Балаковская АЭС электрооборудование - Устройство трансформаторов собственных нужд

Поскольку в схемах с.н. Балаковской АЭС применены трансформаторы типа ТСЗ, рассмотрим их особенности.
При работе трансформатора происходит нагрев обмоток и магнитопровода за счет потерь энергии в них. Предельный нагрев частей трансформатора ограничивается изоляцией, срок службы которой зависит от температуры нагрева. Чем больше мощность трансформатора, тем интенсивнее должна быть система охлаждения.
Естественное воздушное охлаждение трансформаторов осуществляется путем естественной конвекции воздуха и частично лучеиспускания в воздухе. Такие трансформаторы получили название "сухих".
Условно принято обозначать естественное воздушное охлаждение при открытом исполнении С; при защищенном исполнении С3; при герметизированном исполнении СГ, с принудительной циркуляцией воздуха СД.
Трансформаторы на энергоблоках Балаковской АЭС в схемах собственных нужд имеют дополнительные буквенные обозначения:
A - для АЭС
С - для собственных нужд
У (или Тп)-для работы в районе с умеренным или тропическим климатом.
Трансформаторы с.н. типа ТС3, ТС3А, ТС3У предназначены для работы внутри помещений в следующих условиях:
высота над уровнем моря не более 1000 м; температура воздуха от плюс одного до +40°С;
относительная влажность окружающего воздуха не более 80% при температуре +25°С;
окружающая среда не взрывоопасная, не содержащая агрессивных паров и газов, разъедающих металлы и изоляцию, не насыщена токопроводящей пылью.
Трансформаторы состоят из следующих основных сборочных единиц: магнитопровода;
обмоток, размещенных на магнитопроводе;
отводов;
защитного кожуха.
Для нормальной работы потребителей необходимо поддерживать определенный уровень напряжения на шинах секций 0,4 кВ. Одним из способов регулирования напряжения является изменение коэффициента трансформации.

4.4.02. Схема соединения обмоток НН

Известно, что коэффициент трансформации определяется как отношение напряжений или количества витков обмоток. Величину напряжения на вторичной обмотке можно записать как:


Изменяя количество витков обмоток, меняем коэффициент трансформации и, соответственно, величины напряжений.
Обмотки трансформаторов ТСЗ снабжаются дополнительными ответвлениями, с помощью которых можно изменять коэффициент трансформации.
Переключение ответвлений на данных типах трансформаторов производят на отключенном трансформаторе,т.е. без возбуждения. Эта система носит название ПБВ - переключение без возбуждения.
Устройство ПБВ позволяет регулировать напряжение в пределах +5%. Например, если трансформатор работал на основном выводе "0" и необходимо повысить напряжение на вторичной стороне U2, то, отключив трансформатор, производят переключение на (-%), уменьшая тем самым число витков.
Параметры трансформаторов при регулировании соответствуют таблице и схеме (рис.4.4.01-02).

Параметры трансформаторов при регулировании

Трансформаторы, питающие секции 0,4 кВ, нормальной эксплуатации могут работать в параллель. Для включения на параллельную работу трансформаторы должны одинаковые коэффициенты трансформации. В противном случае между их вторичными обмотками будет циркулировать уравнительный ток, который даже при небольшой разнице в коэффициентах трансформации может привести к опасному перегреву;

одинаковые напряжения короткого замыкания Uк. %, иначе они не смогут делить нагрузку пропорционально своим мощностям. Иными словами, одни трансформаторы будут недогружены, другие - перегружены. Напряжение короткого замыкания (Uк) - это напряжение, при подведении которого к одной из обмоток трансформатора при замкнутой накоротко другой обмотке в ней проходит ток, равный номинальному.
Одинаковые группы соединений. Если группы соединений различны, то между соответствующими векторами вторичных напряжений трансформаторов, включаемых параллельно, образуется сдвиг фаз. Он повлечет за собой разность напряжений и между трансформаторами возникнет уравнительный ток.
При самом малом из возможных сдвигов (при разных группах соединений) - сдвиге в 30 градусов - уравнительный ток примерно в 5 раз превышает номинальный ток трансформатора. При самом большом сдвиге - в 180 градусов - в 20 раз.
Основных групп соединений может быть двенадцать (1ч, 2ч... 12 ч) - по числу цифр на циферблате. Это объясняется тем, что векторы первичных и вторичных напряжений в зависимости от схемы соединений обмоток и их расположения на стержнях могут иметь сдвиги, кратные 30 градусам. Таким образом, группе 1ч соответствует сдвиг 30 градусов, группе 2ч - 60 градусов и т.д. Сдвиг в 360 градусов (или отсутствие сдвига, т. к. 360 градусов и 0 градусов - это одно и то же) имеет группа в 12ч или 0 часов.
Четные группы (2, 4, 6, 8, 10, 12) получаются, если обе обмотки высшего напряжения (ВН) и низшего напряжения (НН) имеют одинаковые соединения - обе в звезду или обе в треугольник.
Нечетные группы (1,3, 5,7,9,11) получаются, если одна обмотка соединена в звезду, а другая - в треугольник.
Техника определения группы соединений заключается в следующем:
первый шаг: строится векторная диаграмма обмотки ВН; второй шаг: строится векторная диаграмма обмотки НН;
третий шаг: совмещаем центр тяжести векторной диаграммы обмотки ВН с центром часов, направляя вектор одной из фаз (как правило фазы В) на 12 часов;
четвертый шаг: совмещаем центр тяжести векторной диаграммы НН с центром часов и смотрим, на который час указывает вектор той же фазы (В). Этот час и определяет собой группу соединений.
Для примера определим группу соединений трансформатора ТСЗА-1000, установленного на блоках Балаковской АЭС, схема которых указана выше.
Строим векторную диаграмму обмотки ВН и замещаем ее звездой (рис.4.4.03.).
Строим векторную диаграмму обмотки НН. Ориентируясь на схему соединения обмоток, направляем векторы обмотки НН параллельно соответствующим векторам обмотки ВН.
Совмещаем векторные диаграммы с циферблатом часов и получаем группу соединения ∆/Υ-11.
Преимущества соединения обмоток в треугольник заключается в том, что образуется замкнутый контур для токов высоких гармоник, вследствие чего улучшается симметрия напряжения на нагрузки.