Трансформатор связи для чего нужен

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Трансформаторы связи 16 и трансформаторы собственных нужд 23 устанавливают по обе стороны, от ГРУ. Для ремонта трансформаторов используют монтажную-площадку 24 главного корпуса. Мощные трансформаторы ( трансформаторы связи) транспортируют на монтажную площадку по железнодорожному пути на собственных тележках. Трансформаторы небольшой мощности доставляют с помощью автомашин. [3]

Трансформаторы связи могут работать как повышающие в режиме выдачи мощности в систему и как понижающие при передаче мощности из системы на шины t — 10 кв для покрытия дефицита при ремонте самого крупного генератора. Реверсивная работа вызывает необходимость применения трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой. Трансформаторы связи могут быть трехобмоточными, если на ТЭЦ, кроме нагрузок 6 — 10 кв, имеются нагрузки на повышенном напряжении 35 — 110 кв не менее 15 % от общей, а связь с системой осуществляется на другом, более высоком напряжении. [5]

Трансформаторы связи должны обеспечить выдачу в энергосистему всей активной и реактивной мощности генераторов за вычетом нагрузок собственных нужд и нагрузок, распределительного устройства генераторного напряжения в период минимума нагрузки, включая нерабочие дни. [7]

Трансформаторы связи обеспечивают выдачу избыточной мощности в систему и резервирование питания местной нагрузки при дефиците генераторной мощности. На ТЭЦ блочного типа вырабатываемая электроэнергия, как правило, выдается в сети повышенных напряжений 110 — 220 кВ, а мощность трансформаторов блоков согласуется с мощностью генераторов. [8]

Трансформаторы связи позволяют разделить входной сигнал по нескольким параллельным изолированным друг от друга каналам. [10]

Трансформаторы связи с системой обычно работают реверсивно. [12]

Трансформаторы связи с энергосистемой предназначены для выдачи части мощности электростанции в сеть высшего напряжения или получения недостающей мощности из энергосистемы. В общем случае они могут работать реверсивно. [14]

Трансформаторы связи должны обеспечить выдачу в энергосистему всей активной и реактивной мощности генераторов за вычетом нагрузок собственных нужд и нагрузок распределительного устройства генераторного напряжения в период минимума нагрузки, а также выдачу в сеть активной мощности, вырабатываемой по тепловому графику в нерабочие дни. [15]

Трансформаторы связи

Такой тип устройств относится к специальному низкочастотному оборудованию, однако «начинка» внутри мало чем отличается от большинства стандартных преобразователей напряжения. Понижение и повышение значений напряжения достигается сменой ролей двух катушек. В первом случае вторичная катушка становится частью первичной, а во втором — наоборот. При работе таких трансформаторов имеют место не только электромагнитные связи, но и электрические. Три вывода, на каждом из которых различный вольтаж, в процессе работы отходят от основной обмотки. У трехфазных трансформаторов имеется минимум два, а то и три контура при звездчатом соединении обмотки.

Где используются такие трансформаторы?

Диапазон мощностных характеристик таких преобразователей очень велик. Это могут быть как небольшие устройства на несколько киловольт-ампер, так и сверхмощные агрегаты с сотнями мегавольт-ампер. Последние, как правило, устанавливаются на промышленных металлургических, нефтедобывающих, станкостроительных предприятиях и в системе электроснабжения железнодорожных объектов.

Существуют так называемые лабораторные экземпляры с возможностью регулировки напряжения от нуля до 350 вольт в однофазном исполнении и от нуля до 450 вольт в трехфазном варианте. Кроме того, устройства с мощностью от 0,5 до 10 кВт задействуют при наладке различного учебного оборудования, а устройства с мощностью ниже одного кВт — это встраиваемые приборы в:

бытовые отопительные системы;
аппараты для сварочных работ;
сигнализацию;
системы кондиционирования и климат-контроля;
телефонные подстанции и выпрямители;
любые радиотехнические системы.

Плюсы и минусы автотрансформаторов

Как и у любых других электротехнических приборов, у трансформаторов связи есть свои преимущества и недостатки. К первым можно отнести:

высокие показатели КПД, так как преобразуется только часть энергии;
сравнительно низкие потери электроэнергии;
плавное снижение напряжения в контакте;
ценовую доступность за счет оптимального соотношения материалов;
низкую массу, упрощающую транспортировку и установку;
вариативность комплектующих.

Из недостатков нужно упомянуть:

обязательную установку разрядчика для защиты от удара молнии;
недостаток изоляции между обмотками;
зависимость низкого вольтажа от стабильности высокого;
точность расчетов сопротивления при заземлении.

Как приобрести трансформатор связи в ООО «СМ-Комплект»?

Высокие требования к качеству электротехнического оборудования — это основа безопасной и бесперебойной работы огромного количества сетей — от бытовых до промышленных. Естественно, при выборе трансформатора связи следует выбирать не просто поставщика, а добросовестного производителя, гарантирующей качество самих трансформаторов и всех сопутствующих услуг по доставке, установке и обслуживанию устройств.

Обращаясь в волжскую компанию «СМ-Комплект», вы можете быть уверены в безупречном качестве всех моделей, индивидуальном подходе к каждой заявке и точном соблюдении сроков доставки и монтажа оборудования. Мы готовы предложить не только типовые модели, но и выполнить заказы любой сложности по вашим индивидуальным требованиям.

Автотрансформаторы — устройство, приницип действия, достоинства и недостатки

В некоторых случаях бывает необходимо изменять напряжение в небольших пределах. Это проще всего сделать не двухобмоточными трансформаторами, а однообмоточными, называемыми автотрансформаторами. Если коэфициент трансформации мало отличается от единицы, то разница между величиной токов в первичной и во вторичной обмотках будет невелика. Что же произойдет, если объединить обе обмотки? Получится схема автотрансформатора (рис. 1).

Автотрансформаторы относят к трансформаторам специального назначения. Автотрансформаторы отличаются от трансформаторов тем, что у них обмотка низшего напряжения является частью обмотки высшего напряжения, т. е. цепи этих обмоток имеют не только магнитную, но и гальваническую связь.

В зависимости от включения обмоток автотрансформатора можно получить повышение или понижение напряжения.

Рис. 1 Схемы однофазных автотрансформаторов: а — понижающего, б — повышающего.

Если присоединить источник переменного напряжения к точкам А и Х, то в сердечнике возникнет переменный магнитный поток. В каждом из витков обмотки будет индуктироваться ЭДС одной и той же величины. Очевидно, между точками а и Х возникнет ЭДС, равная ЭДС одного витка, умноженной на число витков, заключенных между точками а и Х.

Если присоединить к обмотке в точках a и Х какую-нибудь нагрузку, то вторичный ток I2 будет проходить по части обмотки и именно между точками a и Х. Но так как по этим же виткам проходит и первичный ток I1 , то оба тока геометрически сложатся, и по участку a Х будет протекать очень небольшой по величине ток, определяемый разностью этих токов. Это позволяет часть обмотки сделать из провода малого сечения, чтобы сэкономить медь. Если принять во внимание, что этот участок составляет большую часть всех витков, то и экономия меди получается весьма ощутимой.

Таким образом, автотрансформаторы целесообразно использовать для незначительного понижения или повышения напряжения, когда в части обмотки, являющейся общей для обеих цепей автотрансформатора, устанавливается уменьшенный ток что позволяет выполнить ее более тонким проводом и сэкономить цветной металл. Одновременно с этим уменьшается расход стали на изготовление магнитопровода, сечение которого получается меньше, чем у трансформатора.

В электромагнитных преобразователях энергии — трансформаторах — передача энергии из одной обмотки в другую осуществляется магнитным полем, энергия которого сосредоточена в магнитопроводе. В автотрансформаторах передача энергии осуществляется как магнитным полем, так и за счет электрической связи между первичной и вторичной обмотками.

Трансформатор и автотрансформатор

Автотрансформаторы успешно конкурируют с двухобмоточными трансформаторами, когда их коэффициент трансформации — мало отличается от единицы и но более 1,5 — 2. При коэффициенте трансформации свыше 3 автотрансформаторы себя не оправдывают.

В конструктивном отношении автотрансформаторы практически не отличаются от трансформаторов. На стержнях магнитопровода располагаются две обмотки. Выводы берутся от двух обмоток и общей точки. Большинство деталей автотрансформатора в конструктивном отношении не отличаются от деталей трансформатора.

Лабораторные автотрансформаторы (ЛАТРы)

Автотрансформаторы применяются также в низковольтных сетях в качестве лабораторных регуляторов напряжения небольшой мощности (ЛАТР). В таких автотрансформаторах регулирование напряжения осуществляется при перемещении скользящего контакта по виткам обмотки.

Лабораторные регулируемые однофазные автотрансформаторы состоят из кольцеобразного ферромагнитного магнитопровода, обмотанного одним слоем изолированного медного провода (рис. 2).

От этой обмотки сделано несколько постоянных ответвлений, что позволяет использовать эти устройства как понижающие или повышающие автотрансформаторы с определенным постоянным коэффициентом трансформации. Кроме того, на поверхности обмотки, очищенной от изоляции, имеется узкая дорожка, по которой перемещают щеточный или роликовый контакт для получения плавно регулируемого вторичного напряжения в пределах от нуля до 250 В.

При замыкании соседних витков в ЛАТР не происходит витковых замыканий, так как токи сети и нагрузки в совмещенной обмотке автотрансформатора близки друг к другу и направлены встречно.

Лабораторные автотрансформаторы изготовляют номинальной мощностью 0,5; 1; 2; 5; 7,5 кВА.

Схема лабораторного регулируемого однофазного автотрансформатора

Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР)

Наряду с однофазными двухобмоточными автотрансформаторами часто применяются трехфазные двухобмоточные и трехфазные трехобмоточные автотрансформаторы.

В трехфазных автотрансформаторах фазы обычно соединяют звездой с выведенной нейтральной точкой (рис. 3). При необходимости понижения напряжения электрическую энергию подводят к зажимам А, В, С и отводят от зажимов а, b , с, а при повышении напряжения — наоборот. Их применяют в качестве устройств для снижения напряжения при пуске мощных двигателей, а также для ступенчатого регулирования напряжения на зажимах нагревательных элементов электрических печей.

Рис. 3. Схема трехфазного автотрансформатора с соединением фаз обмотки звездой с выведенной нейтральной точкой

Трехфазные высоковольтные трехобмоточные трансформаторы используются также в высоковольтных электрических сетях.

Трехфазные автотрансформаторы, как правило, на стороне высшего напряжения соединяются в звезду с нулевым проводом. Соединение в звезду обеспечивает снижение напряжения, на которое рассчитывается изоляция автотрансформатора.

Применение автотрансформаторов улучшает КПД энергосистем, обеспечивает снижение стоимости передачи энергии, но приводит к увеличению токов короткого замыкания.

Недостатком автотрансформатора является необходимость выполнения изоляции обеих обмоток на большее напряжение, так как обмотки имеют электрическую связь.

Существенный недостаток автотрансформаторов — гальваническая связь между первичной и вторичной цепями, что не позволяет использовать их в качестве силовых в сетях 6 — 10 кВ при понижении напряжения до 0,38 кВ, так как напряжение 380 В подводится к оборудованию, на котором работают люди.

При авариях из-за наличия электрической связи между обмотками в автотрансформаторе высшее напряжение может оказаться приложенным к обмотке низшего. При этом все части эксплуатируемой установки окажутся соединенными с высоковольтной частью, что не допускается по условиям безопасности обслуживания и из-за возможности пробоя изоляции токопроводящих частей присоединенного электрооборудования.

Выбор трансформатора связи. Схема 2

Трансформаторы связи обеспечивают энергетическую связь шин низкого напряжения с шинами ОРУ и с энергосистемой, повышая тем самым надежность работы станции и надежность электроснабжения близко расположенных потребителей (в нашем случае это потребитель P₁). При избытке мощности на шинах ГРУ эта мощность через трансформаторы связи передается в энергосистему, а при дефиците потребляется из энергосистемы.

Ввиду частого реверса мощности и различных требований к регулированию напряжений на шинах ГРУ и ОРУ трансформаторы связи должны иметь устройство РПН.

На ТЭЦ устанавливают не менее двух трансформаторов связи. Однако установка трех и более трансформаторов требует серьезного экономического обоснования, поэтому установку двух трансформаторов связи в учебном проекте следует считать наиболее целесообразной.

Сравнение таблиц мощности режимов для первой схемы показывает, что по максимальному перетоку мощности наиболее тяжелым является режим ремонта генератора на ГРУ работы станции.

99,90 МВА;

Согласно ГОСТ 14209-85 для трансформаторов допускается двухкратная перегрузка, поэтому при установке двух параллельно работающих трансформаторов их номинальная мощность выбирается по условию:

49,95 МВА;

Намечаем к установке два трансформатора связи типа ТРДН–63000/220 У1 и проверяем их по ГОСТ 14209-85.

Время перегрузки 3 ч.

Коэффициент максимальной перегрузки:

1,59;

Коэффициент начальной нагрузки (недогрузки):

0,63;

39,94 МВА;

1,37;

86,26 МВА;

Таким образом, с помощью коэффициентов К₁и К₂ реальный график нагрузки преобразован в эквивалентный двухступенчатый график по тепловому износу, который и используется для оценки перегрузочной способности трансформатора. При правильном преобразовании реального графика в двухступенчатый должно соблюдаться условие:

; 1,37 ≥ 1,431;

Так как данное условие не соблюдается, двухступенчатый график требует коррекции, которую производим следующим образом. Вместо рассчитанного значения К₂ принимаем новое значение 1,431 и пересчитываем реальное время перегрузки в эквивалентное:

2,75 ч.

После этого определяем допустимое значение коэффициента перегрузки по таблицам ГОСТ по разделу «аварийные перегрузки». Для этого используем следующие данные:

Cистема охлаждения трансформатора: Д;

Эквивалентная годовая температура воздуха для г.Омска: +8,4 °С;

Время перегрузки трансформатора: 2,75 ч;

Коэффициент начальной нагрузки: 0,63;

Коэффициент перегрузки: 1,431.

Предельно допустимое значение коэффициента перегрузки при 8,4°C определим методом экстраполяции. Предельно допустимое значение коэффициента перегрузки при 10°C: 1,3. Предельно допустимое значение коэффициента перегрузки при 0°C: 1,4. Тогда:

1,384;

Так как , то условие работы трансформатора по перегрузочной способности не удовлетворяется, и поэтому трансформатор ТРДН–63000/220 У1 не принимается к установке в данной схеме.

По стандартному ряду мощностей выбираем следующий трансформатор ТРДЦН–100000/220 У1 и проводим для него такую же проверку по перегрузочной способности.

Время перегрузки 1 ч.

Коэффициент максимальной перегрузки:

0,999;

Коэффициент начальной нагрузки (недогрузки):

0,4464;

44,64 МВА;

0,999;

99,90 МВА;

Так как условие ; 0 ≥ 0,8991 выполняется то коррекцию двухступенчатого графика проводить не требуется и проверку трансформатора на перегрузочную способность ведем по следующим данным:

Cистема охлаждения трансформатора: ДЦ;

Эквивалентная годовая температура воздуха для г.Омска: +8,4 °С;

Время перегрузки трансформатора: 1 ч;

Коэффициент начальной нагрузки: 0,79;

Коэффициент перегрузки: 1,121.

Предельно допустимое значение коэффициента перегрузки при 8,4°C определим методом экстраполяции. Предельно допустимое значение коэффициента перегрузки при 10°C: 1,4. Предельно допустимое значение коэффициента перегрузки при 0°C: 1,4. Тогда:

1,4;

Так как , то условие работы трансформатора по перегрузочной способности удовлетворяется, и поэтому трансформатор ТРДЦН–100000/220 У1 принимается к установке в данной схеме. Параметры трансформатора приведены в табл. 4.4.

Виды трансформаторов связи, сфера применения и критерии выбора

Трансформаторы

Силовой

Трансформатор связи или автотрансформатор предназначен для преобразования напряжения с коэффициентом k <=3 в сторону снижения или повышения. Это оборудование имеет широкую сферу применения (от домашних хозяйств до ГЭС и ТЭЦ). Доступны одно – и трехфазные модели различных производителей. Обозначение: АО (однофазный) или АТ (трехфазный) с указанием номинальной мощности и сетей, с которыми работает (например, 250000/500/110).

Особенности конструкции

Трансформаторы связи – это низкочастотное оборудование специального назначения, которое по конструкции мало отличается от других видов преобразователей (детали такие же). Если требуется повышение напряжения, первичная обмотка однофазного агрегата является частью вторичной. В линии для снижения – на оборот. Создается не только электромагнитная, но и электрическая связь. Выводы (как минимум, 3) ответвляются от общей точки и основной обмотки. На каждом выводе разный вольтаж. Если оборудование трехфазное, в нем 2 или 3 контура, обмотки соединены в форме звезды.

Сфера применения

Мощность этого вида преобразователей варьирует в достаточно широких пределах – от нескольких киловольт-ампер до сотен мегавольт-ампер. Самые мощные трехфазные встраиваются в высоковольтные сети, предназначенные для передачи электроэнергии от электростанции до потребителей, и для запуска мощных электродвигателей в различных отраслях промышленности (металлургии, добыче и обработке нефти и газа, производстве станков, системах электрификации железных дорог).

Особый вид – лабораторные трансформаторы связи, оснащенные ручкой, позволяющей регулировать напряжение:

от 0 до 250 В (для однофазных приборов);
от 0 до 450 В (для трехфазных приборов).

Особенность конструкции – одна обмотка, от одного витка к другому проходит «дорожка» без изоляции. Для подключения к каждому витку используется управляемая ручкой угольная щетка. При повороте ручки меняется количество витков, включенных во вторичную цепь. Приборы с мощностью 0,5-10 Квт используется в процессе испытаний и наладки различного оборудования, в лабораториях учебных заведений.

Приборы с мощностью менее 1 кВ встраиваются в бытовую технику:

отопительные приборы;
сварочные аппараты;
системы сигнализации;
кондиционеры;
телефоны;
выпрямители;
радиотехнические устройства.

Использование этого вида преобразователей тока целесообразно при необходимости в управлении несколькими нагрузками.

Преимущества и недостатки

К преимуществам автотрансформаторов относят:

высокий КПД за счет преобразования лишь части энергии (справедливо при коэффициенте преобразования при k <=3);
небольшие потери электричества;
плавный съем напряжения с контакта;
сравнительно низкую цену (требуется меньше стали для изготовления сердечника и меньше меди при создании обмоток);
небольшой вес, облегчающий перевозку и монтаж;
возможность изготовить оборудование по заданным размерам и весу.

При выборе обязательно учитываются недостатки:

необходимость разрядчиков на случай грозы из-за повышенного потенциала напряжения;
отсутствие изоляции между обмотками;
при сбоях высокого вольтажа низкий теряет стабильность;
при заземлении необходимо учесть, что его сопротивление не должно превышать разность потенциалов фаз во время короткого замыкания;
если прибор понижающий, возникают токи, способствующие образованию короткого замыкания.

Применять силовые модели этого оборудования целесообразно в сетях с напряжением от 110 кВт.

Техника безопасности

В процессе эксплуатации требуется соблюдение определенных правил:

при появлении трещин на корпусе, шума или вибрации автотрансформатор немедленно отключается;
запрещено оставлять без присмотра оборудование, для которого предусмотрен непрерывный контроль;
нельзя подключать двигатель, мощность которого больше чем на 70% превышает мощность автотрансформатора;
это приборы нельзя использовать открытыми, накрывать, закрывать отверстия для вентиляции, размещать на них другое оборудование или предметы.

При проведении ремонта автотрансформатора или прибора, в состав которого он входит, обязательно отключение от электросети.

Трансформаторы связи для теплоэлектроцентралей и ГЭС

На ГЭС (гидроэлектростанциях) и ТЭЦ (теплоэлектроцентралях) назначение этих трансформаторов – выдать в сеть электроэнергию (в том числе в праздники и выходные), которая остается после собственного потребления и обеспечения работы генераторов. Все автотрансформаторы при необходимости работают реверсивно (возвратно, с обратной связью), то есть, излишки передаются в систему на сохранение. Запасы используются в ситуациях, когда генераторы не вырабатывают достаточный объем электроэнергии.

На ТЭЦ трансформаторный блок монтируется между генераторами и потребительской сетью с напряжением 110-220 кВ. Вырабатываемая генераторами электроэнергия делится по нескольким каналам. Чаще всего на ТЭЦ устанавливаются два преобразователя. Чтобы понять, зачем нужны именно два, необходимо рассмотреть, как станция работает.

При одном автотрансформаторе в потребительскую сеть ток поступает от генератора (например, 10 кВ), на собственные нужды – из преобразователя 10/6 кВ, то есть, в распределительном устройстве одна или две секции. Автотрансформаторы должны обеспечить нужный режим работы при любых условиях.

Если единственный отключить для ремонта, станция не сможет работать. Такая же ситуация сложится и при аварии.

ТЭЦ и ГЭС строятся поблизости от потребителей. Вольтаж их генераторов может достигать 60 МВТ. Сила тока распределительного устройства 6-10 кВ (если потребители не далеко) или 35-500 кВ (если потребители далеко). Автотрансформаторы ставят на площадке недалеко от нижнего или верхнего бьефа (у водохранилища или по другую сторону станции).

Передаваемая мощность может меняться, так как зависит от нагрузки, используемой потребителями, и режима работы генераторов. Это требует установки в систему устройства регулирования, передающего напряжение с неизменной нагрузкой. Распределительные устройства бывают открытые (на открытом воздухе для напряжения от 27,5 кВ) и закрытые (в помещениях или специальном кожухе).

Выбор трансформаторов связи

Определение ТЭЦ тепловая станция, потребителям передаются только излишки энергии. Из-за частых реверсов (возвратов в систему) мощности не желательно устанавливать один трансформатор связи. Больше монтируется, если это оправдано экономически. Чтобы определить выгоду, проводятся расчеты на основе суточного и годового потребления электроэнергии.

Перед покупкой обязательна проверка ГОСТ 14209-85 на перегрузочную способность (допустима перезагрузка на 40%). Второй важный показатель – мощность генераторов и соответствие силы тока обмоток силе тока распределительно устройства.

Схема подключения разрабатывается, исходя из показателей структуры ТЭЦ и состава потребителей.

Трансформаторы связи имеют широкий спектр применения. В быту потребители чаще всего ничего не знают об их существовании, просто пользуются приборами. В лабораториях, на производстве, в ТЭЦ и ГЭС это важное оборудование, от которого зависит стабильность работы организации (предприятия), качество услуги, которая предоставляется потребителям электроэнергии.