1.8 Выбор и проверка разъединителей

Выбираем высоковольтный разъединитель типа РГ-220/1000УХЛ1,

установленный в первичной обмотке высшего напряжения силового

трансформатора

-по напряжению установки:

220кВ=220кВ.

-по номинальному току:

Проверку высоковольтного разъединителя типа РГ-220/1000УХЛ1,

установленного в первичной обмотке высшего напряжения силового

трансформатора осуществляем в следующей последовательности:

-на электродинамическую стойкость:

-на термическую стойкость:

; (9.4)

Согласно проверке выбранный разъединитель типа РГ-220/1000УХЛ1, является электродинамически и термически стойким. Данные расчёта этого разъединителя сведены в таблице 9.1.

Аналогично выбираем и проверяем разъединители, установленные в ОРУ-220кВ, ОРУ-35кВ, которые согласно проверке являются термически и динамически стойкими (результаты сведены в таблице 9.1).

Место установки	Тип	Паспортные значения					Расчетные значения
		, В	,В	, А	, А	I2тtт,кА2·с		Iпр.с,кА	Bк,кА2·с	Iк,кА	iу,кА
Рабочая перемычка	РГ-220/1000УХЛ1	220	220	1250	346,41	1875		65	6,24	2,856	7,283
Обмотка высшего напряжения	РГ-220/1000УХЛ1	220	220	1250	136,41	1875		65	6,24	2,856	7,283
Обмотка среднего напряжения	РДЗ-35. IV/2000УХЛ1	35	27,5	1600	1091,72	1200		45	19,498	8,923	22,759
Первичная обмотка ТСН	РГ-35/1000УХЛ1	35	27,5	1600	10,92	1200		45	19,498	8,923	22,759
Фидер ДПР	РГ-35/1000УХЛ1	35	27,5	1600	11,02	1200		45	19,498	8,923	22,759
Фидер контактной сети1	РГ-35/1000УХЛ1	35	27,5	1200	600	1200		31,5	19,498	8,923	22,759
Фидер контактной сети2	РГ-35/1000УХЛ1	35	27,5	1200	650	1200		31,5	19,498	8,923	22,759
Фидер контактной сети3	РГ-35/1000УХЛ1	35	27,5	1200	700	1200		31,5	19,498	8,923	22,759
Фидер контактной сети4	РГ-35/1000УХЛ1	35	27,5	1200	800	1200		31,5	19,498	8,923	22,759

Таблица ….

2. Технологический раздел

Трансформаторы напряжения (ТН) предназначены для понижения высокого напряжения до значения, равного 100 В, необходимого для питания измерительных приборов, цепей автоматики, сигнализации и защитных устройств. Для питания защитных устройств применяются трехобмоточные трансформаторы с дополнительной вторичной обмоткой.

Применение трансформаторов напряжения позволяет использовать для измерения на высоком напряжении стандартные измерительные приборы, расширяя пределы измерения; обмотки реле, включаемых через ТН, также могут иметь стандартные исполнения.

Трансформатор напряжения изолирует измерительные приборы и реле от высокого напряжения, благодаря чему обеспечивается безопасность их обслуживания.

ТН применяются в наружных или внутренних электроустановках переменного тока напряжением 0,38 – 110 кВ и номинальной частотой 50 Гц от их работы зависит точность электрических измерений и учета электроэнергии, а также надежность действия релейной защиты и противоаварийной автоматики.

ТН с двумя вторичными обмотками предназначается не только для питания измерительных приборов и реле, но и для работы в устройстве сигнализации замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью.

Трехобмоточные трансформаторы серии ЗНОМ, НОМ и НТМИ, НАМИ предназначены для сетей с изолированной нейтралью, серии НКФ – с заземленной нейтралью.

Типовое обозначение трансформаторов напряжения расшифровывается следующим образом: 

НКФ – трансформатор напряжения каскадный в фарфоровой покрышке; НОМ – трансформатор напряжения однофазный масляный; ЗНОМ – трансформатор напряжения однофазный масляный с заземленным выводом первичной обмотки; НТМИ – трансформатор напряжения трехфазный масляный с дополнительной вторичной обмоткой (для контроля изоляции сети); НАМИ – трансформатор напряжения антирезонансный масляный с обмоткой для контроля изоляции; НТМК – трансформатор напряжения трехфазный масляный с компенсирующей обмоткой для уменьшения угловой погрешности; Цифровая часть в обозначении трансформаторов напряжения обозначает – класс напряжения.

Классификация

Классификация трансформаторов напряжения осуществляется по

следующим отличительным признакам. По назначению трансформаторы напряжения могут применяться с различными схемами соединения обмоток. Из всех возможных способов соединения обмоток трансформатора наибольшее распространение получили следующие: «звезда-звезда-нуль» (понизительные потребительские трансформаторы), «звезда-треугольник» и «звезда-нуль-треугольник» (повысительные трансформаторы). Для измерения трех междуфазных напряжений можно использовать два однофазных двухобмоточных трансформатора НОМ, НОС, соединенных по схеме открытого треугольника, а также трехфазный двухобмоточный трансформатор НТМК, обмотки которого соединены в звезду. Для измерения напряжения относительно земли могут применяться три однофазных трансформатора, соединенные по схеме «звезда–нуль-звезда-нуль», или трехфазный трехобмоточный трансформатор НТМИ (рис.4.17а, б, в). В этом случае обмотка, соединенная в звезду, используется для присоединения измерительных приборов, а к обмотке, соединенной в разомкнутый треугольник, присоединяются реле защиты от замыкания на землю. Таким же образом в трехфазную группу соединяются однофазные трехобмоточные трансформаторы типа ЗНОМ и каскадные трансформаторы НКФ.

Одним из существенных недостатков трехфазного потребительского трансформатора со схемой соединения «звезда-звезда-нуль» является перегрузка отдельных фаз при несимметричной нагрузке (как правило при преобладании бытовой и осветительной нагрузок). Поэтому наиболее эффективным способом борьбы с несимметрией является в этом случае использование трансформатора со схемой соединения «звезда-зигзаг-нуль». Обмотка каждой фазы низшего напряжения состоит из двух половин, расположенных на разных сердечниках. Поэтому при нагрузке на фазы магнитный поток распределяется в магнитопроводе более равнсхеме «звезда». Кроме того, трансформатор с такой схемой соединения имеет минимально возможное сопротивление токам нулевой последовательности, возникающих в результате несимметричной нагрузки фаз. Вследствие этого уменьшается несимметрия напряжений, обусловленная несимметрией токов,и, тем самым улучшается качество электрической энергии в сельских распределительных сетях 0,38 кВ.

Кроме того по назначению же трансформаторы различают с и л о в ы е (предназначенные для передачи и распределения электрической энергии) и с п е ц и а л ь н ы е (сварочные, измерительные, печные, испытательные, инструментальные, автотрансформаторы и др). По числу фаз конструктивно различают трехфазные и однофазные трансформаторы. Трехфазные трансформаторы напряжения применяются при напряжении до 18 кВ, однофазные – на любые напряжения.

Для трансформирования трехфазного тока можно использовать группу, составленную из трех однофазных трансформаторов или один трехфазный трансформатор. Трехфазная группа однофазных трансформаторов имеет ряд существенных недостатков: громоздкость, большая масса, высокая стоимость. Поэтому такой способ трансформации променяют только при очень больших мощностях (свыше 10 МВ∙А), когда конструкция трехфазного трансформатора получается излишне громоздкой.

Сердечник трехфазного трансформатора состоит из трех вертикальных стержней, которые по концам замкнуты стальными ярмами. На каждом из сердечников помещают первичную и вторичную обмотки одной из трех фаз.  По типу изоляции трансформаторы могут быть с у х и м и и м а с л я н ны м и.  Обмотки с у х и х трансформаторов выполняются проводом ПЭЛ (провод эмалированный, лакированный). Изоляцией между обмотками служит электрокартон. В готовом виде обмотки пропитываются асфальтовым лаком. Такие трансформаторы выпускаются на напряжение не выше 6 кВ типов НОС-0,5; НОСК-6; НТС-0,5.

Буквы в названии обозначают: Н – трансформатор напряжения; О – однофазный; Т – трехфазный; С – сухой; К – комплектующий. Трансформатор НОСК-6 предназначается только для комплектования высоковольтных распределительных устройств в шахтах; при установке он заливается битумной массой. Большей степенью надежности обладает трансформатор с литой изоляцией на основе компаунда из метакриловых смол и кварца. Трансформатор имеет Ш-образный магнитопровод, охватывающий обмотку снаружи. Обмотки залиты компаундом. Габаритные размеры таких трансформаторов намного меньше размеров масляных трансформаторов, что является его несомненным преимуществом.

В масляных трансформаторах обмотки и магнитопровод находятся в баке и залиты маслом, которое служит и для изоляции, и для охлаждения. Вследствие незначительного колебания уровня масла маслорасширители имеются только у трансформаторов ЗНОМ-35 и НКФ, у остальных масло не доливается до крышки на 20 – 30 мм.  По числу обмоток трансформаторы подразделяются на двухобмоточные и трехобмоточные. По роду установки трансформаторы различают для внутренней и наружной установки.

Конструкция

Конструктивно трансформатор напряжения изготовляется и как самостоятельный аппарат однофазного или трехфазного исполнения, и как встраиваемый в конструкции выключателей, комплектных экранированных токопроводов, комплектных распределительных устройств или пристраиваемый к ним.

 

Рис. 6-4. трансформатор напряжения типа НОМ-10: а — общий вид; б — выемная часть

1 — зажимы для присоединения шин ВН; 2 — изоляторы вводов ВН; 3 — выводы НН; 4 — болт для заземления; 5 — изоляторы выводов НН; 6 — пробка отверстия для залива масла; 7 — обмотка ВН; 8 — сердечник; 9 — бак с маслом Изготовляемые в виде самостоятельной конструкции трансформаторы напряжения показаны на рис. 6-4—6-7. В зависимости от напряжения, назначения, схемы конструкции, способа охлаждения, места установки трансформаторы напряжения различаются маркой. Типы HOC, HOCK, НТС, НТСК. — это однофазные (О) или трехфазные (Т), сухие (С), компенсированные (К) трансформаторы напряжения; они предназначены для внутренних установок напряжением до 6 кВа Типы НОМ, ЗНОМ (с заземлением внутреннего конца обмотки высокого напряжения), НТМК, НТМИ, выполненные в баке с маслом, с естественным масляным охлаждением применяются для внутренних установок напряжением до 18 кВ; однофазные трансформаторы напряжения — до 35 кВ. Типы НКФ (напряжения, каскадный, фарфоровый) для напряжения до 500 кВ изготовляются однофазными в фарфоровом кожухе, заполненном маслом, с металлической головкой — расширителем. Рис. 6-5. трансформаторы напряжения типа НТМИ-10: а — общий вид; б — схема соединений обмоток

Рис. 6-6. Каскадный трансформатор напряжения типа НКФ-220: а — схема ВН — первичная обмотка; Вр — выравнивающие обмотки; Се — связующая обмотка; С — сердечник; А, X — зажимы первичной обмотки; а, х — зажимы основной вторичной обмотки; ахд — зажимы дополнительной вторичной обмотки б — внешний вид трансформатора 1 — ввод ВН; 2 — влагопоглотитель; 3 — расширители верхнего и нижнего блока; 4 — фарфоровая покрышка; 5 — коробка выводов вторичных обмоток; 6 — болт для заземления; 7 — тележка; 8 — кран для слива масла

ИТН могут иметь две и больше вторичных обмоток; одна из них, включаемая разомкнутым треугольником, используется для подключения вольтметра и реле контроля изоляции.

ИТН типа ЗНОМ, пристроенный к конструкции комплектного экранированного токопровода (КЭТ), показан на рис. 6-8. Для новейших конструкций герметизированных элегазовых распредустройств КРУЭ применяются специальные трансформаторы напряжения типа ЗНОГ (заземляемый, напряжения, однофазный с газовой изоляцией). Он предназначается для питания измерительных приборов, цепей защиты и сигнализации.  

Рис. 6-7. Общие виды ТН сверхвысоких напряжений: а — типа НКФ-330; б — типа НКФ-500 1 — экран; 2 — расширители масла блоков; 3 — ввод ВН; 4 — блоки каскада трансформатора напряжения; 5 — перемычка соединения блоков; 6 — влагопоглотитель; 7 — маслоуказатель; 8 — коробка зажимов НН; 9 рама основания из профильной стали; 10 фланец для вакуумирования и заливки масла Рис. 6-8. Установка трансформатора напряжения типа ЗНОМ-2 15,75 кВ в комплектном токопроводе мощного генератора 1 — трубчатая шина токопровода; 2 — опорный изолятор; 3 — кожух (экран) токопровода; 4 — ножевой контакт трансформатора напряжения; 5 — смотровой люк; 6 — патрубок токопровода; 7 — болты крепления увеличенной круглой крышки трансформатора напряжения; 8 — дыхательное отверстие; 9 — направляющие установочные стержни; 10 —пробка слива масла

показаны схема и конструкция трансформатора напряжения типа ЗНОГ-220-79УЗ (79 — год, УЗ — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150— 69 и 15543—70). ИТН состоит из первичной обмотки 220/v 3 кВ и двух вторичных (основной 100/v 3 и дополнительной 100 В), магнитопровода, кожуха, ввода элегаз — элегаз и ряда экранов. Рис, 6-9. трансформатор напряжения типа ЗНОГ-220-79УЗ; a — схема; б — конструкция $ вентиль; 2 — подъемная косынка; 3 — ввод (А) ; 4 — кожух; 6 — предохранительный клапан; 6  - магнитопровод; 7 — обмотка; 8  — вывод (X); 9 крышка; 10 - днище Рис. 6-10. Схемы емкостных устройств для измерения напряжения: а — схема НДЕ; б — схема ПИН 1 — конденсаторный ввод; 2 — цилиндры из бакелизированной бумаги со станиолевыми обкладками; 3 — токоведущий стержень; 4 — реактор; 5 — первичная обмотка трансформатора; 6 — вторичная обмотка трансформатора; 7 — конденсатор; 8 — разрядник Магнитопровод —  бронестержневого типа, шихтованный из отдельных пластин электротехнической стали. В качестве главной изоляции используется технический элегаз, заполнение которым осуществляется через сильфонный вентиль. Рабочее давление (избыточное) элегаза при температуре 20 °С равно 0,4 МПа. Номинальная мощность трансформатора напряжения 400 В. А в классе 0,5; предельная мощность 2500 ВА; масса 390 кг. Для измерения напряжения наряду с ИТН применяются емкостные делители напряжения (НДЕ). НДЕ представляет собой ряд последовательно включенных конденсаторов. Линейным концом НДЕ подключается к фазе линии, противоположный конец заземляется. Фазное напряжение между конденсаторами последовательной цепи распределяется пропорционально их емкостным сопротивлениям. К последнему конденсатору со стороны заземления параллельно части фазного напряжения подключается ИТН.

В конструкциях баковых выключателей в качестве НДЕ используется конденсаторный ввод ВН, к обкладкам которого со стороны заземления подключается навешиваемый снаружи на бак аппарат ПИН (прибор измерения напряжения, рис. 6-10).

В современных конструкциях распредустройств в качестве делителя напряжения используются конденсаторы высокочастотной связи и высокочастотной защиты линий передачи высокого напряжения. В цепи первичной обмотки ИТН предусматривается заградитель и регулируемый реактор, компенсирующий емкостное сопротивление делителя.

Принцип действия

 Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. Простейший трансформатор состоит из стального магнитопровода 2 (рис. 212) и двух расположенных на нем обмоток 1 и 3. Обмотки выполнены из изолированного провода и электрически не связаны. К одной из обмоток подается электрическая энергия от источника переменного тока. Эту обмотку называют первичной. К другой обмотке, называемой вторичной, подключают потребители (непосредственно или через выпрямитель).

При подключении трансформатора к источнику переменного тока (электрической сети) в витках его первичной обмотки протекает переменный ток i₁, образуя переменный магнитный поток Ф. Этот поток проходит по магнитопроводу трансформатора и, пронизывая витки первичной и вторичной обмоток, индуцирует в них переменные э. д. с. е₁ и е₂. Если к вторичной обмотке присоединен какой-либо приемник, то под действием э. д. с. е₂ по ее цепи проходит ток i₂.

Э. д. с, индуцированная в каждом витке первичной и вторичной обмоток трансформатора, согласно закону электромагнитной индукции зависит от магнитного потока, пронизывающего виток, и скорости его изменения. Магнитный поток каждого трансформатора является определенной величиной, зависящей от напряжения и частоты изменения переменного тока в источнике, к которому подключен трансформатор. Постоянна также и скорость изменения магнитного потока, она определяется частотой изменения переменного тока. Следовательно, в каждом витке первичной и вторичной обмоток индуцируется одинаковая э. д.с. В результате этого отношение действующих значений э. д. с. Е₁ и E₂, индуцированных в первичной и вторичной обмотках трансформатора, будет равно отношению чисел витковэтих обмоток, т. е.

Отношение э. д. с. Е_вн обмотки высшего напряжения к э. д. с. E_нн обмотки низшего напряжения (или отношение чисел их витков) называется коэффициентом трансформации,

Коэффициент трансформации всегда больше единицы. Если пренебречь падениями напряжения в первичной и вторичной обмотках трансформатора (в трансформаторах средней и большой мощности они не превышают обычно 2—5 % номинальных значений напряжений U₁ и U₂), то можно считать, что отношение напряжения U₁ первичной обмотки к напряжению U₂ вторичной обмотки приблизительно равно отношению чисел их витков, т. е.

Таким образом, подбирая требуемое соотношение между числами витков первичной и вторичной обмоток, можно увеличивать или уменьшать напряжение на приемнике, подключенном к вторичной обмотке. Если необходимо на вторичной обмотке получить напряжение большее, чем подается на первичную, то применяют повышающие трансформаторы, у которых число витков во вторичной обмотке больше, чем в первичной.

В понижающих трансформаторах, наоборот, число витков вторичной обмотки меньше, чем в первичной.

Трансформатор не может осуществить преобразование напряжения постоянного тока. При подключении его первичной обмотки к сети постоянного тока в трансформаторе создается постоянный по величине и направлению магнитный поток, который не может индуцировать э. д. с. в первичной и вторичной обмотках. Поэтому не будет происходить передачи электрической энергии из первичной обмотки во вторичную.

При подключении первичной обмотки трансформатора к сети переменного тока через эту обмотку проходит некоторый ток, называемый током холостого хода. При включении нагрузки по вторичной обмотке трансформатора начинает проходить ток, при этом увеличивается и ток, проходящий по первичной обмотке. Чем больше нагрузка трансформатора, т. е. электрическая мощность и ток i₂, отдаваемые его вторичной обмоткой подключенным к ней приемникам, тем больше электрическая мощность и ток i₁, поступающие из сети в первичную обмотку.

Ввиду того что потери мощности в трансформаторе обычно малы, можно приближенно принять, что мощности в первичной и вторичной обмотках одинаковы. В этом случае можно считать, что токи в обмотках трансформатора приблизительно обратно пропорциональны напряжениям: I₁/I₂ ? U₂/U₁или что токи в обмотках трансформатора обратно пропорциональны числам витков первичной и вторичной обмоток: I₁/I₂ ? ?₂/?₁. Это означает, что в повышающем трансформаторе ток во вторичной обмотке меньше, чем в первичной (во столько раз, во сколько напряжение U₂ больше напряжения U₁), а в понижающем ток во вторичной обмотке больше, чем в первичной. Поэтому в трансформаторах обмотки высшего напряжения выполняются из более тонких проводов, чем обмотки низшего напряжения.