ИЭ / 7 сем (станции+реле) / Расписанные билеты Лапидус v.1
.2.pdfПочему нейтраль надо заземлять?
Потому что при ОЗЗ на одной стороне будут перенапряжения на другой стороне. Это плохо. А если нейтраль заземлять, то перенапряжений не будет, но будут больше токи однофазного КЗ, это тоже плохо, поэтому заземление нейтрали – это минус. Потому что однофазное КЗ самое частое и коммутационные аппараты будут быстрее изнашиваться.
Если вдруг нейтраль изолирована у АТ, то при ОЗЗ фазы В на стороне ВН происходит следующая векторная диаграмма.
И так как фазные напряжения у нас считаются как потенциал фазы относительно земли, то напряжения средней стороны фаз А и С стали в 2,7 раза больше (при коэффициенте трансформации равным 2), чем номинальное UСН.
Если нейтраль будет заземлена, то вектора фазы В просто исчезнут, а остальные вектора останутся номинальными.
Ограничение по передачи мощности
Режимы работы АТ
Мы рассматриваем только трёхобмоточные трансформаторы. И конкретный пример.
Связь между числом витков
По итогу получаем
1) Автотрансформаторный режим (обмотка НН служит для обеспечения
синусоидальности магнитного потока). |
|
|
||||||||
Считаем все токи: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
ном |
= |
125000 |
= 328 А = |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
ПО |
|
√3 ВН |
|
√3 220 |
ВН ном |
|||||
|
|
|
|
|||||||
|
= |
ном |
= |
125000 |
= 656 А = |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
СН |
|
√3 СН |
|
√3 110 |
|
СН ном |
||||
|
|
|
|
|
||||||
ОО = СН − ПО |
= 656 − 328 = 328 А = ОО ном |
Автотрансформаторный режим – номинальный. Все токи номинальные.
Проверим по МДС. МДС – это ток умноженный на число витков.
328*10w – 328*10w = 0. Всё классно, чётко, супер, так как на стороне НН нет токов.
Вывод: в автотрансформаторном режиме АТ способен без перегрузки передавать полную номинальную мощность.
2) Трансформаторный режим а) В →Н
|
= |
НН |
ном |
= |
62500 |
= 164 А < |
||||
|
|
|
|
|
|
|||||
ПО |
|
√3 ВН |
√3 220 |
ВН ном |
||||||
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
СН = 0 А |
|
ОО = СН − ПО = 0 − 164 = −164 А < ОО ном
|
= |
|
НН |
ном |
= |
|
62500 |
= 3280А = |
||
|
|
|
|
|
|
|||||
НН |
|
√3 НН |
√3 11 |
НН ном |
||||||
|
|
|
Баланс МДС: 164*10w+164*10w=3280*w. Всё классно.
Вывод: при полной загрузке обмотки НН ни одна из остальных обмоток не загружена полностью.
б) С→Н
|
|
|
|
|
|
ПО = 0 А |
|
|||
|
= |
НН |
ном |
= |
62500 |
= 328 А < |
||||
|
|
|
|
|
|
|||||
СН |
|
√3 СН |
√3 110 |
СН ном |
||||||
|
|
|
ОО = СН − ПО = 328 − 0 = 328 А = ОО ном
|
= |
|
НН |
ном |
= |
|
62500 |
= 3280А = |
||
|
|
|
|
|
|
|||||
НН |
|
√3 НН |
√3 11 |
НН ном |
||||||
|
|
|
Баланс МДС: 328*10w=3280*w. Всё классно.
Вывод: Обмотка ОО нагружена полностью, а ПО вообще не задействована никак.
3) Комбинированный режим
а) В →Н, В →С
|
= |
|
ВН |
ном |
= |
|
125000 |
= 328 А = |
||
|
|
|
|
|
|
|||||
ПО |
|
√3 ВН |
√3 220 |
ВН ном |
||||||
|
|
|
|
= |
ВН ном |
|
− НН ном |
= |
62500 |
|
= 328 А < |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
СН |
|
|
√3 СН |
|
|
|
√3 110 |
СН ном |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
ОО = СН − ПО = 328 − 328 = 0 А |
|||||||||||||||
|
|
= |
|
НН |
ном |
= |
|
62500 |
= 3280А = |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
НН |
|
√3 НН |
√3 11 |
НН ном |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
Баланс МДС: 328*10w=3280*w. Всё классно.
Вывод: Обмотка ПО нагружена полностью, а ОО вообще не задействована никак. Пропускается полная номинальная мощность.
б) С →Н, С →В
При этом сторону НН нагрузим лишь на 12,5 МВА вместо 62,5, а нагрузку на стороне ВН пример 100 МВА. В итоге будет 112,5 МВА, это 90% от номинальной мощности. Но на самом деле АТ будет на пределе.
ПО = 100000 = 262 А < ВН ном √3 220
СН = 112500 = 590 А < СН ном √3 110
ОО = СН − ПО = 590 − 262 = 328 А = ОО ном
НН = 12500 = 656 А < НН ном √3 11
Баланс МДС: 328*10w – 262*10w ≈ 656*w. Всё классно.
Вывод: Обмотка ОО нагружена полностью, а ПО и НН недогружены. Пропускается мощность меньше номинальной. При увеличении нагрузки на стороне ВН и/или НН ОО перегрузится. То есть АТ не всегда способен пропустить свою полную номинальную мощность.
10. Системы охлаждения трансформаторов (вопрос по итогу не пойдёт в экзамен) Для чего необходимо охлаждать трансформатор
На графике указано, как площадь поверхности бака и тепловые потери мощности зависят от мощности трансформатора. Для малых мощностей, до 1000 кВА, специально охлаждать трансформатор не нужно, потому что потери с ростом мощности растут слабо по сравнению с площадью поверхности бака. А вот потом мы уже должны охлаждать специально.
Причины нагрева:
1)Токи в меди обмоток
2)Магнитный поток в стали магнитопровода
3)Вихревые токи в стали магнитопровода и бака
Последствие нагрева: старение изоляции по 6-тиградусному правилу (что изоляция стареет в 2 раза быстрее при её нагреве наиболее нагретой точки на 6 градусов).
Ниже таблица со всеми возможными охлаждениями
|
Сухие трансформаторы |
|
С |
Естественное воздушное при открытом исполнении |
|
СЗ |
Естественное воздушное при защищённом исполнении |
|
|
||
|
|
|
СГ |
Естественное воздушное при герметичном исполнении |
|
СД |
Воздушное с принудительной циркуляцией воздуха |
|
|
||
|
|
|
|
Масляные трансформаторы |
|
М |
Естественная циркуляция воздуха и масла |
|
Д |
Принудительная циркуляция воздуха м естественная циркуляция места |
|
|
||
|
|
|
МЦ |
Естественная циркуляция воздуха, принудительная циркуляция масла с |
|
ненаправленным потоком масла |
||
|
НМЦ |
Естественная циркуляция воздуха, принудительная циркуляция масла с |
|
направленным потоком масла |
||
|
||
ДЦ |
Принудительная циркуляция воздуха и масла с ненаправленным потоком |
|
масла |
||
|
||
НДЦ |
Принудительная циркуляция воздуха и масла с направленным потоком масла |
|
Ц |
Принудительная циркуляция воды и масла с ненаправленным потоком масла |
|
НЦ |
Принудительная циркуляция воды и масла с направленным потоком масла |
|
|
Трансформаторы с негорючим жидким диэлектриком |
|
Н |
Естественное охлаждение негорючим жидким диэлектриком |
|
НД |
Охлаждение негорючим жидким диэлектриком с принудительной циркуляцией |
|
воздуха |
||
|
||
|
Охлаждение негорючим жидким диэлектриком с принудительной циркуляцией |
|
ННД |
воздуха и направленным потоком жидкого диэлектрика |
|
|
||
|
|
|
|
Сухие трансформаторы |
|
|
|
|
|
Сухие трансформаторы |
|
С |
Естественное воздушное при открытом исполнении (реально трансформатор |
|
открыт и там видно обмотки и магнитопровод) |
||
|
||
СЗ |
Естественное воздушное при защищённом исполнении (в защитном кожухе) |
|
|
||
|
|
|
СГ |
Естественное воздушное при герметичном исполнении (нет обмена между |
|
внутренним и внешним воздухом) |
||
|
||
СД |
Воздушное с принудительной циркуляцией воздуха |
|
|
||
|
|
|
|
Масляные трансформаторы |
|
|
|
|
|
Масляные трансформаторы |
|
М |
Естественная циркуляция воздуха и масла |
|
Д |
Принудительная циркуляция воздуха м естественная циркуляция места |
|
|
||
|
|
|
МЦ |
Естественная циркуляция воздуха, принудительная циркуляция масла с |
|
ненаправленным потоком масла |
||
|
||
НМЦ |
Естественная циркуляция воздуха, принудительная циркуляция масла с |
|
направленным потоком масла |
||
|
||
ДЦ |
Принудительная циркуляция воздуха и масла с ненаправленным потоком |
|
масла |
||
|
||
НДЦ |
Принудительная циркуляция воздуха и масла с направленным потоком масла |
|
Ц |
Принудительная циркуляция воды и масла с ненаправленным потоком масла |
|
НЦ |
Принудительная циркуляция воды и масла с направленным потоком масла |
Красным выделены самые распространённые.
Система охлаждения М
М |
Естественная циркуляция воздуха и масла при открытом исполнении (с |
|
расширителем) |
||
|
||
МЗ |
Естественная циркуляция воздуха и масла при защищённом исполнении |
|
(защита масла с азотом без расширителя) |
||
|
||
МГ |
Естественная циркуляция воздуха и масла при герметичном исполнении (с |
|
гофрированными стенками без расширителя) |
||
|
В ТМ расширитель нужен для того, чтобы уменьшить контакт масла с воздухом, чтоб оно не окислялось и не увлажнялось. В ТМЗ мы помещаем между маслом и потолком бака трансформатора азотную подушку с осушенным азотом, так как он инертный газ и не окисляет масло. В ТМГ стенки гофрированы и температурные колебания масла воспринимаются этими стенками.
Рисунок – конвекция масла в трансформаторе
Масло нагревается в активной части (обмотки + магнитопровод) и за счёт конвекции масло поднимается вверх, там оно попадает в радиаторы, там оно охлаждается и его плотность становится меньше, оно падает вниз. И т.д. по кругу. Эти радиаторы очень большие и больше чем бак самого трансформатора.
Система охлаждения Д
При увеличении мощности просто М не хватает. Ставят охлаждения типа Д. Ставятся вентиляторы, которые нагоняют воздух вверх или вдаль от трансформатора.
Требования к системам охлаждения (ПТЭ) на трансформаторах с системой Д:
двигатели вентиляторов должны автоматически:
-включаться при достижении tм = 55°C или номинальной нагрузки независимо от tм
-отключаться при понижении tм = 50°C, если при этом I < Iном.
Системы охлаждения МЦ, ДЦ, Ц
МЦ |
Естественная циркуляция воздуха, принудительная циркуляция масла с |
|
ненаправленным потоком масла |
||
|
||
ДЦ |
Принудительная циркуляция воздуха и масла с ненаправленным потоком |
|
масла |
||
|
ЦПринудительная циркуляция воды и масла с ненаправленным потоком масла