройства (ячейки типа КРУ), в которых выключатель с приводом располагается на специальной выкатной тележке, оснащенной втычными контактами

Включение нескольких трансформаторов на параллельную работу. Способы повышения КПД трансформатора.

Параллельная работа трансформаторов.

Тра-ры в сетях и подстанциях чаще всего работают параллельно. Это обеспечивает надежность в электроснабжении, дает возможность отключить тр-р на профилактику и в аварийной ситуации. Кроме этого при изменении графика нагрузки в течение суток для повышения кпд установки включать и отключать часть трансформаторов.Для 3^Х фазных трансформаторов ставятся при условия, выполнение которых обеспечивает нормальную работу трансформаторов.1. Напряжения первичных и вторичных обмоток тр-ов должны быть одинаковыми, т.е.

K_I = K_II = K_III = …2. Напряжения короткого замыкания параллельно работающих тра-ов должны быть одинаковыми, т.е.

U_KI = U_KII = U_KIII3. Группы соединения параллельно работающих трансформаторов должны быть одинаковыми. Кроме того, мощность параллельно работающих трансформаторов не должна отличаться более чем в три раза.