Стартовая >> Оборудование >> Трансформаторы >> Справка >> Требования, предъявляемые к трансформаторам

Требования, предъявляемые к трансформаторам

Трансформатор должен быть надежным в эксплуатации; экономичным; заложенные расчетом потери не должны превышать допустимых пределов; удовлетворять условиям параллельной работы; не перегреваться; выдерживать допускаемое нормами превышение напряжения и внешние короткие замыкания при обусловленных стандартом значениях кратности и длительности протекания тока; допускать регулирование напряжения.

Параллельной работой называют работу нескольких трансформаторов на общую сеть при параллельном соединении их первичных и вторичных обмоток. Такая работа более экономична по сравнению с раздельной и создается при этом некоторый резерв мощности.
Трансформаторы, включаемые на параллельную работу, должны удовлетворять ряду условий: иметь равенство первичных и вторичных напряжений, а следовательно, и коэффициентов трансформации, равенство напряжений короткого замыкания и одинаковые группы соединения обмоток.
Нагревание трансформатора или отдельных его частей в процессе эксплуатации выше допустимой температуры приводит к сокращению срока его службы, а в отдельных случаях — к аварийному выходу его из работы.
Для обеспечения надежной работы силового трансформатора в течение срока, установленного стандартом (25 лет), определены следующие допустимые превышения температуры отдельных его частей по отношению к температуре охлаждающей среды для обмоток, работающих в масле — 65, для магнитной системы (на поверхности) и конструктивных элементов — 75, для масла (в верхних слоях), если оно полностью защищено от соприкосновения с окружающим воздухом (герметизированные трансформаторы, трансформаторы с защитным устройством) — 60, для обмоток сухих трансформаторов при применении изоляционных материалов классов нагревостойкости А, Е; В, F и Н — соответственно 60, 75, 80, 100, 125. Допустимые превышения температуры приняты при условии, что максимальная температура окружающего воздуха не должна превышать 40°С. Если охлаждающей средой служит вода, ее температура у входа в охладитель трансформатора не должна превышать 25°С. Таким образом, за наивысшую расчетную температуру обмоток масляных трансформаторов принимают 65°С + 40°С = 105°С, магнитной системы (на поверхности)—75°С + 50°С= 115°С, верхних слоев масла — 55°С + 40°С=95°С.
Каждый трансформатор в зависимости от номинального напряжения должен выдерживать некоторое перенапряжение.
Перенапряжением называется повышение напряжения на зажимах трансформатора до значения, опасного для его изоляции.
Перенапряжения могут быть внутренние и внешние. К внутренним, или коммутационным, относятся перенапряжения, возникающие при изменении режима работы трансформатора или системы, в которой он работает, например при дуговом замыкании на землю, отключении и включении трансформаторов, линий с большой индуктивностью и емкостью и т. д.
К внешним относятся атмосферные перенапряжения, возникающие в результате действия грозовых разрядов. Если грозовой разряд происходит в непосредственными близости от трансформатора или линии, к которой он подключен, то перенапряжение возникает из-за индуктивного влияния тока и заряда молнии. Такое перенапряжение называют    индуцированным.

Отечественные трансформаторы имеют стандартные классы напряжения: 3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500 и 750 кВ и выше. Величина (уровень) допускаемых перенапряжений на зажимах обмоток трансформатора определяется его классом напряжения.
Механические усилия в концентрических обмотках
Рис. 1. Механические усилия в концентрических обмотках: а — радиальные,   б — осевые  и радиальные

Помимо перенапряжений при изменении режимов работы и особенно при внезапных коротких замыканиях в обмотках трансформаторов возникают токи, которые во много раз превышают рабочие. В момент включения трансформатора в сеть на холостую работу ток в обмотках может превысить номинальный в 6— 8 раз. При прохождении такого тока по обмоткам возникают опасные механические усилия.
Между витками в каждой обмотке действуют силы притяжения, так как токи в витках имеют одинаковое направление. Силы F между концентрически расположенными обмотками разных напряжений, направлены радиально (рис. 1, а). Так как первичный и вторичный токи в обмотках направлены противоположно, эти силы стремятся оттолкнуть обмотки друг от друга; наружная обмотка будет растягиваться, внутренняя — сжиматься. Кроме радиальных на обмотки действуют осевые силы, которые меньше радиальных, но при аварийных режимах опасны. Одну из обмоток они стремятся растянуть вдоль оси, другую — сжать.
В трансформаторе возникающие осевые механические усилия первичной и вторичной обмоток должны уравновешивать друг друга. Это достигается равномерным распределением по высоте их магнитодвижущих сил (мдс). Для этого первичную и вторичную обмотки располагают концентрически и на одном уровне, при этом обмотки должны иметь одинаковую высоту.
На рис. 1, б показаны усилия в обмотках, имеющих (условно) разную высоту. Если обмотки мысленно разделить на две равные части и в середине каждой из них сосредоточить половину мдс, то очевидно, что сила S, действующая между половинами обмоток, будет иметь направление, указанное на рисунке. Радиальные силы F и осевые Q получаются разложением силы S по правилу параллелограмма. Как видно, обмотку, имеющую меньшую высоту, осевые силы стремятся сжать, а большую — разорвать, кроме того, нетрудно сделать заключение: чем больше разница в высоте обмоток, тем больше осевые усилия, стремящиеся разрушить обмотки.
Из рассмотренного примера следует, что обмотки на стержнях магнитной системы при сборке трансформатора нужно располагать симметрично.
При внешних коротких замыканиях в процессе эксплуатации трансформатора механические усилия в обмотках резко возрастают и в отдельных случаях могут привести к их разрушению. Кроме того, из-за нагрева большими токами повышается температура обмоток. Для предотвращения разрушения обмотки крепят специальными прессующими устройствами.
Все силовые трансформаторы должны выдерживать без повреждений и остаточных деформаций внезапные сквозные (внешние) короткие замыкания. Допустимая длительность прохождения тока короткого замыкания и кратность установившегося тока короткого замыкания указаны в стандартах и технических условиях на трансформаторы.
Качество электрической энергии, поставляемой потребителю, определяется стандартом и характеризуется прежде всего стабильностью ее частоты и напряжения. Отклонение этих параметров от номинальных значений должно быть в пределах, установленных стандартами норм. Силовой трансформатор не может повлиять на частоту преобразуемой электроэнергии, он ее передает с такой частотой, которую получает, а поддерживать напряжение в заданных пределах он может.
Известно, что в зависимости от времени года и даже суток, а также режима работы, электрическая нагрузка потребителей меняется. С изменением тока нагрузки в электрической сети меняется напряжение, а это, в свою очередь, вызывает колебание напряжения на зажимах токоприемников: оно будет или слишком мало, или значительно превысит допустимое. Поддержание напряжения на требуемом уровне достигается изменением коэффициента трансформации трансформатора с помощью переключающего устройства. Для этого от обмоток выведены регулировочные ответвления, присоединяемые к контактным зажимам переключателя, который приводится в действие приводом от руки, или электрифицированным приводным устройством автоматически, или нажатием кнопки. Для регулирования напряжения в больших пределах применяются также специальные регулировочные и вольтодобавочные трансформаторы.
Регулирование напряжения производится либо при невозбужденном трансформаторе (со снятием нагрузки и напряжения), либо с переключением ответвлений обмотки под нагрузкой без снятия напряжения с трансформатора. Регулирование напряжения под нагрузкой важно, когда технологический режим потребителя не может быть прерван.

 
« Требования к расширителям силовых трансформаторов   Трехфазные масляные герметичные трансформаторы ТМГ »
электрические сети