4.2. Трансформаторы напряжения и их вторичные цепи

Общие сведения. Трансформаторы напряжения служат для преобра­зования высокого напряжения в низкое стандартных значений (100, 100/З, 100/3 В), используемое для питания измерительных приборов и различных реле управления, защиты и автоматики. Они так же, как и трансформаторы тока, изолируют (отделяют) измерительные при­боры и реле от высокого напряжения, обеспечивая безопасность их обслуживания.

По принципу устройства, схеме включения и особенностям работы электромагнитные трансформаторы напряжения мало чем отли­чаются от силовых трансформаторов. Однако по сравнению с послед­ними мощность их не превышает десятков или сотен вольт-ампер. При малой мощности режим работы трансформаторов напряжения прибли­жается к режиму холостого хода. Размыкание вторичной обмотки трансформатора напряжения не приводит к опасным последствиям.

На напряжении 35 кВ и ниже трансформаторы напряжения, как правило, включаются через предохранители для того, чтобы при повре­ждении трансформатора напряжения он не стал причиной развития аварии. На напряжении 110 кВ и выше предохранители не устанавливают­ся, так как согласно имеющимся данным повреждения таких трансфор­маторов напряжения происходят редко.

Включение и отключение трансформаторов напряжения произво­дится разъединителями.

Для защиты трансформатора напряжения от тока короткого замы­кания во вторичных цепях устанавливаются съемные трубчатые предо­хранители или автоматические выключатели максимального тока. Предохранители устанавливаются в том случае, если трансформатор напряжения не питает быстродействующих защит, так как эти защиты могут ложно подействовать при недостаточно быстром перегорании плавкой вставки. Установка же автоматов обеспечивает эффективное срабатывание специальных блокировок, выводящих из действия от­дельные виды защит при обрыве цепей напряжения.

Для безопасного обслуживания вторичных цепей в случае пробоя изоляции и попадании высокого напряжения на вторичную обмотку один из зажимов вторичной обмотки или нулевая точка присоединяется к заземлению. В схемах соединения вторичных обмоток в звезду наибо­лее часто заземляется не нулевая точка, а начало обмотки фазы b

. Это объясняется стремлением сократить на 1/3 число переключающих кон­тактов во вторичных цепях, так как заземленная фаза может подаваться на реле помимо рубильников и вспомогательных контактов разъедини­телей.

При использовании трансформаторов напряжения для питания опе­ративных цепей переменного тока допускается заземление нулевой точки вторичных обмоток через пробивной предохранитель, что вызывается необходимостью повышения уровня изоляции оперативных цепей.

На время производства работ непосредственно на трансформаторе напряжения и его ошиновке правилами безопасности предписывается со­здание видимого разрыва не только со стороны ВН, но также и со сто­роны вторичных цепей, чтобы избежать появления напряжения на пер­вичной обмотке за счет обратной трансформации напряжения от вторичных цепей, питающихся от какого-либо другого трансформатора напряжения. Для этого во вторичных цепях трансформатора напряже­ния устанавливаются рубильники или используются съемные предохра­нители. Отключение автоматов, а также разрыв вторичных цепей вспо­могательными контактами разъединителей не обеспечивает видимого разрыва цепи и поэтому считается недостаточным.

Особенности конструкции. На подстанциях находят применение как однофазные, так и трехфазные двух- и трехобмоточные трансформа­торы напряжения. Это главным образом масляные трансформаторы на­пряжения, магнитопроводы и обмотки которых погружены в масло. Масляное заполнение бака или фарфорового корпуса предохраняет от увлажнения и изолирует обмотки от заземленных конструкций. Оно играет также роль охлаждающей среды.

В закрытых распределительных устройствах до 35 кВ успешно ис­пользуются трансформаторы напряжения с литой эпоксидной изоля­цией. Они обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с маслонаполненными при установке в комплектных распределительных устройствах.

На подстанциях 110 — 500 кВ применяются каскадные трансформа­торы напряжения серии НКФ. В каскадном трансформаторе напряжения обмотка ВН делится на части, размещаемые на разных стержнях одного или нескольких магнитопроводов, что облегчает ее изоля­цию. Так, у трансформатора на­пряжения типа НКФ-110 обмотка ВН р

азделена на две части (сту­пени), каждая из которых разме­щается на противоположных стержнях двухстержневого магнитопровода (рис. 4.1, а). Магнитопровод соединен с серединой об­мотки ВН и находится по отно­шению к земле под потенциалом U_ф/2, благодаря чему обмотка ВН изолируется от магнитопровода только на U_ф/2, что существенно уменьшает размеры и массу трансформатора.

Ступенчатое исполнение усложняет конструкцию трансформатора. Появляется необходимость в дополнительных обмотках. Показанная на рис. 4.1 выравнивающая обмотка П предназначена для равномерного распределения мощности, потребляемой вторичными обмотками, по обеим ступеням.

Каскадные трансформаторы напряжения на 220 кВ и выше имеют два и более магнитопровода (рис. 4.1,б). Число магнитопроводов обыч­но вдвое меньше числа ступеней каскада. Для передачи мощности с об­моток одного магнитопровода на обмотки другого служат связующие обмотки Р. Вторичные обмотки у трансформаторов напряжения серии НКФ располагаются вблизи заземляемого конца Х обмотки ВН, имею­щего наименьший потенциал относительно земли.

Наряду с обычными электромагнитными трансформаторами напря­жения для питания измерительных приборов и релейной защиты приме­няются емкостные делители напряжения. Они получили распростра­нение на линиях электропередачи напряжением 500 кВ и выше. Принципиальная схема емкостного делителя напряжения типа НДЕ-500 приведена на рис. 4.2. Напряжение между конденсаторами распреде­ляется обратно пропорционально емкостям U₁/U₂ = C₂/C₁, где C₁ и С₂ — емкости конденсаторов; U

1 и U₂ — напряжения на них. Подбором емкостей добиваются получения на нижнем конденсаторе С₂ некоторой требуемой доли общего напряжения U_ф. Если теперь к конденсатору С₂ подключить понижающий трансформатор Т, то последний будет вы­полнять те же функции, что и обычный трансформатор напряжения.

Емкостный делитель напряжения типа НДЕ-500 состоит из трех конденсаторов связи типа СМР-166/3-0,014 и одного конденсатора отбора мощности типа ОМР-15-0,107. Первичная обмотка трансформа­тора Т рассчитана на напряжение 15 кВ. Она имеет восемь ответвлений для регулирования напряжения. Заградитель 3 препятствует ответвле­нию токов высокой частоты в трансформатор

Т во время работы высо­кочастотной связи, аппаратура которой подключается к конденсаторам через фильтр присоединения ФП. Реактор Р улучшает электрические свойства схемы при увеличении нагрузки. Балластный фильтр или рези­стор R служит для гашения феррорезонансных колебаний во вторичной цепи при внезапном отключении нагрузки.

Схемы включения. Однофазные и трехфазные трансформаторы на­пряжения включаются по схемам, приведенным на рис. 4.3. Два двухоб­моточных трансформатора напряжения могут быть включены на ме­ждуфазное напряжение по схеме открытого треугольника (рис. 4-3,а). Схема обеспечивает получение симметричных линейных напряжений U

ab U_bc, U_ca и применяется в установках 6 — 35 кВ. Вторичные цепи защищаются двухполюсным автоматическим выключателем А, при срабатывании которого подается сигнал о разрыве цепей напряжения. Последовательно с автоматическим выключателем установлен двух­полюсный рубильник Р, создающий видимый разрыв вторичной цепи. По условиям безопасности на шинках вторичного напряжения заземлена фаза b. Рубильники и автоматы размещаются в шкафах вблизи трансформаторов напряжения.

Три однофазных двухобмоточных трансформатора напряжения мо­гут быть соединены в трехфазную группу по схеме звезда — звезда с за­землением нейтралей обмоток ВН и НН (рис. 4.3,б). Схема позволяет включать измерительные приборы и реле на линейные напряжения и напряжения фаз по отношению к земле. В частности, такая схема ис­пользуется для включения вольтметров контроля изоляции в сетях на­пряжением до 35 кВ, работающих с изолированной нейтралью. Вто­ричные цепи защищены трубчатыми предохранителями

П во всех трех фазах, так как заземлена не фаза, а нейтраль вторичной обмотки.

Трехфазный трехстержневой двухобмоточный трансформатор на­пряжения (типа НТМК), включенный по схеме на рис. 4.3, в использует­ся для измерения линейных и фазных напряжений в сетях 6 — 10 кВ. Од­нако он не пригоден для измерения напряжения по отношению к земле, так как для этого необходимо заземление нейтрали первичных обмоток, а оно отсутствует.

На рис. 4.3,г показана схема включения трехфазного трехобмоточного трансформатора напряжения типа НТМИ, предназначенного для сетей 6 — 10 кВ, работающих с изолированной (или компенсированной) нейтралью. Трансформаторы напряжения типа НТМИ изготовляются групповыми, т. е. состоящими из трех однофазных трансформаторов. В эксплуатации находятся также трехфазные трехобмоточные трансфор­маторы напряжения старой серии, которые выпускались с бронестержневыми магнитопроводами (три стержня и два боковых ярма). Ос­новные вторичные обмотки защищены трехполюсными автоматически­ми выключателями А. Вспомогательные контакты автоматических выключателей используются для сигнализации о разрыве цепей напряжения и блокировки защит минимального напряжения и АРВ. Дополни­тельные вторичные обмотки, соединенные в разомкнутый треугольник, обычно служат для сигнализации о замыкании фазы на землю. К зажи­мам этой обмотки непосредственно подключаются только реле повы­шения напряжения, поэтому в этой цепи отсутствует рубильник. При не­обходимости провод от начала дополнительной обмотки а_д может заводиться через четвертый нож рубильника Р. Таким же образом со­единяются в трехфазные группы и однофазные трехобмоточные транс­форматоры напряжения ЗНОМ в сетях 6 — 35 кВ.

Однофазные трансформаторы напряжения 110 — 330 кВ серии НКФ наиболее часто включаются по схеме, показанной на рис. 4.4. К сборным шинам указанные трансформаторы напряжения присоеди­няются разъединителями без предохранителей. В цепях основной и до­полнительной обмоток предусмотрены рубильники Р₁и Р₂для отклю­чения трансформатора напряжения от шин вторичного напряжения при переводе питания их от другого трансформатора напряжения. От ко­роткого замыкания вторичные цепи защищены тремя автоматическими выключателями: A₁, A₂и A₃. В проводе от зажима на шине н (3U_о) ав­томат не установлен, поскольку в нормальном режиме работы на зажи­мах дополнительной обмотки отсутствует рабочее напряжение. Исправ­ность же цепей 3U_о периодически контролируется измерением напряже­ния небаланса. При исправной цепи измеряемое напряжение 1 — 3 В, а при нарушении цепи показание вольтметра пропадает. Подключение прибора производится кратковременным нажатием кнопки. Шина и ис­пользуется при проверках защит от замыканий на землю, получающих питание от цепи 3U_о.

Схемы включения трансформаторов напряжения 500 кВ и выше не­зависимо от их типа (каскадные или с емкостным делителем) мало от­личаются от рассмотренной. Нет отличий и в оперативном обслужива­нии вторичных цепей.

Контроль исправности вторичных цепей основной обмотки в ряде случаев производится при помощи трех реле минимального напряже­ния, включенных на междуфазные напряжения. При отключении авто­мата (сгорании предохранителя) эти реле подают сигнал о разрыве це­пи. Более совершенным является контроль с использованием комплект­ного реле, подключаемого к шинам вторичного напряжения (рис. 4.5). Реле РН1 включено на три фазы фильтра напряжения обратной после­довательности ФНОП. Оно срабатывает при нарушении симметрии ли­нейных напряжений (обрыв одной или двух фаз). При размыкании его контактов срабатывает реле РН, подающее сигнал о разрыве цепи на­пряжения. Реле РН срабатывает также и при трехфазном (симметрич­ном к.з.), когда реле PH1 не работает. Таким образом обеспечивается подача сигнала во всех случаях нарушения цепей напряжения со сто­роны как НН, так и ВН. Устройство действует с выдержкой времени, превышающей время отключения к.з. в сети ВН, чтобы исключить подачу ложного сигнала.

Блокировка защит при повреждениях в цепях напряжения подает сигнал о появившейся неисправности и выводит из действия (блокирует) те защиты, которые могут при этом ложно сработать, лишившись на­пряжения. Напряжение исчезает полностью или искажается по величине и фазе при перегорании предохранителей, срабатывании автоматов или обрыве фаз. Устройства блокировок выпускаются промышленностью в виде комплектных реле, которыми снабжаются отдельные панели ре­лейной защиты.

Переключение питания цепей напряжения с одного трансформатора напряжения на другой предусматривается на подстанциях, имеющих две секции или системы шин и более, а также при установке трансформато­ров напряжения на вводах линий. Переключение может производиться вручную при помощи рубильников (ключей) или автоматически — вспо­могательными контактами разъединителей либо контактами реле по­вторителей, управляемых в свою очередь вспомогательными контакта­ми разъединителей или выключателей. Обычно переключаются сразу все цепи напряжения электрической цепи и только иногда переключаю­щие рубильники устанавливаются на панелях отдельных комплектов за­щит и автоматики.

На рис. 4.6 показаны возможные схемы переключения цепей напря­жения на подстанциях с двойной системой шин. На линиях дальних передач 500 кВ и выше трансформаторы напряжения устанавливаются непосредственно на вводе линии. Питание цепей напряжения реле и при­боров каждой линии производится от приключенного к ней трансфор­матора напряжения.

На рис. 4.7 приведена схема первичных соединений подстанции 500 кВ и схема вторичных цепей трансформаторов напряжения ТН1 — ТНЗ. В случае выхода из строя одного из трансформаторов напряжения (до­пустим, ТН1} возникает необходимость переключения питания обмоток реле и приборов линии Л1 от другого трансформатора напряжения. Для этого рубильники Р1 или Р2 поочередно ставят в положение Дру­гие ТН, а рубильниками РЗ или Р4 соответственно подают питание от трансформатора напряжения ТН2 или ТНЗ. Очередность переключения рубильников определяется местными инструкциями, так как это связано с обеспечением надежности работы блокировок линейных защит. Одно­временное отключение рубильников Р1 и Р2 (основной и дополнитель­ной обмоток) может привести к отказу некоторых видов блокировок и ложному отключению линии.

Обслуживание трансформаторов напряжения и их вторичных цепей оперативным персоналом заключается в надзоре за работой самих трансформаторов напряжения и контроле за исправностью цепей вто­ричного напряжения. Надзор за работой производится во время осмо­тров оборудования. При этом обращают внимание на общее состояние трансформаторов напряжения: наличие в них масла, отсутствие течей и состояние резиновых прокладок; отсутствие разрядов и треска внутри трансформаторов напряжения; отсутствие следов перекрытий на по­верхности изоляторов и фарфоровых покрышек; степень загрязненности изоляторов; отсутствие трещин и сколов изоляции, а также состояние армировочных швов. При обнару­жении трещин в фарфоре трансформатор напряжения должен быть отключен и подвергнут де­тальному осмотру и испытанию.

Трансформаторы напряжения 6 — 35 кВ с небольшим объемом масла не имеют расширителей и маслоуказателей. Масло в них не доливается до крышки на 20 — 30 мм. И это пространство над поверхностью масла выполняет роль расширителя. Обнаружение следов вытекания масла из таких транс­форматоров напряжения требует срочного вывода их из работы, проверки уровня масла и устранения течи.

При осмотрах проверяют состояние уплотнений дверей шкафов вторичных соединений и отсутствие щелей, через которые может про­никнуть снег, пыль и влага; осматриваются рубильники, предохраните­ли и автоматические выключатели, а также ряды зажимов.

В эксплуатации необходимо следить за тем, чтобы плавкие вставки предохранителей были правильно выбраны. Надежность действия пред­охранителей обеспечивается в том случае, если номинальный ток плав­кой вставки меньше в 3 — 4 раза тока к.з. в наиболее отдаленной от трансформатора напряжения точке вторичных цепей. Ток к.з. должен измеряться при включении трансформатора напряжения в работу или определяться расчетом. Набор предохранителей на соответствующие токи должен всегда храниться в шкафах вторичных соединений.

На щитах управления и релейных щитах необходимо систематиче­ски контролировать наличие напряжения от трансформатора напряже­ния по вольтметрам и сигнальным устройствам (табло, сигнальные лампы, звонок). В нормальном режиме работы реле защиты и автома­тики должны получать питание от трансформатора напряжения той си­стемы шин, на которую включена данная электрическая цепь. При про­изводстве оперативных переключении необходимо соблюдать устано­вленную последовательность операций не только с аппаратами высокого напряжения, но и с вторичными цепями напряжения, чтобы не лишить напряжения устройства защиты и автоматики.

В случае исчезновения вторичного напряжения вследствие перегора­ния предохранителей НН их следует заменить, а отключившиеся авто­матические выключатели — включить, причем первыми должны восста­навливаться цепи основной обмотки, а потом — дополнительной. Если эти операции окажутся неуспешными, должны приниматься меры к бы­стрейшему восстановлению питания защит и автоматики от другого трансформатора напряжения согласно указаниям местной инструкции.

К замене перегоревших предохранителей ВН приступают после вы­полнения необходимых в этом случае операций с устройствами тех за­щит, которые могут сработать на отключение электрической цепи. Без выяснения и устранения причины перегорания предохранителей ВН установка новых предохранителей не рекомендуется.

Если на вторичную обмотку силового трансформатора (например ТМ 25000/10/0.4) подать 380 В, будет ли он работать как повы

конечно будет работать. ВСЕ электрические машины обратимы. На электростанциях за редким исключением напряжение генератора не превышает 24 кВ а линии связи между подстанциями работают на 220-750 кВ. Вот блочные тр-ры и повышают. Причем при пуске блока и наличии генераторного выключателя этот повышающий трансформатор становится понижающим и питает оборудование запускающегося энергоблока. Трансформаторы связи вообще и не повышающие и не понижающие. Они связывают две сети с разными напряжениями. Причем, например ночью, энергия может идти от обмотки НН к обмотке ВН, а днем — наоборот вниз.

если обмотка несгорит то будет

Работать будет. Это называется обратная трансформация, вещь недопустимая с точки зрения электробезопасности.

Обмотка твоя расчитана на одно напряжение, а ты ей другое пытешся подать, тоже самое что тебе вместо 50 кг дать понести 100кг, что с тобой будет? читай книжки!

Да конечно, это вполне штатный режим трансформатора. Напряжение в воздушных линиях 110 кВ и выше именно таким образом и получается.

КОнечно, будет.

Силовые трансформаторы 10(6)/0,4 кв области применения разных схем соединения обмоток

Отсутствие у изготовителей и заказчиков определенного представления принципиальных отличий свойств силовых трансформаторов с малой мощностью и разными схемами соединения обмоток ведет к их неправильному использованию. При этом некорректный выбор схемы соединения обмоток ухудшает технические показатели электрических установок и понижает качество электроэнергии, а также приводит к возникновению серьезных аварий.

Это отмечают проектировщики из Нижнего Новгорода Алевтина Ивановна Федоровская и Владимир Семенович Фишман. Они в своем материале делают акцент на разнице в реакции трансформаторов на несимметричные токи, которые содержат составляющую нулевой последовательности.

Схемы соединения обмоток и свойства трансформаторов

В соответствии с ГОСТ 11677-85 [1] силовые трансформаторы 10(6)/0,4 кВ мощностью от 25 до 250 кВА могут изготавливать с такими схемами соединения обмоток:

• «звезда/звезда» – Y/Yн;
• «треугольник–звезда» – D/Yн;
• «звезда–зигзаг» – Y/Zн.

Ключевое отличие технических характеристик трансформаторов с разными схемами соединений обмоток — различная реакция на несимметричные токи, которые содержат составляющую нулевой последовательности. В основном это однофазные сквозные короткие замыкания и рабочие режимы с неравномерной загрузкой фаз.

Известно, что силовые трансформаторы 6(10)/0,4 кВ имеют трехстержневой стальной сердечник, с расположенными там первичной и вторичной обмотки фазы А, В и С. Магнитные потоки трех фаз в симметричных режимах циркулируют в сердечнике трансформатора и не выходят за его пределы.

Что происходит во время нарушения симметрии с преимуществом нагрузки одной фазы на стороне 0,4 кВ? Подобные режимы работы исследуются с применением теории симметричных составляющих [2]. По ней каждый несимметричный режим работы трехфазной сети представлен как геометрическая сумма 3 симметричных составляющих тока и напряжения: составляющие прямой, нулевой и обратной последовательностей.

Максимальная однофазная несимметрия достигается в режиме однофазного короткого замыкания на стороне 0,4 кВ трансформатора со схемой соединения обмоток D/Yн.

Картина токов симметричных составляющих в обмотках в таком режиме показана на рис. 1. В неповрежденных фазах на стороне 0,4 кВ геометрическая сумма трех симметричных составляющих тока приравнена нулю (не учитываем рабочую нагрузку фаз). В поврежденной фазе она достигает максимума и равняется току ОКЗ. Определяется она по формуле:

где U_л – линейное напряжение;

R₁, R₀, X₁, Х₀ – соответственно активные и реактивные сопротивления прямой и нулевой последовательности.

Сопротивления прямой последовательности

Сопротивления прямой последовательности R₁ и X₁ трансформаторов с разными схемами соединения обмоток определяются теми же формулами и имеют несущественные различия:

В каталогах видно, что известные величины в этих формулах Р_кз и U_к почти не зависят от схем соединения обмоток трансформатора, а значит, не влияют на сопротивление прямой последовательности. Сопротивления же нулевой последовательности трансформаторов с различными схемами соединения обмоток имеют принципиальные отличия.

Сопротивления нулевой последовательностивекторов токов и магнитных потоков в трансформаторе со схемой соединения обмоток D/Yн (рис. 2). 

В таких трансформаторах токи прямой, обратной и нулевой последовательностей текут и в первичной, и во вторичной обмотках. В то время как токи нулевой последовательности в первичной обмотке замыкаются внутри нее, не выходя при этом в сеть. Намагничивающие силы или ампер-витки, которые создают токи нулевой последовательности первичных и вторичных обмоток, имеют встречное направление и практически полностью компенсируют друг друга, обуславливая тем самым небольшую величину реактивных сопротивлений трансформатора. А сопротивления прямой и нулевой последовательностей приблизительно равны: R₁ = R₀; Х₁ = Х₀. 
В трансформаторах со схемой соединения обмоток Y/Zн в аналогичном режиме ОКЗ токи нулевой последовательности протекают лишь по вторичной обмотке трансформатора, однако магнитного потока нулевой последовательности они не создают, что объясняется особенностью схемы Zн – «зигзаг». 
Эта особенность состоит в том, что на каждом стержне трансформатора расположено по одной вторичной полуобмотке двух разных фаз (рис. 3). В режиме ОКЗ намагничивающие силы, создаваемые токами нулевой последовательности в этих полуобмотках, направлены встречно и друг друга взаимно компенсируют. При этом токи нулевой последовательности в первичной обмотке отсутствуют. В таких трансформаторах сопротивления нулевой последовательности оказываются меньше сопротивлений прямой последовательности: R₀ < R₁; Х₀ < Х₁.

Рис. 1. Токи симметричных составляющих в обмотках трансформатора в режиме однофазного короткого замыкания

I_A21, I_A22, I_A20, I_B21, I_B22, I_B20, I_C21, I_C22, I_C20 – токи фаз А, В, С прямой, обратной и нулевой последовательностей вторичной обмотки;
I_A11, I_A12, I_A10, I_B11, I_B12, I_B10, I_C11, I_C12, I_C10 – токи фаз А, В, С прямой, обратной и нулевой последовательностей первичной обмотки.

Рис. 2. Направления токов и магнитных потоков нулевой последовательности в трансформаторе со схемой соединения обмоток D/Yн

Рис. 3. Направления токов и магнитных потоков нулевой последовательности в трансформаторе со схемой соединения обмоток Y/Zн 

 

Из формулы (1) следует, что это обеспечивает большую величину тока ОКЗ у трансформаторов со схемами Y/Zн по сравнению с трансформаторами со схемами D/Yн. 

Альтернативой трансформаторам со схемой Y/Z являются трансформаторы ТМГсу со схемой Y/Yn-0 со специальной встроенной симметрирующей обмоткой (СУ). Устройство было разработано кафедрой электроснабжения сельского хозяйства БАТУ, УП МЭТЗ им. В.И. Козлова и Минскэнерго, и теперь является неотъемлемой частью трансформатора со схемой У/Ун.

Симметрирующее устройство представляет собой отдельную обмотку, уложенную в виде бандажа поверх обмоток высшего напряжения трансформатора со схемой соединения обмоток У/Ун. Обмотка симметрирующего устройства рассчитана на длительное по ней протекание номинального тока трансформатора, т.е. на полную номинальную однофазную нагрузку.

Обмотка симметрирующего устройства включена в рассечку нулевого провода трансформатора из расчета того, что при несимметричной нагрузке и появлении тока в нулевом проводе трансформатора, а также связанного с ним потока нулевой последовательности, поток, создаваемый симметрирующим устройством равный по величине и направленный в противоположном направлении, компенсирует действие потока нулевой последовательности, предотвращая этим самым перекос фазных напряжений.

Схема подсоединения обмотки симметрирующего устройства (СУ) к обмоткам НН: 

 

Трансформаторы с СУ улучшают работу защиты, повышают безопасность электрической сети. В них резко снижено разрушающее воздействие на обмотки токов при однофазных коротких замыканиях.

СУ значительно улучшает синусоидальность напряжения при наличии в сети нелинейных нагрузок, что крайне важно при питании многих чувствительных приборов, например, эвм, автоматики, телевизоров.

Трансформаторы ТМГ с симметрирующим устройством ТМГсу.

Теперь обратимся к трансформаторам со схемой соединения обмоток Y/Yн. Как известно, в обмотках, соединенных в звезду без выведенной нулевой точки, токи нулевой последовательности протекать не могут. Поэтому в режиме ОКЗ токи этой последовательности протекают только во вторичной обмотке трансформатора. 

Совпадающие по фазе магнитные потоки нулевой последовательности, создаваемые токами вторичной обмотки, выходят за пределы магнитного сердечника и замыкаются через металлический кожух трансформатора (рис. 4). Это определяет значительно большую величину сопротивлений нулевой последовательности таких трансформаторов: R₀ >> R₁; X₀ >> X₁.

Рис. 4. Направления токов и магнитных потоков нулевой последовательности в трансформаторе со схемой соединения обмоток Y/Yн

Следует отметить, что в отличие от сопротивлений прямой последовательности трансформаторов, которые можно рассчитать, сопротивления нулевой последовательности трансформаторов со схемами соединения обмоток Y/Yн расчету не поддаются. Их можно определить только экспериментально. Величина этих сопротивлений во многом зависит от конструкции кожуха трансформатора, от величины зазоров между сердечником и кожухом и т.п. 

Схема замера сопротивлений нулевой последовательности приведена в ГОСТ 3484.1-88 [3]. К сожалению, в этом документе указано, что такие замеры предприятия-производители проводят по просьбе заказчиков. Вероятно, в последние годы таких просьб от заказчиков не поступает, а изготовители эти замеры самостоятельно не производят, считая, что в них нет необходимости. В результате проектировщики при выполнении расчетов пользуются старыми справочными данными. Однако использовать устаревшую информацию надо чрезвычайно осторожно, ведь конструкции современных силовых трансформаторов, в частности кожухов, а также материалы, из которых они изготовлены, существенно изменились. 

Кроме того, имеющиеся на сегодня данные по сопротивлениям нулевой последовательности трансформаторов крайне скудны и противоречивы. Так, согласно замерам УП МЭТЗ им. В.И. Козлова, выполненным много лет назад, реактивные сопротивления нулевой последовательности трансформаторов со схемами соединения обмоток Y/Yн превышают сопротивления прямой последовательности в среднем в 10 раз. В то же время в ГОСТ 3484.1-88 имеется фраза о том, что эти сопротивления могут отличаться на два порядка. И этим сегодня противоречия не исчерпываются[4].

Почему необходимо знать реальные значения сопротивлений?

Реальные значения сопротивлений нулевой последовательности знать необходимо, поскольку они определяют величину тока ОКЗ. Чем больше эти сопротивления, тем меньше ток ОКЗ, соответственно труднее осуществить защиту трансформатора. 
В нормальных режимах работы большие сопротивления нулевой последовательности при неравномерной загрузке фаз трансформатора на стороне 0,4 кВ приводят к ухудшению качества электроэнергии у потребителя. 
Так, если принять R₁ = R₀, X₁ = X₀, что характерно для трансформаторов со схемами соединения обмоток D/Yн, то получим:

Таким образом, при этих условиях ток ОКЗ на выводах 0,4 кВ трансформатора будет равен току трехфазного КЗ.
Однако, если R₀>>R₁ и X₀>>X₁, что характерно для трансформаторов со схемами соединения обмоток Y/Yн, то величина тока ОКЗ оказывается значительно меньше тока трехфазного КЗ, то есть I_{окз3фкз}. Какие при этом могут возникнуть трудности с защитой, особенно если она выполнена со стороны обмотки ВН предохранителями 6(10) кВ, можно показать на конкретном примере.
На рис. 5 изображена схема подключения трансформатора 100 кВА, 6/0,4 кВ питания собственных нужд (ТСН) ПС 110/35/6 кВ. На ПС с переменным оперативным током такие трансформаторы устанавливаются на ОРУ и подключаются к воздушному вводу, идущему от силового трансформатора к вводной ячейке ЗРУ-6(10) кВ. Защита трансформатора, включая кабель 0,4 кВ до щита 0,4 кВ, выполняется предохранителями 6 кВ. Токи КЗ в конце защищаемой предохранителями зоны – при вводе на щит 0,4 кВ приведены в табл. 1. Как из нее видно, минимальное значение тока КЗ через предохранители 6 кВ имеет место при однофазном замыкании на стороне 0,4 кВ.

Таблица 1. Токи короткого замыкания в конце защищаемой предохранителями зоны за трансформатором 100 кВА, 6/0,4 кВ, D/Yн при вводе на щит 0,4 кВ

Рис. 5. Схема подключения трансформатора 100 кВА, 6/0,4 кВ для питания собственных нужд ПС 110/35/6 кВ

Согласно существующим рекомендациям по условиям отстройки от броска тока намагничивания трансформатора мощностью 100 кВА номинальный ток предохранителей принимается равным I_н.пр = (2 ÷ 3) I_н.тр. В данном случае I_н.пр 2 ·10 А 20. Принимаем I_н.пр = 20 А.

Минимальный отключаемый ток предохранителем типа ПКТ-6 кВ, 20 А согласно каталожным данным составляет I_{мин.откл.пр} = 240 А, что значительно больше токов КЗ, приведенных в табл. 1.
Таким образом, защита предохранителями типа ПКТ 6 кВ оказывается нечувствительной. Более того, при протекании тока КЗ ниже минимально отключаемого, предохранитель не только не защищает оборудование, но и разрушается сам, вызывая аварию.
В качестве защитного аппарата можно рассмотреть возможность использования предохранителей зарубежных фирм, например марки Merlin Gerin. Номинальный ток предохранителя специалисты компании рекомендуют выбирать из условия I_{пр. 0,1с} 12 I_ном.тр.Пользуясь времятоковой зависимостью, приведенной в [5], определяем, что этому условию удовлетворяет предохранитель Fusarc c номинальным током 20 А, минимальный ток отключения которого равен 55 А. Казалось бы, этот предохранитель надежно защищает электрооборудование, т.к. минимально отключаемый им ток меньше минимального тока КЗ: 62 А 55 А. Однако время отключения данным предохранителем тока КЗ, равного 62 А, составляет 7 с. При таком длительном времени необходимо учитывать эффект спада тока, вызванный увеличением активного сопротивления кабеля вследствие его нагрева [6]. В результате спада тока его значение приближается к минимальному току отключения предохранителя –55 А, что делает защиту ненадежной.
Улучшить надежность защиты можно путем применения силового трансформатора 6/0,4 кВ со схемой соединения обмоток Y/Zн. В этом случае минимальный ток короткого замыкания через предохранители увеличивается до 80 А, а время его отключения предохранителем сокращается до 0,6 с и защита становится достаточно надежной.
Если же в рассмотренном примере будет применен трансформатор со схемой соединения обмоток Y/Yн, то минимальный ток КЗ через предохранители составит лишь 22 А. Очевидно, что защитить электрооборудование предохранителями 6 кВ при таком токе невозможно. Недостатки трансформаторов со схемой соединения обмоток Y/Yн проявляются и в нормальных режимах работы при неравномерной загрузке фаз. Потери напряжения в более загруженной фазе могут резко возрасти по сравнению с менее за-груженными фазами, особенно при большой загрузке трансформатора и низком cos j нагрузки.
Однако означает ли всё вышесказанное, что трансформаторы со схемой соединения обмоток Y/Yн не должны изготавливаться вообще? Представляется, что это не так. Не всегда большая величина сопротивления нулевой последовательности трансформатора является недостатком. Например, при применении трансформаторов более 1000 кВА может возникнуть проблема устойчивости однофазной коммутационной аппаратуры 0,4 кВ к току ОКЗ. В этом случае большая величина сопротивления нулевой последовательности трансформатора со схемой Y/Yн поможет решить эту проблему.
Что же касается защиты таких трансформаторов, то она решается с помощью релейной защиты и выключателя 6(10) кВ, а с низкой стороны – с помощью вводного автомата.

Выводы

Для трансформаторов малой мощности (от 25 до 250 кВА), защищаемых предохранителями со стороны ВН, безусловное преимущество имеет схема соединения обмоток Y/Zн. Несколько меньший эффект дает схема D/Yн. Схему Y/Yн для таких трансформаторов применять не следует.
Схема соединения обмоток трансформаторов Y/Yн может применяться в сравнительно редких случаях для более мощных трансформаторов при необходимости ограничения тока однофазного КЗ с целью повышения устойчивости коммутационной аппаратуры.
Предприятиям-изготовителям силовых трансформаторов следует в обязательном порядке производить замеры их сопротивлений нулевой последовательности.

ЛИТЕРАТУРА

1. ГОСТ 11677-85. Трансформаторы силовые. Общие технические условия.
2. Ульянов С.А. Короткие замыкания в электрических системах. – М.: Госэнергоиздат, 1952. – 280 с.
3. ГОСТ 3484.1-88 (СТ СЭВ 1070-78). Трансформаторы силовые. Методы электромагнитных испытаний
4. Справочник по проектированию электроснабжения, линий электропередачи и сетей / Под ред. Большама Я.М., Круповича В.И., Самовера М.Л. и др. – М.: Энергия, 1975. – 696 с.
5. Каталог на предохранители Fusarc Merlin Gerin (стандарт DIN).
6. ГОСТ 28249-93. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ.

_________________________________________________________________________________

Компания ООО Энетра Текнолоджиз на правах дилера ОАО МЭТЗ им. В. И. Козлова осуществляет продажу трансформаторов средней мощности. В нашем каталоге вы найдете сухие трансформаторы ТС, ТСЗ и ТСГЛ, масляные трансформаторы ТМ и ТМГ, а также специализированные трансформаторы различного назначения. Мы рады доставить выбранные вами трансформаторы по всей Сибири и СФО. Доставка трансформаторов осуществляется нами не только по СФО, но и по Дальнему Востоку.

обратная трансформация — это… Что такое обратная трансформация?



обратная трансформация

 

обратная трансформация
—
[Я.Н.Лугинский, М.С.Фези-Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо-русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999]

Тематики

• электротехника, основные понятия

EN

• feedback in transformer circuit

Справочник технического переводчика. – Интент. 2009-2013.

• обратная транспортировка
• предельный анализ

Смотреть что такое «обратная трансформация» в других словарях:

• обратная трансформация — в трансформационной модели преобразование поверхностных структур в ядерные предложения. Обозначается знаком …   Толковый переводоведческий словарь

• ТРАНСФОРМАЦИЯ ВОЛН — в п л а з м е преобразование одного типа колебаний плазмы в другой, обусловленное неоднородностью, нестационарностью либо нелинейностью параметров плазмы (концентрации, темп ры, внеш. магн. поля и т. п.). Т. в. обычно реализуется при выполнении… …   Физическая энциклопедия

• Джекилл и Хайд (мюзикл) — Джекилл и Хайд Jekyll Hyde Музыка Фрэнк Уайлдхорн Слова Лесли Брикасс Основан на романе Р. Л. Стивенсона «Странная история доктора Джекила и мистера Хайда» Постановки 1990 Хьюстон 1995 США тур 1997 Бродвей, Нью Йорк 1999 США тур 2000 США тур… …   Википедия

• трансформационная модель перевода — используя учение о ядерных структурах Н. Хомского, американский ученый Ю. Найда строит так называемую трансформационную модель перевода, составными частями которой являются: анализ (восприятие и осмысление высказывания на языке оригинала),… …   Толковый переводоведческий словарь

• Список генетических терминов — Эта страница глоссарий. См. также: Список генетических пороков развития и заболеваний Термины генетики в алфавитном поряд …   Википедия

• Словарь генетических терминов — # А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы …   Википедия

• Матрица (математика) — У этого термина существуют и другие значения, см. Матрица. Матрица  математический объект, записываемый в виде прямоугольной таблицы элементов кольца или поля (например, целых, действительных или комплексных чисел), которая представляет… …   Википедия

• Медицина — I Медицина Медицина система научных знаний и практической деятельности, целями которой являются укрепление и сохранение здоровья, продление жизни людей, предупреждение и лечение болезней человека. Для выполнения этих задач М. изучает строение и… …   Медицинская энциклопедия

• Молекулярная генетика —         раздел генетики (См. Генетика) и молекулярной биологии (См. Молекулярная биология), ставящий целью познание материальных основ наследственности (См. Наследственность) и изменчивости (См. Изменчивость) живых существ путём исследования… …   Большая советская энциклопедия

• Государственная программа — (Government program) Государственная программа это инструмент государственного регулирования экономики, обеспечивающий достижение перспективных целей Понятие государственной программы, виды государственных федеральных и муниципальных программ,… …   Энциклопедия инвестора

Автоматическое регулирование коэффициентов трансформации силовых трансформаторов.

Автоматическое изменение коэффициента трансформации силовых трансформаторов осуществляется для поддержания необходимого значения напряжения на клеммах потребителей электроэнергии. Изменение коэффициента трансформации осуществляется переключением отводов обмоток с помощью переключающего устройства. Плавное изменение коэффициента трансформации путём подмагничивания магнитопровода иногда используют для трансформаторов небольшой мощности предназначенных для питания специальных нагрузок.

Современные мощные трансформаторы оборудованы устройствами переключения отводов их обмоток под нагрузкой и должны иметь автоматические регуляторы коэффициента трансформации.

Во время переключения на одну ступень вторичное напряжение трансформатора изменяется на ступень регулирования ±ΔU =1,25-2,5 %.

Основными особенностями автоматического регулирования коэффициента трансформации являются:

— дискретность действия регулятора;

— нечувствительность к изменениям напряжения меньшим ступеней регулирования и к деформации формы кривой напряжения гармониками;

— действие с относительно большой выдержкой времени для недопущения переключения при кратковременных изменениях напряжения во время пусков электродвигателей, удалённых коротких замыканиях и других случаях;

— необходимость во встречном (согласованном) регулировании напряжения на шинах подстанции для поддержания напряжения у потребителей на неизменном уровне в случае увеличения нагрузки.

Перечисленные особенности обуславливают соответствующие требования к измерительной части автоматических регуляторов коэффициента трансформации:

— реагирование на среднее значение напряжения;

— релейность действия с зоной нечувствительности измерительного органа напряжения;

— высокий коэффициент возврата релейных элементов;

— необходимость наличия в измерительном органе сигнала по току нагрузки.

Сложность процесса переключения выводов обмоток, необходимость в обеспечении согласованного действия двух трёхфазных устройств, в случае переключения отводов двух трансформаторов, которые работают параллельно, и высокая вероятность появления неисправности сложных электромеханических устройств обуславливают ещё две особенности:

— однократность и импульсность процесса регулирования;

— необходимость контроля завершения процесса переключения;

— необходимость контроля исправности автоматической системы регулирования вцелом.

Схема наиболее простого регулятора напряжения силового трансформатора показана на рис. 5.2.

 

 

Регулятор получает сигналы от измерительных трансформаторов напряжения TV и тока TA через промежуточные трансформаторы TVL и TAL. Устройство токовой компенсации осуществляет имитацию падения напряжения в распределительной сети от трансформатора, где установлен регулятор, до точки в которой необходимо поддерживать напряжение.

В случае отклонения напряжения два выходных реле регулятора подают в привод переключателя отводов сигналы “Выше” (KL1) или “Ниже” (KL2) с выдержкой времени. В случае аварийного снижения напряжения (на 20-30 %) сигнал “Выше” блокируется.

Наиболее слабым звеном в системе регулирования коэффициента трансформации является механизм переключения отводов регулировочных обмоток трансформаторов. По данным СИГРЕ, повреждаемость механических переключателей отводов составляет от 20 до 50 % общего количества повреждений трансформаторов.

В связи с появлением мощных полупроводниковых приборов разработаны бесконтактные переключающие устройства.

Автоматическое регулирование реактивной мощности батарей компенсационных конденсаторов.

Синхронные компенсаторы используют на подстанциях электроэнергетических систем. Достоинствами их являются возможность плавного и автоматического регулирования реактивной мощности и напряжения, что обеспечивает увеличение статической и динамической устойчивости электроэнергетической системы, а также высокую надёжность её работы.

Но использование синхронных компенсаторов имеет и некоторые недостатки. К ним относятся значительная стоимость синхронных компенсаторов, высокие удельные затраты активной мощности при генерации реактивной мощности (0,02-0,15 kW/kVAr), значительные производственные площади, занимаемые оборудованием, шум и вибрация во время работы.

Этих недостатков не имеют конденсаторные установки, предназначенные для компенсации реактивной мощности. В зависимости от производителя удельные потери активной энергии конденсаторными установками составляют 0,0001…0,003 kW/kVAr, что в десять и более раз меньше чем у синхронных компенсаторов. Конденсаторные установки не создают шума и вибраций во время работы и могут быть установлены как на подстанциях потребителей (групповая компенсация), так и непосредственно возле потребителя (индивидуальная компенсация). Это позволяет разгрузить от реактивных токов большую часть или даже всю систему электроснабжения.

Конденсаторная батарея ёмкостью C является источником реактивной мощности

Q_C = U² ωC.

Конденсаторные батареи разделяют на секции, каждая из которых включается отдельным выключателем. При соотношении мощности батарей в секциях 1:2 с помощью трёх секций можно получить семь ступеней компенсации реактивной мощности.

Управление секциями конденсаторных батарей может осуществляться в ручном или автоматическом режиме. Устройства автоматики могут включать или отключать батареи конденсаторов по значениям различных параметров.

Для потребителей электроэнергии, у которых суточные графики нагрузки существенно не отличаются один от другого, управление подключением батарей конденсаторов можно осуществлять по заранее подготовленной программе по времени.

Как входные параметры регуляторов используют значение напряжения на шинах подстанции, ток нагрузки, cosφ, значение и направление реактивной мощности, а также комбинации различных параметров.

График изменения напряжения на шинах подстанции при управлении батареями конденсаторов в функции напряжения показан на рис. 5.3.

 

На подстанциях украинских предприятий используются устройства управления конденсаторными батареями разработанные украинскими специалистами, а также регуляторы немецкого, польского и итальянского производства.

Устройство управления компенсацией реактивной мощности фирмы Schneider-Electric обеспечивает 6 программ регулирования, комбинированное управление семью секциями конденсаторных батарей, индикацию и документирование процессов на четырёх языках, сигнализацию оперативную и аварийную, контроль активной и реактивной мощности, напряжения, тока, перегрузки по току, контроль исправности конденсаторных батарей и самоконтроль самого устройства.