Устройство силовых трансформаторов: назначение, устройство, типы и виды. - Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение социального обслуживания населения

Содержание

Силовые трансформаторы в электрических подстанциях – устройство и принцип работы агрегатов

Трансформатор – электротехническое устройство, функционал которого направлен на преобразование и распределение электроэнергии, поступающей от источника к потребителю. Силовыми называют трансформаторы, способные работать с высокими показателями напряжения сети и передавать токи по высоковольтным линиям.

Устройство и принцип работы

Базовый рабочий элемент силового трансформатора – сердечник из ферромагнитного сплава с первичной и вторичной обмотками. Сердечник представляет собой тонкие металлические пластины – их собирают так, чтобы форма стержней под обмотками напоминала круг. Такая конструкция облегчает создание витков и увеличивает полезную площадь. Для увеличения КПД силового трансформатора промежутки между отдельными пластинами перекрывают цельными листами, изготовленными из железа с магнитомягкими свойствами.

Для производства первичной и вторичной обмоток используют медную проволоку – каждый виток тщательно изолируют как от пластин сердечника, так и от соседних витков провода. Технические пустоты между обмотками и их витками служат для циркулирования охладителя.

Большинство моделей преобразователей функционирует на основе масляного охлаждения. За счет высокой теплопроводности масло берет на себя энергию нагрева обмоток и выводит ее через радиаторные трубки охладительной системы. Некоторые силовые трансформаторы поддерживают сухое охлаждение, когда тепло от сердечника отводится воздушными потоками.

Принцип работы трансформатора основан на электромагнитной индукции – преобразовании значений напряжения переменного тока без изменения его частоты. Начальный импульс принимает первичная обмотка, затем за счет магнитных свойств сердечника создается переменный магнитный поток с замыканием между обмотками. Индуцированная электродвижущая сила поступает на вторичную обмотку с уже измененными показателями напряжения.

Помимо сердечника, в конструктив силового трансформатора включены:

регуляторы исходящего напряжения;
силовые вводы;
системы защиты от перегрузок и внутренних повреждений;

влагопоглотители;
системы регенерации масла;
газовое реле и др.

Они поддерживают бесперебойную работу аппарата и предотвращают его преждевременный выход из строя.

Классификация силовых трансформаторов

В зависимости от нужд потребителя электричества работа устройства может быть направлена на:

понижение выходного напряжения – понижающие трансформаторы;
повышение выходного напряжения – повышающие аппараты.

Показатели электронапряжения напрямую зависят от соотношения витков между первичной и вторичной обмотками. В трансформаторах понижающего типа количество витков первичной обмотки преобладает над витками вторичной. И наоборот – агрегаты, генерирующие высокий потенциал, обладают бóльшим числом витков вторичной обмотки.

Важнейшие параметры преобразующей системы – полная мощность потребления и класс напряжения – позволяют выделить 8 габаритов силовых трансформаторов:

нулевой габарит – мощность до 5 кВА включительно, напряжение до 35 кВ включительно;
I габарит – от 100 до 1000 кВА мощности, до 35 кВ напряжения;
II габарит – от 1000 до 6300 кВА, до 35 кВ;
III габарит – свыше 6300 кВА, напряжение до 35 кВ;
IV – до 32 000 кВА мощности, от 35 до 110 кВ;

V – от 32 000 до 80 000 кВА, до 330 кВ напряжения;
VI – до 200 000 кВА включительно с мощностью не более 330 кВ;
VII – выше 200 000 кВА и 330 кВ.

Для классификации силовых трансформаторов используются и другие критерии:

расположение – внутренние и наружные;
количество фаз – однофазные и трехфазные;
число обмоток – две и более.

Большое количество параметров позволяет подобрать оптимальный вид силового трансформатора для электроснабжения того или иного объекта. Производители рекомендуют оснащать узлы сразу двумя трансформаторами – это поможет сохранить работоспособность энергосистемы в случае аварии или поломки базового распределителя.

Этапы монтажа

Сборка и установка трансформаторного узла – трудоемкий, длительный и кропотливый процесс, в котором задействуются квалифицированные кадры и спецтехника. Рассмотрим 5 этапов работ по обустройству и монтажу на примере масляного силового трансформатора.

Подготовительный этап

В первую очередь обустраивают фундамент – он служит своеобразной подставкой, защищая устройство от подтопления. Под фундаментом должна быть предусмотрена маслосборная емкость – в случае аварий и повреждений кожуха масло вытечет в емкость и не сможет воспламениться.
Подготавливают смотровую площадку – здесь силовой трансформатор будет осмотрен, прогрет и собран непосредственно перед установкой.
Проверяют готовность и работоспособность подъемного оборудования – крана-манипулятора, лебедок и пр. При необходимости расчищают подъездные пути к локации.

Готовят охлаждающую жидкость, резервуары под ее хранение и под тестовые испытания масла. На этом этапе проверяют основные параметры масляной жидкости – они должны соответствовать нормам, указанным в техдокументации к силовому трансформатору.

Этап транспортировки

Способ перевозки устройства будет зависеть от его габаритов. Крупногабаритные силовые трансформаторы, которые весят более 90 тонн, перевозят в частично разобранном виде – для удобства разрешается демонтировать расширители, вводы, выхлопные трубы и фильтры.

Если установка весит менее 90 тонн и не создает неудобств при погрузке, разрешается транспортировать ее в собранном виде при частично заполненном маслом баке.

Компактные силовые трансформаторы транспортируют в готовом виде и с полным объемом охлаждающей жидкости. Сразу после доставки на объект их можно подключать к питанию и проводить пусконаладочные работы, минуя этап кропотливой сборки.

Чаще всего для перевозки распределительных агрегатов выбирают автомобильный транспорт как самый удобный и недорогой. На дальние расстояния трансформаторы целесообразно перевозить по железной дороге или морскими видами транспорта.

Устройства, поддерживающие показатели напряжения свыше 35 кВ, разрешается устанавливать открытым способом. Для энергообеспечения жилых кварталов чаще всего используются закрытые типы монтажа, когда трансформатор помещают в бетонное строение, отдельное помещение или металлический киоск.

В подготовленную камеру устройство устанавливают при помощи лебедок, полиспастов или подъемных кранов. Для погрузки и разгрузки используют крюки, приваренные к стенкам бака. Если конструкцией не предусмотрено наличие катков, агрегат помещают прямо на обустроенный фундамент, подключая корпус к сети заземления.

Предмонтажная ревизия

Непосредственно перед монтажом все узлы и детали силового трансформатора подлежат обязательному осмотру. Монтажники проверяют:

герметичность масляных баков;
отсутствие повреждений на корпусе и отдельных элементах;
наличие пломб на люках и кранах;
качество охлаждающей жидкости;
функционал приводов, переключателей и контакторов;

работу встроенных трансформаторов тока;
состояние расширителя, выхлопной трубы и термосифонного фильтра;
вводы напряжения;
работоспособность защитной и сигнальной систем.

Также необходимо позаботиться о средствах обеспечения пожарной безопасности – их достаточном количестве и соответствии сроков годности.

Монтаж оборудования

Проще всего монтируются силовые трансформаторы компактных габаритов, поскольку не нуждаются во вторичной сборке после транспортировки. Установки большой мощности собираются уже на объекте в определенной последовательности. Поэтапно к корпусу крепятся:

радиаторы;
расширитель с газовым и масляным реле;
фильтры;
вводы;
вспомогательные измерительные трансформаторы;
устройства контроля.

После проверки параметров изоляции и герметичности уплотнений приступают к заполнению бака трансформаторным маслом. Без масла силовой трансформатор не может находиться долгое время – максимум через 3 месяца после доставки устройства на объект резервуар должен быть заполнен. Масляному охладителю дают 12 часов отстояться, после чего проверяют уровень жидкости и при необходимости доливают.

На завершающем этапе монтажа мастера подключают к электрооборудованию провода, шины и выполняют заземление.

Пусконаладочные работы

По окончании сборки подстанции команда электромонтажников проводит контрольные испытания силового трансформатора, а комиссия по приемке выдает разрешение на введение объекта в эксплуатацию.

Во время первого пуска установке дают поработать 30 минут, после чего оценивают уровень нагрева отдельных элементов, наличие посторонних шумов, трещин на корпусе, сколов на изоляторах и другие отклонения в работе. Если изъянов не обнаружено, проводят еще 3-4 тестовых запуска, а затем переводят трансформатор в штатный режим работы.

Обслуживание и диагностика

Силовые трансформаторы регулярно испытывают на себе повышенную нагрузку, поэтому нуждаются в своевременной диагностике и обслуживании.

Регулярной диагностике подлежат:

первичная и вторичная обмотки, в том числе изоляция – изучаются радио- и акустические помехи, уровень содержания влаги;
трансформаторное масло – исследуется состав, попадание примесей, плотность, влажность, растворенные газы, поверхностное натяжение и пр.;
переключающее оборудование – измеряются температурные показатели и значения токов двигателя привода;
магнитопровод – определяется сопротивление изоляции, проверяется и тестируется система сопротивления;

система охлаждения и подшипники – изучается наличие посторонних шумов и вибраций, интенсивность воздушных потоков, чистота поверхности и скорость вращения.

Автоматизированная диагностика силовых трансформаторов осуществляется непрерывно благодаря встроенным измерительным системам. Они автоматически выявляют неполадки и подают сигналы об отклонениях в работе через коммутационную сеть.

С определенной периодичностью проводится плановая и испытательно-измерительная диагностика. Осмотры направлены на более глубокое всестороннее изучение оборудования как под нагрузкой, так и без запитывания от сети. Установки, расположенные в помещениях без обслуживающего персонала, диагностируются ежемесячно. Агрегаты, работающие под контролем электриков, подлежат ежедневному осмотру.

Для диагностики силовых устройств, которые уже были введены в эксплуатацию, применяют методы неразрушающего контроля:

магнитные;
радиоволновые;
капиллярные;
акустические;
радиационные;
вихретоковые;
электрические;
тепловые;
визуально-оптические.

Своевременная диагностика позволяет вовремя обнаруживать неисправности и не допускать возникновения аварийных ситуаций.

При обслуживании силовых трансформаторов работники выполняют наладку оборудования, смазывают трущиеся и подвижные детали, стягивают разболтанные крепежные элементы, очищают и перезаряжают фильтры.

При необходимости проводится очистка поверхностей агрегата от загрязнений и обгораний, восстановление антикоррозионного покрытия, замена или доливка трансформаторного масла. Для разрушения пленки окислов устройство полностью отключается от систем ввода и вывода, а регулятор напряжения попеременно переводится во все доступные позиции.

Монтаж, диагностика и обслуживание трансформаторов сухого типа проводится по аналогичному алгоритму, за исключением шагов по заливке и диагностике масла.

Все работы по сборке и наладке силовых трансформаторов на объекте возьмет на себя наша компания. Мы разрабатываем проекты энергообеспечения под различные нужды, в том числе в сфере судостроения, предлагая самые эффективные решения.

ПУЭ 7. Установка силовых трансформаторов и реакторов | Библиотека

13 декабря 2006 г. в 18:44
3034572

Поделиться
Пожаловаться

Раздел 4. Распределительные устройства и подстанции

Глава 4.

2. Распределительные устройства и подстанции напряжением выше 1 кВ

Установка силовых трансформаторов и реакторов

4.2.203. Требования, приведенные в 4.2.204-4.2.236, распространяются на стационарную установку в помещениях и на открытом воздухе силовых трансформаторов (автотрансформаторов), регулировочных трансформаторов и маслонаполненных реакторов с высшим напряжением 3 кВ и выше и не распространяются на электроустановки специального назначения.

Трансформаторы, автотрансформаторы и реакторы, указанные в настоящем параграфе, поименованы в 4.2.204-4.2.236 термином «трансформаторы».

Установка вспомогательного оборудования трансформаторов (электродвигателей системы охлаждения, контрольно-измерительной аппаратуры, устройств управления) должна отвечать требованиям соответствующих глав настоящих Правил.

Требования 4.2.212, 4.2.217, 4.2.218 не относятся к установке трансформаторов, входящих в КТП с высшим напряжением до 35 кВ.

4.2.204. В регионах с холодным климатом, с повышенной сейсмичностью должны применяться трансформаторы соответствующего исполнения.

4.2.205. Установка трансформаторов должна обеспечивать удобные и безопасные условия его осмотра без снятия напряжения.

4.2.206. Фундаменты трансформаторов напряжением 35-500 кВ должны предусматривать их установку непосредственно на фундамент без кареток (катков) и рельс.

Трансформаторы на подстанциях, имеющих стационарные устройства для ремонта трансформаторов (башни) и рельсовые пути перекатки, а также на подстанциях с размещением трансформаторов в закрытых помещениях следует устанавливать на каретках (катках).

Сейсмостойкие трансформаторы устанавливаются непосредственно на фундамент с креплением их к закладным элементам фундамента для предотвращения их смещений в горизонтальном и вертикальном направлениях.

На фундаментах трансформаторов должны быть предусмотрены места для установки домкратов.

4.2.207. Уклон масляного трансформатора, необходимый для обеспечения поступления газа к газовому реле, должен создаваться путем установки подкладок.

4.2.208. При установке расширителя на отдельной конструкции она должна располагаться таким образом, чтобы не препятствовать выкатке трансформатора с фундамента.

В этом случае газовое реле должно располагаться вблизи трансформатора в пределах удобного и безопасного обслуживания со стационарной лестницы. Для установки расширителя можно использовать портал ячейки трансформатора.

4.2.209. Трансформаторы необходимо устанавливать так, чтобы отверстие защитного устройства выброса масла не было направлено на близко установленное оборудование. Для защиты оборудования допускается установка заградительного щита между трансформатором и оборудованием.

4.2.210. Вдоль путей перекатки, а также у фундаментов трансформаторов массой более 20 т должны быть предусмотрены анкеры, позволяющие закреплять за них лебедки, направляющие блоки, полиспасты, используемые при перекатке трансформаторов в обоих направлениях. В местах изменения направления движения должны быть предусмотрены места для установки домкратов.

4.2.211. Расстояния в свету между открыто установленными трансформаторами определяются технологическими требованиями и должны быть не менее 1,25 м.

4.2.212. Разделительные перегородки между открыто установленными трансформаторами напряжением 110 кВ и выше единичной мощностью 63 МВ·А и более, должны предусматриваться:

при расстояниях менее 15 м между трансформаторами (реакторами), а также между ними и трансформаторами любой мощности, включая регулировочные и собственных нужд;
при расстояниях менее 25 м между трансформаторами, установленными вдоль наружных стен зданий электростанции на расстоянии от стен менее 40 м.

Разделительные перегородки должны иметь предел огнестойкости не менее 1,5 ч, ширину — не менее ширины маслоприемника и высоту — не менее высоты вводов высшего напряжения более высокого трансформатора. Перегородки должны устанавливаться за пределами маслоприемника. Расстояние в свету между трансформатором и перегородкой должно быть не менее 1,5 м.

Указанные расстояния принимаются до наиболее выступающих частей трансформаторов.

Если трансформаторы собственных нужд или регулировочные установлены с силовым трансформатором, оборудованным автоматическим стационарным устройством пожаротушения, и присоединены в зоне действия защиты от внутренних повреждений силового трансформатора, то допускается вместо разделительной перегородки выполнять автоматическую стационарную установку пожаротушения трансформатора собственных нужд или регулировочного, объединенную с установкой пожаротушения силового трансформатора; при этом допускается сооружение общего маслоприемника.

4.2.213. Регулировочные трансформаторы должны устанавливаться в непосредственной близости от регулируемых автотрансформаторов, за исключением случая, когда между автотрансформатором и регулировочным трансформатором предусматривается установка токоограничивающего реактора.

4.2.214. Автоматическими установками пожаротушения оснащаются:

трансформаторы напряжением 500-750 кВ, независимо от мощности, а напряжением 220-330 кВ мощностью 250 МВ•А и более;
трансформаторы напряжением 110 кВ и выше мощностью 63 МВ•А и более, устанавливаемые в камерах подстанций и у зданий ГЭС;
трансформаторы напряжением 110 кВ и выше любой мощности, устанавливаемые в подземном здании ГЭС и ГАЭС.

4.2.215. Пуск установки пожаротушения должен осуществляться автоматически, вручную и дистанционно со щита управления. Устройство ручного пуска должно располагаться вблизи установки в безопасном при пожаре месте.

Включение установки пожаротушения группы однофазных трансформаторов должно производиться только на поврежденные фазы.

4.2.216. Каждый масляный трансформатор, размещаемый внутри помещений следует устанавливать в отдельной камере (исключение 4.2.98), расположенной на первом этаже. Допускается установка масляных трансформаторов на втором этаже, а также ниже уровня пола первого этажа на 1 м в незатопляемых зонах при условии обеспечения возможности транспортирования трансформаторов наружу и удаления масла в аварийных случаях в соответствии с требованиями, приведенными в 4.2.103, как для трансформаторов с объемом масла более 600 кг.

При необходимости установки трансформаторов внутри помещений выше второго этажа или ниже пола первого этажа более чем на 1 м, они должны быть с негорючим экологически чистым диэлектриком или сухими в зависимости от условий окружающей среды и технологии производства. При размещении трансформаторов внутри помещений следует руководствоваться также 4.2.85.

Допускается установка в одной общей камере двух масляных трансформаторов с объемом масла до 3 т каждый, имеющих общее назначение, управление, защиту и рассматриваемых как один агрегат.

Сухие трансформаторы и имеющие негорючее заполнение устанавливаются в соответствии с 4.2.118.

4.2.217. Для трансформаторов, устанавливаемых внутри помещений, расстояния в свету от наиболее выступающих частей трансформаторов, расположенных на высоте 1,9 м и менее от пола, должны быть:

до задней и боковых стен не менее 0,3 м — для трансформаторов мощностью до 0,63 MB•А и 0,6 м — для трансформаторов большей мощности;

со стороны входа до полотна двери или выступающих частей стены не менее: 0,6 м — для трансформаторов мощностью до 0,63 МВ•А; 0,8 м — для трансформаторов до 1,6 МВ•А и 1 м — для трансформаторов мощностью более 1,6 МВ•А.

4.2.218. Пол камер масляных трансформаторов должен иметь 2%-ный уклон в сторону маслоприемника.

4.2.219. В камерах трансформаторов могут устанавливаться относящиеся к ним разъединители, предохранители и выключатели нагрузки, вентильные разрядники, ОПН, заземляющие дугогасящие реакторы, а также оборудование системы охлаждения.

4.2.220. Каждая камера масляных трансформаторов должна иметь отдельный выход наружу или в смежное помещение категорий Г или Д.

4.2.221. Расстояние по горизонтали от проема ворот трансформаторной камеры встроенной или пристроенной ПС до проема ближайшего окна или двери помещения должно быть не менее 1 м.

Выкатка трансформаторов мощностью 0,25 МВ•А и более из камер во внутренние проезды шириной менее 5 м между зданиями не допускается. Это требование не распространяется на камеры, выходящие в проходы и проезды внутри производственных помещений.

4.2.222. Вентиляционная система камер трансформаторов должна обеспечивать отвод выделяемого ими тепла (4.2.104) и не должна быть связана с другими вентиляционными системами.

Стенки вентиляционных каналов и шахт должны быть выполнены из материалов с пределом огнестойкости не менее 45 мин.

Вентиляционные шахты и проемы должны быть расположены таким образом, чтобы в случае образования или попадания в них влаги она не могла стекать на трансформаторы, либо должны быть применены меры для защиты трансформатора от попадания влаги из шахты.

Вентиляционные проемы должны быть закрыты сетками с размером ячейки не более 1х1 см и защищены от попадания через них дождя и снега.

4.2.223. Вытяжные шахты камер масляных трансформаторов, пристроенных к зданиям, имеющих кровлю из горючего материала, должны быть отнесены от стен здания не менее чем на 1,5 м или же конструкции кровли из горючего материала должны быть защищены парапетом из негорючего материала высотой не менее 0,6 м. Вывод шахт выше кровли здания в этом случае необязателен.

Отверстия вытяжных шахт не должны располагаться против оконных проемов зданий. При устройстве выходных вентиляционных отверстий непосредственно в стене камеры они не должны располагаться под выступающими элементами кровли из горючего материала или под проемами в стене здания, к которому камера примыкает.

Если над дверью или выходным вентиляционным отверстием камеры трансформатора имеется окно, то под ним следует устраивать козырек из негорючего материала с вылетом не менее 0,7 м. Длина козырька должна быть более ширины окна не менее чем на 0,8 м в каждую сторону.

4.2.224. Трансформаторы с принудительной системой охлаждения должны быть снабжены устройствами для автоматического пуска и останова системы охлаждения.

Автоматический пуск должен осуществляться в зависимости от температуры верхних слоев масла и, независимо от этого, по току нагрузки трансформатора.

4.2.225. При применении вынесенных охладительных устройств они должны размещаться так, чтобы не препятствовать выкатке трансформатора с фундамента и допускать проведение их обслуживания при работающем трансформаторе. Поток воздуха от вентиляторов дутья не должен быть направлен на бак трансформатора.

4.2.226. Расположение задвижек охладительных устройств должно обеспечивать удобный доступ к ним, возможность отсоединения трансформатора от системы охлаждения или отдельного охладителя от системы и выкатки трансформатора без слива масла из охладителей.

4.2.227. Охладительные колонки, адсорберы и другое оборудование, устанавливаемое в системе охлаждения Ц (OFWF), должны располагаться в помещении, температура в котором не снижается ниже +5 °С.

При этом должна быть обеспечена возможность замены адсорбента на месте.

4.2.228. Внешние маслопроводы систем охлаждения ДЦ (OFAF) и Ц (OFWF) должны выполняться из нержавеющей стали или материалов, устойчивых против коррозии.

Расположение маслопроводов около трансформатора не должно затруднять обслуживание трансформатора и охладителей и должно обеспечивать минимальные трудозатраты при выкатке трансформатора. При необходимости должны быть предусмотрены площадки и лестницы, обеспечивающие удобный доступ к задвижкам и вентиляторам дутья.

4.2.229. При вынесенной системе охлаждения, состоящей из отдельных охладителей, все размещаемые в один ряд одиночные или сдвоенные охладители должны устанавливаться на общий фундамент.

Групповые охладительные установки могут размещаться как непосредственно на фундаменте, так и на рельсах, уложенных на фундамент, если предусматривается выкатка этих установок на своих катках.

4.2.230. Шкафы управления электродвигателями системы охлаждения ДЦ (OFAF), НДЦ (ODAF) и Ц (OFWF) должны устанавливаться за пределами маслоприемника. Допускается навешивание шкафа управления системой охлаждения Д (ONAF) на бак трансформатора, если шкаф рассчитан на работу в условиях вибрации, создаваемой трансформатором.

4.2.231. Трансформаторы с принудительной системой охлаждения должны быть снабжены сигнализацией о прекращении циркуляции масла, охлаждающей воды или останове вентиляторов дутья, а также об автоматическом включении или отключении резервного охладителя или резервного источника питания.

4.2.232. Для шкафов приводов устройств регулирования напряжения под нагрузкой и шкафов автоматического управления системой охлаждения трансформаторов должен быть предусмотрен электрический подогрев с автоматическим управлением.

4.2.233. Планово-предупредительный ремонт трансформаторов на подстанциях следует предусматривать на месте их установки с помощью автокранов или (и) инвентарных устройств. При этом рядом с каждым трансформатором должна быть предусмотрена площадка, рассчитанная на размещение элементов, снятых с ремонтируемого трансформатора, такелажной оснастки и оборудования, необходимого для ремонтных работ.

В стесненных условиях ПС допускается предусматривать одну ремонтную площадку с сооружением к ней путей перекатки.

На ПС, расположенных в удаленных и труднодоступных районах, следует предусматривать совмещенные порталы.

На ПС напряжением 500-750 кВ, расположенных в районах со слаборазвитыми и ненадежными транспортными связями, а также на ОРУ электростанций при установке на них трансформаторов, если трансформаторы невозможно доставить на монтажную площадку гидроэлектростанций и ремонтную площадку машинного зала электростанции, для проведения планово-предупредительных ремонтных работ допускается предусматривать стационарные устройства-башни, оборудованные мостовыми кранами, с мастерской или аппаратной маслохозяйства с коллектором для передвижных установок.

Необходимость сооружения башни определяется заданием на проектирование.

4.2.234. При открытой установке трансформаторов вдоль машинного зала электростанции должна быть обеспечена возможность перекатки трансформатора к месту ремонта без разборки трансформатора, снятия вводов и разборки поддерживающих конструкций токопроводов, порталов, шинных мостов и т.п.

4.2.235. Грузоподъемность крана в трансформаторной башне должна быть рассчитана на массу съемной части бака трансформатора.

4.2.236. Продольные пути перекатки трансформаторов на подстанциях должны предусматриваться:

при наличии подъездной железной дороги;
при наличии башни для ремонта трансформаторов;
при аварийном вводе в работу резервной фазы автотрансформатора методом перекатки, если это обосновано в сравнении с другими способами.

Elec.ru в любимой социальной сети Pinterest
Актуальные новости, мероприятия, публикации и обзоры в удобном формате.

Различные типы трансформаторов и их применение

Трансформатор широко используется в электротехнике и электронике. Это электромагнитное устройство, которое следует основному принципу электромагнетизма, открытому Майклом Фарадеем. Мы подробно рассмотрели конструкцию трансформатора и работу в предыдущем уроке. Здесь мы рассмотрим различных типа трансформаторов , используемых в различных приложениях. Однако все 9Типы 0003 трансформаторов основаны на тех же принципах, но имеют разный метод конструкции. И, приложив немного усилий, вы также можете построить свой собственный трансформатор, но при сборке трансформатора всегда следует соблюдать методы защиты трансформатора.

Типы трансформаторов в зависимости от уровня напряжения

Трансформатор может иметь несколько типов конструкции. Трансформатор не имеет электрического соединения с одной стороны на другую; тем не менее, две электрически независимые катушки могут проводить электричество посредством электромагнитного потока. Трансформатор может иметь несколько катушек или обмоток как на первичной, так и на вторичной стороне. В некоторых случаях несколько первичных сторон, где две катушки соединены последовательно, часто называемые центр постучал . Это состояние с центральным отводом также можно увидеть на вторичной стороне.

Трансформаторы могут быть сконструированы таким образом, чтобы они могли преобразовывать уровень напряжения первичной обмотки во вторичную обмотку. В зависимости от уровня напряжения трансформатор имеет три категории. Понижающий, повышающий и развязывающий трансформатор . Для изолирующего трансформатора уровень напряжения одинаков для обеих сторон.

1. Понижающий трансформатор

Понижающий трансформатор используется как в электронике, так и в электротехнике. Понижающий трансформатор преобразует уровень первичного напряжения в более низкое напряжение на вторичном выходе. Это достигается соотношением первичной и вторичной обмоток. Для понижающих трансформаторов число обмоток на первичной стороне больше, чем на вторичной. Поэтому в общей обмотке соотношение первичной и вторичной обмотки всегда остается больше 1,9.0004

В электронике многие приложения работают на 5 В, 6 В, 9 В, 12 В, 24 В или, в некоторых случаях, 48 В. Для преобразования напряжения однофазной розетки 230 В переменного тока в требуемый уровень низкого напряжения требуются понижающие трансформаторы. В контрольно-измерительных приборах, а также во многих типах электрического оборудования понижающий трансформатор является основным требованием для силовой части. Они также используются в адаптерах питания и цепях зарядных устройств для мобильных телефонов.

В электротехнике понижающие трансформаторы используются в системе распределения электроэнергии, которая работает на очень высоком напряжении, чтобы обеспечить низкие потери и экономичное решение для передачи электроэнергии на большие расстояния. Для преобразования высокого напряжения в низковольтную линию питания используется понижающий трансформатор.

2. Повышающий трансформатор

Повышающий трансформатор находится точно напротив понижающего трансформатора. Повышающий трансформатор увеличить низкое первичное напряжение до высокого вторичного напряжения . Опять же это достигается соотношением первичной и вторичной обмоток. Для повышающего трансформатора отношение первичной обмотки к вторичной обмотке остается меньше 1 . Это означает, что количество витков во вторичной обмотке больше, чем в первичной обмотке.
В электронике повышающие трансформаторы часто используются в стабилизаторах, инверторах и т. д., где низкое напряжение преобразуется в гораздо более высокое напряжение.

Повышающий трансформатор также используется в системе распределения электроэнергии . Для приложений, связанных с распределением электроэнергии, требуется высокое напряжение. Повышающий трансформатор используется в сети для повышения уровня напряжения перед распределением.

3. Изолирующий трансформатор

Изолирующий трансформатор не преобразует никакие уровни напряжения. Первичное напряжение и вторичное напряжение изолирующего трансформатора всегда остаются одинаковыми. Это потому что 9Коэффициент первичной и вторичной обмотки 0003 всегда равен 1 . Это означает, что количество витков в первичной и вторичной обмотках одинаково в изолирующем трансформаторе.

Разделительный трансформатор используется для изоляции первичной и вторичной обмотки. Как обсуждалось ранее, трансформатор не имеет каких-либо электрических соединений между первичной и вторичной обмотками, он также используется в качестве изолирующего барьера, где проводимость происходит только за счет магнитного потока. Используется в целях безопасности и для подавления передачи шума с основного на дополнительный или наоборот.

Типы трансформаторов в зависимости от материала сердечника

Трансформатор передает энергию, проводя электромагнитный поток через материал сердечника. Различные материалы сердечника создают разную плотность потока. В зависимости от материалов сердечника в силовой и электронной областях используются несколько типов трансформаторов.

1. Трансформатор с железным сердечником

В трансформаторе с железным сердечником в качестве материала сердечника используется несколько пластин из мягкого железа. Благодаря превосходным магнитным свойствам железа потокосцепление трансформатора с железным сердечником очень высокое. Таким образом, КПД трансформатора с железным сердечником также высок.

Сердечники из мягкого железа могут быть разных форм и размеров. Витки первичной и вторичной обмотки намотаны или намотаны на каркас катушки. После этого формирователь катушки монтируется в пластины сердечника из мягкого железа. В зависимости от размера и формы сердечника на рынке доступны различные типы сердечников. Несколько распространенных форм: E, I, U, L и т. Д. Железные пластины тонкие, и несколько пластин сгруппированы вместе, чтобы сформировать фактическое ядро. Например, сердечники типа Е изготавливаются из тонких пластин в виде буквы Е.

Трансформаторы с железным сердечником широко используются и обычно тяжелее по весу и форме.

2. Трансформатор с ферритовым сердечником

В трансформаторе с ферритовым сердечником используется ферритовый сердечник из-за высокой магнитной проницаемости. Этот тип трансформатора предлагает очень низкие потери в высокочастотном приложении. В связи с этим трансформаторы с ферритовым сердечником используются в высокочастотных устройствах, таких как импульсные источники питания (SMPS), приложения, связанные с радиочастотами, и т. д.

Трансформаторы с ферритовым сердечником также имеют различные формы и размеры в зависимости от требований применения. Он в основном используется в электронике, а не в электротехнике. Наиболее распространенной формой трансформатора с ферритовым сердечником является E-образный сердечник.

3. Трансформатор с тороидальным сердечником

В трансформаторе с тороидальным сердечником используется материал сердечника тороидальной формы, такой как железный сердечник или ферритовый сердечник. Тороиды представляют собой материал сердечника в форме кольца или пончика и широко используются для обеспечения превосходных электрических характеристик. Из-за кольцевой формы индуктивность рассеяния очень мала и обеспечивает очень высокие индуктивность и добротность. Обмотки относительно короткие, а вес намного меньше, чем у традиционных трансформаторов того же номинала.

4. Трансформатор с воздушным сердечником

Трансформатор с воздушным сердечником не использует физический магнитный сердечник в качестве материала сердечника. Потокосцепление трансформатора с воздушным сердечником выполнено полностью с использованием воздуха.

В трансформаторе с воздушным сердечником на первичную обмотку подается переменный ток, который создает вокруг нее электромагнитное поле. Когда вторичная катушка помещается внутрь магнитного поля, согласно закону индукции Фарадея, вторичная катушка индуцируется магнитным полем, которое в дальнейшем используется для питания нагрузки.

Однако трансформатор с воздушным сердечником обеспечивает низкую взаимную индуктивность по сравнению с физическим сердечником, таким как железо или ферритовый сердечник.

Используется в портативной электронике, а также в приложениях, связанных с радиочастотами. Из-за отсутствия физического материала сердцевины он очень легкий с точки зрения веса. Правильно настроенный трансформатор с воздушным сердечником также используется в решениях для беспроводной зарядки, где первичные обмотки сконструированы внутри зарядного устройства, а вторичные обмотки расположены внутри целевого устройства.

Типы трансформаторов на основе расположения обмоток

Трансформатор можно классифицировать по порядкам обмоток. Одним из популярных типов являются трансформаторы с автоматической обмоткой.

Трансформатор с автоматической обмоткой

До сих пор первичная и вторичная обмотки были зафиксированы, но в случае трансформатора с автоматической обмоткой первичная и вторичная обмотки могут быть соединены последовательно, а узел с центральным отводом подвижен. В зависимости от положения центрального ответвления вторичное напряжение может варьироваться.

Авто — это не сокращенная форма от Автоматический; скорее это должно уведомить себя или одиночную катушку. Эта катушка образует отношение, которое состоит из двух частей, первичной и вторичной. Положение центрального отвода определяет отношение первичной и вторичной обмотки, тем самым изменяя выходное напряжение.

Чаще всего используется V ARIAC , прибор для получения переменного переменного тока из постоянного входного переменного тока. Он также используется в приложениях, связанных с передачей и распределением электроэнергии, где необходимо часто менять линии высокого напряжения.

Типы трансформаторов в зависимости от использования

Также доступно несколько типов трансформаторов, которые работают в определенной области. Как в электронике, так и в электротехнике несколько специальных трансформаторов используются в качестве понижающего или повышающего трансформатора в зависимости от применения. Таким образом, трансформаторы можно классифицировать следующим образом в зависимости от использования:

1. Power Domain

Силовой трансформатор
Измерительный трансформатор
Распределительный трансформатор

2. Область электроники

Импульсный преобразователь
Выходной аудиотрансформатор

1. Трансформаторы, используемые в области энергетики

В области электротехники область энергетики связана с производством, измерением и распределением электроэнергии. Тем не менее, это очень большая область, где трансформаторы являются важной частью для обеспечения безопасного преобразования энергии и успешной подачи энергии на подстанцию и конечным пользователям.

Трансформаторы, которые используются в энергетике, могут быть как наружными, так и внутренними, но в основном наружными.

(a) Силовой трансформатор

Силовые трансформаторы больше по размеру и используются для передачи энергии на подстанцию или в систему электроснабжения. Этот трансформатор действует как мост между генератором электроэнергии и первичной распределительной сетью. В зависимости от номинальной мощности и спецификации силовые трансформаторы можно разделить на три категории: Трансформатор малой мощности, трансформаторы средней мощности и трансформаторы большой мощности . Номинальная мощность может быть от 30 кВА до 500-700 кВА или, в некоторых случаях, может быть равна или больше 7000 кВА для трансформатора небольшой номинальной мощности. Трансформатор средней номинальной мощности может иметь мощность до 50-100 МВА, тогда как трансформаторы большой номинальной мощности способны выдерживать мощность более 100 МВА.

Из-за очень высокой выработки электроэнергии конструкция силового трансформатора также имеет решающее значение. Конструкция включает прочные изолирующие периферийные устройства и хорошо сбалансированную систему охлаждения. Наиболее распространенные силовые трансформаторы заполнены маслом.

Основной принцип силового трансформатора заключается в преобразовании сильного тока низкого напряжения в низковольтный ток высокого напряжения . Это необходимо для минимизации потерь мощности в системе распределения электроэнергии.

Еще одним важным параметром силового трансформатора является наличие фаз. Обычно силовые трансформаторы работают в трехфазной системе , но в некоторых случаях также используются однофазные маломощные силовые трансформаторы. Трехфазные силовые трансформаторы являются наиболее дорогими и эффективными, чем однофазные силовые трансформаторы.

(b) Измерительный трансформатор

Измерительный трансформатор часто называют измерительным трансформатором. Это еще один широко используемый измерительный прибор в области мощности. Измерительный трансформатор используется для изоляции основного питания и преобразования тока и напряжения в меньшем соотношении к его вторичному выходу. Измеряя выход, можно измерить фазу, ток и напряжение фактической линии электропередачи.

На изображении выше показана конструкция трансформатора тока.

(c) Распределительный трансформатор

Используется на последнем этапе системы распределения электроэнергии. Распределительные трансформаторы представляют собой понижающие трансформаторы, которые преобразуют высокое напряжение сети в требуемое конечным потребителем напряжение 110 В или 230 В. Он также может быть однофазным или трехфазным.

Распределительные трансформаторы могут быть как меньшего размера, так и большего размера, в зависимости от преобразовательной способности или номинальных характеристик.

Распределительные трансформаторы можно дополнительно разделить на категории в зависимости от типа используемой изоляции. Он может быть сухим или погруженным в жидкость. Он изготавливается с использованием ламинированных стальных пластин, в основном имеющих С-образную форму, в качестве основного материала.

Распределительный трансформатор также имеет другой тип классификации в зависимости от места его использования. Трансформатор может быть установлен на опоре, в этом случае он называется распределительным трансформатором, установленным на опоре. Его можно разместить внутри подземной камеры, смонтировать на бетонной подушке (распределительный трансформатор на подушке) или внутри закрытого стального ящика.

Как правило, распределительные трансформаторы имеют мощность менее 200 кВА.

2. Трансформатор, используемый в области электроники

В электронике используются различные небольшие миниатюрные трансформаторы, которые могут быть установлены на печатной плате или могут быть закреплены внутри небольшого корпуса изделия.

(a) Импульсный трансформатор

Импульсные трансформаторы являются одними из наиболее часто используемых трансформаторов, монтируемых на печатных платах, которые производят электрические импульсы постоянной амплитуды. Он используется в различных цифровых схемах, где требуется генерация импульсов в изолированной среде. Поэтому импульсные трансформаторы изолируют первичную и вторичную обмотки и распределяют первичные импульсы по вторичной цепи, часто цифровым логическим элементам или драйверам.

Правильно сконструированные импульсные трансформаторы должны иметь надлежащую гальваническую развязку, а также малую утечку и паразитную емкость.

(b) Выходной аудиотрансформатор

Аудиотрансформатор – еще один широко используемый трансформатор в области электроники. Он специально используется в приложениях, связанных со звуком, где требуется согласование импеданса. Аудиотрансформатор уравновешивает схему усилителя и нагрузку, обычно это громкоговоритель. Аудиотрансформатор может иметь несколько первичных и вторичных катушек, разделенных или с центральным отводом.

Итак, мы рассмотрели различные типы трансформаторов, кроме того, есть и другие трансформаторы специального назначения, но они не рассматриваются в этой статье.

10 Объяснение компоновки системы распределения электроэнергии — статьи

Символы мнемосхемы шины точно отражают компоновку системы распределения, которую они создают. Фото: Sage Controls, Inc.

Основная функция системы распределения электроэнергии в здании или на объекте состоит в том, чтобы получать электроэнергию в одной или нескольких точках подачи и подавать ее на освещение, лифты, охладители, двигатели и все другие электрические системы. нагрузки.

Наилучшей системой распределения является та, которая экономично и безопасно обеспечивает адекватное электроснабжение как текущих, так и возможных будущих нагрузок. Выбор компоновки системы оказывает огромное влияние на надежность и ремонтопригодность электрической системы.

Для распределения электроэнергии используются четыре основные схемы. Это радиальные, первично-селективные, вторично-селективные и вторичные сетевые схемы.

Ниже рассматриваются несколько часто используемых систем распределения электроэнергии. Обычно необходимо комбинировать два или более из этих устройств для повышения надежности системы.

Содержимое

Радиальная система
Расширенная радиальная система
Радиальная система с первичной селективностью
Первичная и вторичная простая радиальная система
Система первичного контура
Вторичная селективная система
Первичная селективная система
Запасная трансформаторная система
Вторичная спотовая сеть
Композитные системы

1.

Радиальная система

Радиальная система представляет собой простейшую схему распределения электроэнергии и наименее дорогую с точки зрения первоначальной стоимости оборудования. Кроме того, это наименее надежная схема, поскольку она использует только один источник коммунальных услуг.

В простой радиальной системе потеря источника питания, трансформатора, сервисного или распределительного оборудования приведет к отключению услуги. Фото: ИТОН.

Обычная простая радиальная система получает электроэнергию при напряжении сети на одной подстанции и понижает напряжение до уровня использования. Потеря источника питания, трансформатора или сервисного или распределительного оборудования приведет к потере обслуживания.

Кроме того, нагрузки должны быть отключены для проведения технического обслуживания системы. Эта компоновка чаще всего используется там, где потребность в низкой начальной стоимости, простоте и экономии места перевешивает потребность в повышенной надежности.

Типичное оборудование для этой схемы системы представляет собой одноблочную подстанцию, состоящую из первичного выключателя с плавкими предохранителями, трансформатора достаточной мощности для питания нагрузки и распределительного щита низкого напряжения.

2. Расширенная радиальная система

Одним из основных преимуществ простой радиальной системы является то, что ее можно легко расширить за счет включения дополнительных трансформаторов. Надежность возрастает с увеличением количества подстанций, поскольку выход из строя одного трансформатора не приведет к отключению всех нагрузок.

Фото: Простую радиальную систему можно легко расширить за счет включения дополнительных трансформаторов. Square D.

Для минимизации падения напряжения дополнительные трансформаторы могут располагаться ближе к центру каждой группы нагрузок. Если потеря трансформатора или фидера не может привести к отключению части объекта, требуется более надежная организация системы.

3. Радиальная система с первичной селективностью

Когда доступны два вспомогательных источника, радиальные системы с первичной селективностью обеспечивают почти те же экономические преимущества, что и простая радиальная система, но с большей надежностью, поскольку выход из строя одного вспомогательного источника не приведет к полной потере услуга.

Первичная селективность повышает надежность радиальной системы, поскольку выход из строя одного вспомогательного источника не приведет к полной потере обслуживания. Фото: Square D.

Кратковременное отключение произойдет между отключением основного источника электроэнергии и переключением на альтернативный источник, если только источники сети не будут параллельны. Выход из строя трансформатора или распределительного оборудования все равно приведет к прекращению обслуживания.

Между двумя первичными источниками может использоваться схема автоматического переключения для автоматического переключения с неисправного служебного источника на доступный источник. Для обслуживания основной системы необходимо отключить все нагрузки.

4. Первичная и вторичная простая радиальная система

Усовершенствованная форма традиционной простой радиальной системы распределяет мощность при первичном напряжении. Напряжение снижается до уровня использования в нескольких зонах нагрузки, как правило, через трансформаторы вторичной подстанции.

В первичной и вторичной простой радиальной системе неисправность в цепи первичного фидера или в одном трансформаторе приведет к отключению только тех вторичных потребителей, которые обслуживаются этим фидером или трансформатором. Фото: ИТОН.

Каждая подстанция вторичного блока представляет собой собранный блок, состоящий из трансформатора, встроенного первичного выключателя с плавким предохранителем и низковольтного распределительного устройства или распределительного щита. Цепи, подведенные к каждой нагрузке от автоматических выключателей или выключателей с плавкими предохранителями.

Неисправность в цепи первичного фидера или в одном трансформаторе приведет к отключению только тех вторичных потребителей, которые обслуживаются этим фидером или трансформатором. В случае отказа первичной главной шины или отключения коммунальных услуг обслуживание всех потребителей прерывается до тех пор, пока неисправность не будет устранена.

Поскольку мощность распределяется по областям нагрузки при первичном напряжении, потери снижаются, регулирование напряжения улучшается, и во многих случаях снижается режим отключения, возлагаемый на автоматические выключатели нагрузки.

5. Система первичного контура

Эта схема распределения состоит из одного или нескольких «первичных контуров» с двумя или более трансформаторами, подключенными к контуру. Эта система обычно наиболее эффективна, когда от утилиты доступны две услуги.

Отключение части системы первичного контура произойдет после отказа питающего кабеля до тех пор, пока контур не будет переключен для компенсации потери кабеля.

Фото: Площадь д.

Основное преимущество петлевой системы по сравнению с радиальной компоновкой заключается в том, что выход из строя одного трансформатора или питающего кабеля не приведет к отключению одной части объекта, и что один питающий кабель можно обслуживать, не вызывая потери услуга.

Каждый первичный шлейф работает таким образом, что один из секционирующих выключателей шлейфа остается разомкнутым для предотвращения параллельной работы источников. Отключение части системы произойдет после отказа питающего кабеля до тех пор, пока контур не будет переключен для компенсации потери кабеля.

С помощью соответствующих секционных выключателей можно отключить любую секцию проводников контура от остальной системы. Схема блокировки с ключом обычно используется для предотвращения замыкания всех секционирующих устройств в контуре.

6. Вторичная селективная система

Другим методом, позволяющим системе распределения продолжать работу после отказа одного компонента, является вторичная селективная система. В этой системе каждая вторичная обмотка трансформатора подключена к типичной двухсторонней схеме единичной подстанции.

В селективной схеме вторичной обмотки вторичные главные автоматические выключатели и вторичные соединительные выключатели каждой единичной подстанции механически или электрически заблокированы для предотвращения параллельной работы. Фото: EATON

Два вторичных главных автоматических выключателя и вторичный соединительный выключатель каждой блочной подстанции механически или электрически заблокированы для предотвращения параллельной работы. В случае потери напряжения вторичного источника на одной стороне можно использовать ручное или автоматическое переключение для переключения нагрузок на другую сторону, таким образом восстанавливая питание всех вторичных нагрузок.

7. Первичная селективная система

Если во вторичной селективной системе используется один первичный источник, потеря напряжения в этом источнике приведет к полному выходу системы из строя. Для большей надежности рекомендуется дублировать источники от точки электроснабжения, используя два первичных главных автоматических выключателя и первичный секционный выключатель.

В сочетании с первичной селективной системой можно добиться большей надежности с помощью вторичной селективной системы. Фото: Площадь д.

В первично-селективной системе два первичных главных выключателя и первичный секционный выключатель снова механически или электрически заблокированы для предотвращения параллельной работы. При потере первичного источника напряжения на одной стороне можно использовать ручное или автоматическое переключение для восстановления питания всех первичных нагрузок.

Распределительное устройство в металлическом корпусе чаще всего используется с этим типом расположения из-за ограничений выключателей нагрузки в металлическом корпусе. Вторичные радиальные или селективные системы можно комбинировать с первичным селективным расположением для создания составной системы.

8. Система резервирования трансформатора

Более крупномасштабная версия вторичной селективной системы представляет собой схему резервирования трансформатора. Он по существу заменяет двухсторонние подстанции односторонними подстанциями и одной или несколькими «запасными» трансформаторными подстанциями, которые все соединены между собой на общей вторичной шине.

Система распределения электроэнергии с резервным трансформатором обеспечивает хорошую гибкость при переключении. Фото: EATON

Этот тип системы распределения электроэнергии обеспечивает хорошую гибкость при переключении. Резервный трансформатор питает одну шину нагрузки, если трансформатор подстанции выходит из строя или отключается для обслуживания.

Все главные выключатели, включая резервный главный выключатель, нормально замкнуты; тай-брейки обычно разомкнуты. Трансформатор отключается от цепи путем размыкания вторичного главного выключателя и замыкания секционного выключателя, чтобы резервный трансформатор мог питать свои нагрузки.

Необходимо соблюдать осторожность при параллельном подключении нескольких трансформаторов, поскольку ток короткого замыкания увеличивается с каждым параллельно включенным трансформатором, и требуется направленное реле на автоматических выключателях вторичной обмотки для селективной изоляции неисправного трансформатора.

Схема электрической или ключевой блокировки необходима для обеспечения надлежащих режимов работы системы этого типа, особенно с учетом того, что переключение осуществляется на нескольких единицах оборудования, которые могут находиться в разных местах друг от друга. Схема автоматического переключения может использоваться для переключения между неисправным трансформатором и доступным трансформатором.

9. Система вторичной спотовой сети

В районах с высокой плотностью населения, где необходимо обслуживать большие нагрузки и требуется высокая степень надежности, часто используются системы вторичной сети. При таком расположении несколько коммунальных услуг соединены параллельно на уровне низкого напряжения, создавая высоконадежную систему.

Системы вторичной спотовой сети обычно используются в зданиях, где требуется высокая степень надежности обслуживания. Фото: ИТОН.

Основным преимуществом вторичной сетевой системы является непрерывность обслуживания. Никакая единичная неисправность в основной системе не приведет к прерыванию обслуживания какой-либо нагрузки системы.

Сетевые устройства защиты представляют собой автоматические выключатели специальной конструкции, используемые на вторичной обмотке трансформатора для изоляции повреждений трансформатора, которые поступают обратно через низковольтную систему. Большинство отказов будет устранено без прерывания обслуживания какой-либо нагрузки.

Общую вторичную шину часто называют «коллекторной шиной». Системы вторичной спотовой сети обычно используются в больницах, высотных офисных зданиях и учреждениях, где требуется высокая степень надежности обслуживания от источников коммунальных услуг.

Связанный: Основы Network Protector: приложения, работа и тестирование