ИЭ / 7 сем (станции+реле) / Расписанные билеты Лапидус v.1

Проверяем 0,5% несоответствие коэффициентов трансформации – это нормально.

Уравнительный ток добавит к рабочему току всего 5%, а согласно вышеупомянутому ГОСТу – это не перегрузка, это допустимая нагрузка трансформатора.

Третье условие: одинаковые напряжения короткого замыкания

Например, у 1-го Т к 5% и у 2-го Т к такое же.

Почему они могут быть разными?

1)к немножко зависит от положения отпайки РПН. Зависимость непонятная, для некоторых трансформаторов она возрастает, при возрастании отпайки РПН, а у некоторых убывает. Но также это разность может быть весомой в зависимости от положения отпайки РПН, поэтому релейщики рассчитывают токи КЗ и на той, и на другой границах РПН для того, чтобы выяснить чувствительность защиты.

2)Эксплуатация. В эксплуатации напряжение КЗ может меняться, хотя бы потому, что трансформаторы претерпевают электродинамические воздействия при КЗ. Ведь при КЗ у нас по обмотке протечёт очень большой ток, это значит, что по соседним виткам токи потекут в одну и ту же сторону, следовательно, между ними возникнет притягивающая сила. Таким образом при КЗ обмотка сжимается, а когда КЗ ликвидируется, то обмотка обратно разжимается, как пружинка, и так как между витками есть какая-то изоляция, она не абсолютно твёрдая, её как бы отбивает назад. Геометрия обмотки немного меняется, поэтому к при эксплуатации может

увеличиваться или уменьшаться.

Пример неравномерного распределения нагрузки между трансформаторами

Допустим, нам нужно снабдить нашу нагрузку мощностью Sнагр.сумм = 740 кВА.

Возьмём три трансформатора суммарной мощностью 740 кВА:

S1ном = 180 кВА

к1 = 5,4%

S2ном = 240 кВА

к2 = 6%

S3ном = 320 кВА

к3 = 6,6%

Если мы думаем, что эти трансформаторы пропустят данную мощность через себя, то мы ошибаемся, так как к у них взяты неудачно. У 1-го и 3-го трансформаторов очень

большая разница в к. Мы сейчас увидим, что 1-ый трансформатор с наименьшим к

будет перегружен.

Рассчитаем сопротивления в о.е.

бт = к · н

240т1 = 0,054 · 180 = 0,072

240т2 = 0,06 · 240 = 0,06

240т3 = 0,066 · 320 = 0,0495

Рисунок 5. Схема замещения

Нужно решить задачу: здесь течёт суммарная мощность 740 кВА, нам нужно найти мощности по 3 ветвям?

Падение напряжения на трех параллельных сопротивлениях одинаковые (вместо токов можно взять мощности, так как они пропорциональны току):

0,072 · 1 = 0,06 · 2 = 0,0495 · 3

Выражаем 1, 2, 3 через что-нибудь одно, например через 2

0,061 = (0,072) · 2 = 0,833 · 2

2 = 2

0,063 (0,0495) · 2 = 1,212 · 2

Дальше мы суммируем получившиеся значения, и по условию это равно 740 кВА:

0,833 · 2 + 2 + 1,212 · 2 = 3,045 · 2 = 740

Получаем 2:

2 = 243 кВА

Находим 1 и 3:

1=202 кВА

3 = 295 кВА

По получившимся результатам мы видим, что 1-ый трансформатор у нас перегружен на 12%, со 2-ым Т все более-менее нормально, а 3-ий Т недогружен на 8%.

Если мы захотим снять перегрузку с 1-го Т, то у 2-го Т появится недогрузка, а у 3-го Т недогрузка ещё больше усугубится.

Необходимо снизить нагрузку до нагр.сумм = кВА, чтобы не один из

трансформаторов не был перегружен. Это означает, что 80 кВА установленной мощности недоиспользовано (она заморожена в капитальных затратах на эти трансформаторы). Мы не можем 80 кВА воспользоваться из-за слабого звена (это 1-ый Т, у него маленькое к).

Закономерности параллельной работы трансформаторов

1) Сопротивление трансформатора в о.е. зависит не только от к, но и от ном.

бт = к · н

Чем больше к, тем больше сопротивление (прямо пропорционально). Чем больше ном, тем меньше сопротивление (обратно пропорционально).

2)Перетоки мощности в о.е. зависят от к (обратно пропорционально). Перетоки в о.е. одинаковы при одинаковых к.

ВАЖНО!

Речь идёт не о самих перетоках в о.е., а о соотношении перетоков в о.е. Соотношение перетоков в о.е. в трансформаторах Т1 и Т2 не зависит от их ном1 и

ном2.

Сами перетоки в о.е. зависят от номинальных мощностей трансформаторов.

Четвёртое условие: номинальные мощности в отношении не более, чем 3:1

Это условие сформулировано на основе опыта проектирования эксплуатации, его необходимо просто принять во внимание. Мощности номинальные трансформаторов могут быть разными, в этом нет никакого противоречия, но только не более, чем 1:3!!!

8. Регулирование напряжения трансформаторов Зачем регулировать напряжение?

Потому что необходимо сохранять ресурс изоляции и поддерживать устойчивого режима синхронных машин.

Однако РПН у трансформаторов предназначен для потребителей. У потребителей есть свой коридор допустимых напряжений. Не только для нормального режима, но и переходного (например для пуска/самозапуска АЭД).

В принципе можно регулировать напряжение с помощью синхронных машин, трансформаторов, шунтирующих реакторов.

Сравнение ПБВ и РПН

Принцип регулирования напряжения с помощью трансформатора

Мы можем менять напряжение с помощью изменения числа витков одной из обмоток. Какой именно и в каком месте?

РПН на обычном трансформаторе

РПН делается со стороны ВН, так как больше витков и точность регулирования лучше, и меньше ток, значит износ будет меньше. РПН делается со стороны нейтрали, чтоб было дешевле по изоляции.

Устройство ПБВ (переключение без возбуждения)

Устройство находится внутри трансформатора. Между трубочками может вращаться устройство (штурвал). Трубок 6, а допустимых положений 5. Положение между А4 и А5 это номинальное напряжение. Положение между А2 и А7 запрещено принципиально (чтоб не менять резко напряжение) и конструктивно, так как туда не поставить штурвал.

При смене положения штурвала меняется путь прохождения тока, меняется количество витков, через которые ток проходить, меняется коэффициент трансформации.

Устройство РПН

РПН как правило наматывается поверх всех обмоток, так как в случае чего РПН повреждается чаще и так проще до него добраться. Исключение – автотрансформатор.

Красные витки – основные витки (там большинство витков, просто картинка не в масштабе), а синие – регулировочная часть. Здесь показана реакторная схема, так как есть токи, возникающие из-за разности потенциалов при переходе от одной части обмотки к другой, которые надо ограничить.

Допустим нам надо перейти на один виток вверх. Схема показана на рисунке ниже.

Масло бака контактора РПН и масло бака трансформатора разные (потому что масло трансформатора медленнее изнашивается и ремонт у баков должен быть отдельный), они не должны смешиваться ни в баке ни в расширителе. Также на баке контактора РПН стоит струйное реле, на баке трансформатора стоит газовое реле. Если что-то произойдёт с РПН, то там быстро изменится поток масла, который давит на контакт.

Сложнее выполнять РПН на АТ

Связанное РПН на АТ

Связанное означает что мы одновременно меняем напряжения на ВН и СН. А мы то хотим их менять по отдельности. Ускоренный износ масла, ускорение подгорания контактов, механическая проблема будет именно в РПН. И ещё так как РПН связан с землёй, а РПН подвижный, то связь с землёй ненадёжна. И в итоге РПН делают следующим образом.

На высоких напряжениях делают связанное регулирование (так как по-другому, то есть несвязно, промышленность ещё не делает), на напряжениях пониже делают РПН со стороны СН в виде линейного последовательного вольтодобавочного трансформатора (такой РПН дорогой, так как рассчитан на полное напряжение, зато нет проблем как у связанного регулирования).

РПН у обычного трансформатора наматывается поверх обмотки НН и поверх обмотки ВН, то есть снаружи. При ремонте не надо будет вскрывать весь трансформатор.

А у АТ РПН может оказаться как поверх всех обмоток, так и внутри. Если регулирование несвязанное, то РПН наматывается поверх всех обмоток. А если связанное, то РПН поверх НН и дальше идут обмотки ОО и ПО.

Если АТ однофазный, то там магнитопровод в виде буквы О делается. И ОО и ПО наматываются на стержень, а РПН наматывается на боковое ярмо, то есть опять РПН снаружи находится.

Мы разбирали на лекциях обозначения автотрансформаторов, поэтому сюда просто скрины вставлю, чтоб никто не путал ничего.

Чем АТ лучше Т?

ном = В В = С С

Для удобства будем рассматривать однофазный АТ. Здесь показаны формулы мощности последовательной и общей обмоток. Как видно, к последовательной обмотке приложена разность напряжений, поэтому мы сэкономим на изоляции. А общая обмотка рассчитана на частичный ток.

И в итоге мы получили два равных друг другу выражения. И назвали это типовой мощностью. Типовая потому от этой мощности зависят размеры АТ, расход денег, стали,

меди, масла, КПД. То есть АТ дешевле, чем Т.

Когда имеет смысл применять АТ?

В первом примере экономия на 50% и это вообще классно, мы выберем АТ. Во втором примере экономия на 10%, это мало, но экономия есть. Но во втором случае мы выберем обычный трансформатор. Почему? Потому что на фоне малой экономии бОльшую роль играют недостатки АТ.

Преимущества и недостатки АТ

+)

•Меньший расход на: медь, изоляцию, сталь.

•Меньше масса и габариты

•Меньше потери и больше КПД

•Легче охлаждается

Все эти плюсы существеннее, если напряжения ВН и СН одного порядка.

-)

•Необходимо заземлять нейтраль

•Сложно делать РПН (смотри прошлый вопрос)

•Гальваническая связь между обмотками (переход коммутационных и грозовых перенапряжений между обмотками)

•Ограничение по режимам передачи мощности

Дальше разберём все недостатки.