Определение мощности трансформатора

Перегрузки силовых трансформаторов

Перегрузки определяются преобразованием заданного графика нагрузки в эквивалентный в тепловом отношении (рис. 3.5). Допустимая нагрузка трансформатора зависит от начальной нагрузки, максимума нагрузки и его продолжительности и характеризуется коэффициентом превышения нагрузки:

Допустимые систематические перегрузки трансформаторов определяются из графиков нагрузочной способности трансформаторов, задаваемых таблично или графически. Коэффициент перегрузки передается в зависимости от среднегодовой температуры воздуха /сп вида охлаждения и мощности трансформаторов, коэффициента начальной нагрузки кн н и продолжительности двухчасового эквивалентного максимума нагрузки tmах.

Если максимум графика нагрузки в летнее время меньше номинальной мощности трансформатора, то в зимнее время допускается длительная 1%я перегрузка трансформатора на каждый процент недогрузки летом, но не более чем на 15 %. Суммарная систематическая перегрузка трансформатора не должна превышать 150 %. При отсутствии систематических перегрузок допускается длительная нагрузка трансформаторов током на 5 % выше номинального при условии, что напряжение каждой из обмоток не будет превышать номинальное.

Дополнительные перегрузки одной ветви за счет длительной недогрузки другой допускаются в соответствии с указаниями заводом — изготовителя. Так, трехфазные трансформаторы с расщепленной обмоткой 110 кВ мощностью 20, 40 и 63 М ВА допускают следующие относительные нагрузки: при нагрузке одной ветви обмотки 1,2; 1,07; 1,05 и 1,03 нагрузки другой ветви должны составлять соответственно 0; 0,7; 0,8 и 0,9.

Допустимая перегрузка трансформаторов в нормальных и аварийных режимах.

Допускается продолжительная работа трансформаторов (при мощности не более номинальной) при напряжении на любом ответвлении обмотки на 10% выше номинального для данного ответвления. При этом напряжение на любой обмотке должно быть не выше наибольшего рабочего.Для масляных трансформаторов допускается длительная перегрузка по току любой обмотки на 5% номинального тока ответвления, если напряжение на ответвлении не превышает номинального.

Кроме того, для трансформаторов в зависимости от режима работы допускаются систематические перегрузки, значение и длительность которых регламентируются типовой инструкцией по эксплуатации трансформаторов и инструкциями заводов-изготовителей.В аварийных режимах допускается кратковременная перегрузка трансформаторов сверх номинального тока при всех системах охлаждения независимо от длительности и значения предшествующей нагрузки и температуры охлаждающей среды в следующих пределах:

Допустимые продолжительные перегрузки сухих трансформаторов устанавливаются заводской инструкцией.

Включение в сеть трансформатора (реактора) должно осуществляться толчком на полное напряжение. Трансформаторы, работающие в блоке с генератором, могут включаться вместе с генератором подъёмом напряжения с нуля.

Параллельная работа трансформаторов разрешается при следующих условиях:

— группы соединений обмоток одинаковы;

соотношение мощностей трансформаторов не более 1:3;

— коэффициенты трансформации отличаются не более чем на ±0,5%;

— напряжения короткого замыкания отличаются не более чем на ±10%;

— произведена фазировка трансформаторов.

Для выравнивания нагрузки между параллельно работающими трансформаторами с различными напряжениями короткого замыкания допускается в небольших пределах изменение коэффициента трансформации путем переключения ответвлений при условии, что ни один из трансформаторов не будет перегружен.

Назначение и работа переключателей под нагрузкой.

Устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) трансформаторов должны быть в работе в автоматическом режиме. По решению технического руководителя допускается устанавливать неавтоматический режим. В этом случае регулирование напряжения ведётся при необходимости путем дистанционного переключения РПН с пульта управления (если в нормальном режиме колебания напряжения в сети находятся в пределах, удовлетворяющих требования потребителей электроэнергии).Не допускается переключение устройства РПН трансформатора, находящегося под напряжением, вручную (рукояткой). Переключающие устройства РПН трансформаторов разрешается включать в работу при температуре верхних слоёв масла минус 20°С и выше (для погруженных резисторных устройств РПН) и минус 45°С и выше (для устройств РПН с токоограничивающими реакторами, а также для переключающих устройств с контактором, расположенным на опорном изоляторе вне бака трансформатора и оборудованным устройством искусственного подогрева). Эксплуатация устройств РПН должна быть организована в соответствии с положениями инструкций заводов-изготовителей.

Примеры

Для наглядности давайте рассмотрим несколько примеров.

Пример 1

Установленный на открытом воздухе трансформатор с номинальной мощностью 630 кВА, среднегодовая температура данной местности составляет 5. Число максимума часов t = 6, а коэффициент заполнения суточного графика К_з.г. = 0,7.

Из выше показанных кривых кратностей определяем:

Теперь можем получить максимальную допустимую нагрузку при номинальном значении вторичного напряжения:

Пример 2

Летом тот же трансформатор что в примере 1 загружен на 500 кВА. Необходимо определить допустимую нагрузку зимой (декабрь — март).

Недогрузка в летнее время в процентном соотношении будет иметь вид:

С учетом ограничения можно допустить перегрузку зимой за счет недогрузки летом в 15%.

Тогда получим максимально допустимую перегрузку 14+15 = 29%, где 14 – это значение m = 1,14; выраженное в процентах.

Соответственно получаем максимальную нагрузку в течении 6 часового максимума в зимнее время:

Пример 3

Для трансформатора с примера 1, но установленного в помещении (неотапливаемом и вентилируемом), необходимо определить нагрузку в зимние месяцы.

Для решения принимаем среднегодовую температуру на 8 больше, чем при наружной установке, то есть 13. Пересчетный коэффициент примет вид:

Определим номинальную мощность:

Недогрузка в летнее время, выраженная в процентах, составит:

Допустимая перегрузка за счет летней недогрузки принимается 13,7%; и, соответственно максимально допустимая перегрузка составит 13,7+14 = 27,7%.

Допустимая максимальная нагрузка

Какие бывают трансформаторы

Виды трансформаторов Трансформаторы различаются по техническим характеристикам и назначению, они подразделяются на несколько видов, это:

1. Силовые – служат для преобразования электрической энергии в электрических сетях различного напряжения (0,4/10,0/35,0/110,0/220,0/500,0/1150,0 кВ) промышленной частотой 50 Гц. Устанавливаются на трансформаторных подстанциях и специально оборудованных основаниях и площадках. Различаются по конструкции системы охлаждения (масляные и сухие), количеству обмоток (2-х, 3-х и более обмоток).
2. Сетевые – используются для электроснабжения низковольтных приборов бытовых и прочих устройств. Различаются по количеству обмоток на вторичной стороне и выдаваемому напряжению (от 1,5 до 127,0 В), первичное напряжение при этом – 220 В. Это низкочастотные трансформаторы.
3. Автотрансформаторы – отличительной особенностью данных устройств является то, что одна обмотка является частью второй (первичная вторичной или вторичная первичной), благодаря чему появляется возможность регулировки напряжения на одной из обмоток.
4. Трансформаторы тока – устройства, первичная обмотка которых включается в цепь питания источника электрической энергии, а к вторичной подключаются приборы, рассчитанные на токи меньших значений. Используются в системах учета и контроля электрической энергии. Выпускаются на все классы напряжений. Главной технической характеристикой является коэффициент трансформации, определяющийся как отношение тока в первичной обмотке, к току во вторичной обмотке. Различаются по классу точности, различаются по типу изоляции (масляные, литые, газовые, сухие), по принципу преобразования тока (электромагнитные, электронно-оптические, магнито-полупроводниковые), по конструкции первичной обмотки (катушечные, проходные, шинные), по условиям размещения и типу трансформируемых величин.
5. Трансформаторы напряжения, измерительные – по принципу работы схожи с силовыми трансформаторами. Отличие в назначении – используются в системах учета и контроля качества электрической энергии.

https://youtube.com/watch?v=Mh2t7cHry-U

https://youtube.com/watch?v=m-LJhKqKQqQ

Какие бывают трансформаторы

Виды трансформаторов Трансформаторы различаются по техническим характеристикам и назначению, они подразделяются на несколько видов, это:

1. Силовые – служат для преобразования электрической энергии в электрических сетях различного напряжения (0,4/10,0/35,0/110,0/220,0/500,0/1150,0 кВ) промышленной частотой 50 Гц. Устанавливаются на трансформаторных подстанциях и специально оборудованных основаниях и площадках. Различаются по конструкции системы охлаждения (масляные и сухие), количеству обмоток (2-х, 3-х и более обмоток).
2. Сетевые – используются для электроснабжения низковольтных приборов бытовых и прочих устройств. Различаются по количеству обмоток на вторичной стороне и выдаваемому напряжению (от 1,5 до 127,0 В), первичное напряжение при этом – 220 В. Это низкочастотные трансформаторы.
3. Автотрансформаторы – отличительной особенностью данных устройств является то, что одна обмотка является частью второй (первичная вторичной или вторичная первичной), благодаря чему появляется возможность регулировки напряжения на одной из обмоток.
4. Трансформаторы тока – устройства, первичная обмотка которых включается в цепь питания источника электрической энергии, а к вторичной подключаются приборы, рассчитанные на токи меньших значений. Используются в системах учета и контроля электрической энергии. Выпускаются на все классы напряжений. Главной технической характеристикой является коэффициент трансформации, определяющийся как отношение тока в первичной обмотке, к току во вторичной обмотке. Различаются по классу точности, различаются по типу изоляции (масляные, литые, газовые, сухие), по принципу преобразования тока (электромагнитные, электронно-оптические, магнито-полупроводниковые), по конструкции первичной обмотки (катушечные, проходные, шинные), по условиям размещения и типу трансформируемых величин.
5. Трансформаторы напряжения, измерительные – по принципу работы схожи с силовыми трансформаторами. Отличие в назначении – используются в системах учета и контроля качества электрической энергии.

Аварийная перегрузка

В случае возникновения внештатной аварийной ситуации допускается кратковременное превышение нагрузки сверх номинальных значений. При этом нужно помнить, что данный процесс приведет к ускоренному износу изоляции ТДНС или любой другой модели, а также к сокращению срока службы оборудования.

Аварийная перегрузка трансформаторов:

• возможна при любом типе системы охлаждения и режиме работы;
• допускается при температуре масла в верхних слоях не более 115°С;
• должна оставаться в пределах 40% от значения номинального тока;
• может продолжаться однократно не более 120 минут;
• не должна в общем длиться больше 6 часов даже при увеличении охлаждения.

Обмотки трансформатора

Эти самые катушки с проводом в трансформаторе называются обмотками. В основном обмотки состоят из медного лакированного провода. Такой провод находится в лаковой изоляции, поэтому, провод в обмотке не коротит друг с другом. Выглядит такой обмоточный трансформаторный провод примерно вот так.

Он может быть разного диаметра. Все зависит от того, на какую нагрузку рассчитан тот или иной трансформатор.

У самого простого однофазного трансформатора можно увидеть две такие обмотки.

Обмотка, на которую подают напряжение называется первичной. В народе ее еще называют “первичка”. Обмотка, с которой уже снимают напряжение называется вторичной или “вторичка”.

Для того, чтобы узнать, где первичная обмотка, а где вторичная, достаточно посмотреть на шильдик трансформатора.

I/P: 220М50Hz (RED-RED) – это говорит нам о том, что два красных провода – это первичная обмотка трансформатора, на которую мы подаем сетевое напряжение 220 Вольт. Почему я думаю, что это первичка? I/P – значит InPut, что в переводе “входной”.

O/P: 12V 0,4A (BLACK, BLACK) – вторичная обмотка трансформатора с выходным напряжением в 12 Вольт (OutPut). Максимальная сила тока, которую может выдать в нагрузку этот трансформатор – это 0,4 Ампера или 400 мА.

Перегрузка трансформатора, ее виды

Совокупность допустимых нагрузок и перегрузок – определяет нагрузочную способность трансформатора.

Допустимая нагрузка – нагрузка, соответствующая номинальному режиму работы, неограниченная по времени, при которой не происходит износ изоляции обмоток, вызываемый нагревом в процессе работы.

Перегрузка – режим работы, вызванный подключением мощности нагрузки больше номинальной или температуры окружающей среды больше расчетной. При перегрузке происходит ускоренный износ изоляции обмоток.

Перегрузки бывают:

1. Систематические – вызванные суточным графиком работы. Такие режимы работы должны соответствовать допустимым коэффициентам перегрузки и времени их прохождения для каждого конкретного устройства.
2. Аварийные – вызванные аварийными ситуациями. Перегрузки данного вида бывают:

• Кратковременные;
• Длительные.

Перегрузка масляных трансформаторов

Масляный трансформатор – силовой агрегат, в котором в качестве охлаждающей жидкости используется масло.

Режим работы аппаратов подобного типа регламентирован ГОСТ 14209-97 (МЭК354-91) «Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов», который введен в действие в 2001 году.

Предельные значения температуры и тока для режима перегрузок:

*Примечания:

• Для аварийных перегрузок, которые имеют кратковременный характер, предельные значения температуры охлаждающего реагента (масла) в верхнем слое и наиболее нагретого участка – не установлены. Причиной этого, является то, что при эксплуатации подобного типа оборудования, нет возможности осуществлять контроль продолжительности аварийной перегрузки данного типа трансформаторов.
• При эксплуатации распределительных трансформаторов необходимо не забывать, что при температуре превышающей 140-160 °С, возможно выделение пузырьков газа, снижающих электрическую прочность изоляции.

Перегрузка трансформаторов тока

Устройство и режим работы устройств регламентированы ГОСТ 7746-2001 «Трансформаторы тока. Общие технические условия», принят Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 20 от 1 ноября 2001 г.) и введен в действие 01.01.2003 года.

Перегрузка данного типа аппаратов возникает при подключении нагрузки больше номинальной, в связи с этим, величина тока в первичной сети, увеличивается, что негативно отражается на изоляции устройства.

Трансформаторы внутренней установки

При установке трансформаторов внутри помещений неотапливаемых и вентилируемых, среднегодовую температуру можно приминать на 8 выше, чем при наружной установке. Кроме перегрузок отмеченных ранее, также могут допускаться дополнительные перегрузки без ущерба для срока службы в зимние месяцы, за счет недогрузки в летнее время. Звучит запутанно. Попробую объяснить.

Например, если в период времени с июня по август нагрузка в р% ниже номинальной, то есть происходит недогрузка, то в период с декабря по март возможно повышение нагрузки на этот же процент р%, но при условии, что она не превышает 15% номинальной нагрузки.

Оба вида этих перегрузок являются нормальными, но они не должны превышать 30% номинальной мощности при коэффициентах заполнения графика не менее 0,6, и 50% при коэффициенте заполнения графика 0,6÷0,3.

В случае возникновения аварийных ситуаций допускается перегрузка трансформаторов на 40% от номинальной мощности на время максимумов общей суточной продолжительности не более 6 часов и в течении менее 5 суток. При этом коэффициент заполнения суточного графика нагрузки в условиях перегрузки не должен превышать 0,75:

Но в рядах городов система электроснабжения допускает перегрузку до 80% (для трансформаторов до 400 кВА).

Формулы, приведенные выше учитывают только условия старения изоляции, и совершенно не учитывают таких факторов как капитальные затраты и прочие факторы.

Выбор числа трансформаторов

Основными требованиями при выборе числа трансформаторов ГПП и цеховых ТП являются: надежность электроснабжения потребителей (учет категории приемников электроэнергии в отношении требуемой надежности), а также минимум приведенных затрат на трансформаторы с учетом динамики роста электрических нагрузок. При проектировании подстанции учитывают требования, исходя из следующих основных положений. Надежности электроснабжения потребителей I категории достигают за счет наличия двух независимых источников питания, при этом обеспечивают резервирование питания и всех других потребителей. При питании потребителей I категории от одной подстанции необходимо иметь минимум по одному трансформатору на каждой секции шин, при этом мощность трансформаторов выбирают так, чтобы при выходе из строя одного из них второй (с учетом допустимой перегрузки) обеспечивал питание всех потребителей I категории. Резервное питание потребителей I категории вводится автоматически. Потребителей II категории обеспечивают резервом, вводимым автоматически или действиями дежурного персонала. При питании этих потребителей от одной подстанции следует иметь два трансформатора или складской резервный трансформатор для нескольких подстанций, питающий потребителей II категории, при условии, что замена трансформатора может быть произведена в течение нескольких часов. На время замены трансформатора вводят ограничение питания потребителей с учетом допустимой перегрузки оставшегося в работе трансформатора. Потребители III категории получают питание от однотрансформаторной подстанции при наличии «складского» резервного трансформатора. При выборе числа трансформаторов исходят из того, что сооружение однотрансформаторных подстанций не всегда обеспечивает наименьшие затраты. Если по условиям резервирования питания потребителей необходима установка более чем одного трансформатора, то стремятся, чтобы число трансформаторов на подстанции не превышало двух. Двухтрансформаторные подстанции экономически более целесообразны, чем подстанции с одним или большим числом трансформаторов. При сооружении двух- трансформаторных подстанций ГПП выбирают наиболее простую схему электрических соединений со стороны высшего напряжения (рис. 1). Все остальные решения (подстанции с тремя и большим числом трансформаторов) являются обычно более дорогими. Однако они могут быть необходимы, когда приходится строить подстанции для питания потребителей, требующих разных напряжений. Главные понизительные подстанции, подстанции глубоких вводов (ПГВ) и цеховые ТП выполняют с числом трансформаторов не более двух. Для потребителей III и частично II категорий рассматривают вариант установки одного трансформатора с резервным питанием от соседней трансформаторной подстанции. В этом случае резервная подстанция является второй подстанцией и должна иметь запас мощности. На цеховых подстанциях с двумя трансформаторами рабочие секции шин низшего напряжения целесообразно держать в работе раздельно. При таком режиме ток КЗ уменьшается в 2 раза и облегчаются условия работы аппаратов напряжением до 1 кВ. При отключении одного работающего трансформатора второй принимает на себя нагрузку отключившегося в результате включения секционного автоматического выключателя. В настоящее время цеховые ТП выполняют комплектными (КТП). Правильное определение числа КТП и мощности трансформаторов на них возможно только на основе технико-экономических расчетов (ТЭР) с учетом компенсации реактивных нагрузок на напряжении до 1 кВ. Число цеховых трансформаторов изменяется от минимально возможного Nmm (при полной компенсации реактивных нагрузок) до максимального Nmax (при отсутствии компенсирующих устройств) при среднем для всех ТП значении коэффициента загрузки Kt T. На двух- трансформаторных цеховых подстанциях при преобладании нагрузок I категории К-,. , принимают в пределах 0,65 — 0,7; при преобладании нагрузок II категории 0,7—0,8, а при нагрузках III категории 0,9 — 0,95. Минимальное и максимальное число цеховых трансформаторов определяют по выражениям где Ртах, Smax — расчетная нагрузка цеха; SHom,t — номинальная мощность цехового трансформатора. Изменение числа цеховых трансформаторов (при т = const) приводит к изменению приведенных затрат на РУ 6 — 20 кВ, на цеховые сети 0,4 кВ, на распределительные сети 6-20 кВ. При выборе числа трансформаторов на цеховых ТП учитывают, что предельная мощность трансформаторов, изготавливаемых в настоящее время заводами-изготовителями на напряжение 0,4-0,66 кВ, составляет 2500 кВ А.

Допустимая перегрузка трансформаторов в нормальных и аварийных режимах.

Допускается продолжительная работа трансформаторов (при мощности не более номинальной) при напряжении на любом ответвлении обмотки на 10% выше номинального для данного ответвления. При этом напряжение на любой обмотке должно быть не выше наибольшего рабочего.Для масляных трансформаторов допускается длительная перегрузка по току любой обмотки на 5% номинального тока ответвления, если напряжение на ответвлении не превышает номинального.

Кроме того, для трансформаторов в зависимости от режима работы допускаются систематические перегрузки, значение и длительность которых регламентируются типовой инструкцией по эксплуатации трансформаторов и инструкциями заводов-изготовителей.В аварийных режимах допускается кратковременная перегрузка трансформаторов сверх номинального тока при всех системах охлаждения независимо от длительности и значения предшествующей нагрузки и температуры охлаждающей среды в следующих пределах:

Допустимые продолжительные перегрузки сухих трансформаторов устанавливаются заводской инструкцией.

Включение в сеть трансформатора (реактора) должно осуществляться толчком на полное напряжение. Трансформаторы, работающие в блоке с генератором, могут включаться вместе с генератором подъёмом напряжения с нуля.

Параллельная работа трансформаторов разрешается при следующих условиях:

— группы соединений обмоток одинаковы;

соотношение мощностей трансформаторов не более 1:3;

— коэффициенты трансформации отличаются не более чем на ±0,5%;

— напряжения короткого замыкания отличаются не более чем на ±10%;

— произведена фазировка трансформаторов.

Для выравнивания нагрузки между параллельно работающими трансформаторами с различными напряжениями короткого замыкания допускается в небольших пределах изменение коэффициента трансформации путем переключения ответвлений при условии, что ни один из трансформаторов не будет перегружен.

Назначение и работа переключателей под нагрузкой.

Устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) трансформаторов должны быть в работе в автоматическом режиме. По решению технического руководителя допускается устанавливать неавтоматический режим. В этом случае регулирование напряжения ведётся при необходимости путем дистанционного переключения РПН с пульта управления (если в нормальном режиме колебания напряжения в сети находятся в пределах, удовлетворяющих требования потребителей электроэнергии).Не допускается переключение устройства РПН трансформатора, находящегося под напряжением, вручную (рукояткой). Переключающие устройства РПН трансформаторов разрешается включать в работу при температуре верхних слоёв масла минус 20°С и выше (для погруженных резисторных устройств РПН) и минус 45°С и выше (для устройств РПН с токоограничивающими реакторами, а также для переключающих устройств с контактором, расположенным на опорном изоляторе вне бака трансформатора и оборудованным устройством искусственного подогрева). Эксплуатация устройств РПН должна быть организована в соответствии с положениями инструкций заводов-изготовителей.

Похожие записи:

Автоматы защиты двигателей Как частотный преобразователь регулирует обороты двигателя Что называют индукционным током когда он возникает Применение и особенности монтажа переносного заземления Как работает сотовая сеть gsm В чем разница между среднеквадратичным и пиковым значением мощности аудиосистемы?