как выбрать силовой трансформатор

Как выбрать силовой трансформатор

В системах электроснабжения промышленных предприятий главные понизительные и цеховые подстанции используют для преобразования и распределения электроэнергии, получаемой обычно от энергосистем. На всех подстанциях для изменения напряжения переменного тока служат силовые трансформаторы различного конструктивного исполнения, выпускаемые в широком диапазоне номинальных мощностей и напряжений.

Что бы подобрать силовые трансформаторы требуется определить их число, тип, номинальные напряжения и мощность, а также группы и схемы соединения обмоток.

Цеховые трансформаторные подстанции (ТП) в настоящее время часто выполняются комплектными (КТП), и во всех случаях, когда этому не препятствуют условия окружающей среды и обслуживания, устанавливаются открыто. Правильное определение числа и мощности цеховых трансформаторов возможно только с учетом следующих факторов: категории надежности электроснабжения потребителей; компенсации реактивных нагрузок на напряжении до 1 кВ; перегрузочной способности трансформаторов в нормальном и аварийном режимах; шага стандартных мощностей; экономичных режимов работы трансформаторов в зависимости от графика нагрузки.

Основные учитываемые параметры при подборе следующие:

  1. Первичное напряжение (ВН) – уровень высокого напряжения питающей сети. Например, 6, 10 или 20кВ.
  2. Вторичное напряжение (НН) – уровень низкого напряжения, необходимого для питания потребителей электроэнергии. Например, 0,38кВ или 0,23кВ.
  3. Количество фаз и частота (Гц).
  4. Нагрузка в кВА, учитывающая потенциальный рост мощности в будущем.
  5. Место установки силового трансформатора: снаружи/внутри помещения.
  6. График нагрузки.
  7. Категория надёжности электроснабжения потребителей.
  8. Перегрузочная способность трансформатора.

Выбор требуемого числа трансформаторов

Обычно на подстанции выбирают один или два трансформатора.
При этом однотрансформаторные подстанции выбирают:

  1. для питания электроприемников, допускающих питание только от одного нерезервированного источника (электроприемников III категории);
  2. для питания электроприемников любых категорий через замкнутые сети, подключенные к двум или нескольким подстанциям (или через незамкнутые сети, связанные между собой резервными линиями).

Два трансформатора устанавливают на подстанциях, питающих электроприемники I или II категории и не имеющих на вторичном напряжении связи с другими подстанциями. Чтобы оба трансформатора могли надежно резервировать друг друга, их запитывают от независимых источников по не зависящим друг от друга линиям. Ввиду того, что взаимное резервирование трансформаторов должно быть равнозначным, их выбирают одинаковой мощности. Главные понизительные подстанции (ГПП) предприятий, как правило, сооружают двухтрансформаторными. Необходимость в большем числе трансформаторов встречается редко.

Однотрансформаторные подстанции рекомендуется применять при наличии в цехе электроприемников, допускающих перерыв электроснабжения на время доставки «складского» резерва, или при резервировании, осуществляемом по линиям низшего напряжения от соседних ТП, т. е. они допустимы для потребителей III и II категорий, а также при наличии в сети 380-660 В небольшого количества (до 20%) потребителей I категории.
Двухтрансформаторные подстанции рекомендуется применять в следующих случаях:

  • при преобладании потребителей I категории и наличии потребителей особой группы (последним необходим третий источник);
  • для сосредоточенной цеховой нагрузки и отдельно стоящих объектов общезаводского назначения (компрессорные и насосные подстанции);
  • для цехов с высокой удельной плотностью нагрузок (выше 0,5-0,7 кВА/м2).

Область эксплуатации силового трансформатора

Исходя из особенностей конкретной области применения, требования, предъявляемые к силовому трансформатору, значительно варьируются. Так, при переменной нагрузке трансформатор должен быть устойчив к изменениям напряжения. При осуществлении бесперебойного питания, нагрузочные потери в силовом трансформаторе должны быть доведены до минимума. Когда трансформатор питает станки большой мощности, он должен стабильно справляться с краткими перегрузками. В отдельных отраслях промышленности от силовых трансформаторов требуются высокие эксплуатационные характеристики: стабильный уровень напряжения, минимальный уровень потерь, повышенная надёжность.

Номинальная мощность силового трансформатора

Когда дело касается выбора номинальной мощности исходят из суточного графика нагрузки, отображающего среднесуточную и максимальную активную нагрузку (кВт), а также из расчётной активной нагрузки (когда нет суточных графиков), темпа роста нагрузки и стоимости электроэнергии. В практических условиях значение номинальной мощности выбирают в соответствии с графиком нагрузки и коэффициентом начальной нагрузки. Номинальная полная мощность трансформатора должна быть выше расчётной полной мощности: Sнт>Sр.
Необходимо также учитывать и температуру, при которой эксплуатируется трансформатор.

Выбор конструктивного исполнения трансформаторов

По конструктивному исполнению трансформаторы делят на масляные, заполненные синтетическими жидкостями и сухие. Первые из них обладают хорошим отводом тепла от обмоток и сердечника, хорошей диэлектрической пропиткой изоляции, надежной защитой активных частей от воздействия окружающей среды, дешевизной. Их недостаток — возможность возникновения пожара, взрыва или выброса продуктов разложения масла при случайном повреждении изоляции, приводящая к дуговому короткому замыканию (КЗ) внутри бака трансформатора, особенно при отказе или неправильном срабатывании защиты. Поэтому такие трансформаторы используют для наружной установки или для установки в специальных трансформаторных помещениях подстанций.

Если трансформаторы должны устанавливаться внутри цеха в целях приближения ТП к центру электрических нагрузок, то по соображениям пожарной безопасности используют сухие (безмасляные) трансформаторы. Условия охлаждения таких трансформаторов хуже, чем у масляных, поэтому плотность тока в их обмотках меньше, а габариты, расход активных материалов и стоимость соответственно больше. Следовательно, выбор типа трансформатора (масляного или сухого) является технико-экономической задачей.

В сухих трансформаторах используют различные изоляционные материалы. Наиболее надежной считается литая изоляция из затвердевающих синтетических смол и, обычно на две трети, кварцевого порошкового заполнителя. Пожарная безопасность трансформатора обеспечивается и при применении синтетических негорючих заполняющих жидкостей.

В настоящее время разработаны новые негорючие и при этом нетоксичные жидкости, например, тетрахлорбензилтолуол, которые пока не нашли широкого применения.

Выбор номинальных напряжений и способа регулирования вторичного напряжения трансформаторов. Для двухобмоточных трансформаторов в паспортных данных приводятся номинальные напряжения обмотки высшего и низшего напряжения — UВН и UНН соответственно. Для трехобмоточных — соответственно номинальные напряжения обмоток высшего, среднего и низшего напряжения — UВН, UСН и UНН.

По способу регулирования вторичного напряжения трансформаторы делят на:

  1. регулируемые при помощи переключения отводов первичной обмотки при отключении трансформатора; такие трансформаторы снабжены устройством ПБВ (переключения без возбуждения);
  2. регулируемые под нагрузкой, т. е. при помощи переключения отводов первичной обмотки без отключения трансформатора; такие трансформаторы снабжены устройством РПН  (регулирования под нагрузкой);

В первом случае возможны нечастые сезонные изменения коэффициента трансформации в пределах от —5 до +5 процентов; обычно применяются пять ступеней переключения (-5; —2,5; 0; +2,5; +5 процентов).

Во втором случае число ступеней больше (например, 13 ступеней в пределах от —9 до +9 процентов или 17 ступеней в пределах от —12 до +12 процентов, или 19 ступеней в пределах от —16 до +16 процентов). Трансформатор с РПН снабжен внешним контактным устройством для автоматического переключения ступеней.

В обоих случаях нулевой отвод имеет напряжение, соответствующее UВН трансформатора. Первичное напряжение ГПП предприятий поддерживается энергосистемами настолько стабильным, что обычно необходимость применения трансформаторов с РПН отпадает.

Выбор группы и схемы соединения обмоток силового трансформатора

Указанные параметры выбирают таким образом, чтобы они исключали возникновение высших гармоник и выравнивали нагрузку по стороне ВН при неравномерной нагрузке по стороне НН. Конкретные схема и группа определяются исходя из параметров питающей сети и подключённой нагрузки. Группу и схему соединения необходимо учитывать при параллельном включении силовых трансформаторов, так как их совпадение является обязательным условием параллельной работы.

Тип изоляции

Изоляция силовых трансформаторов может быть жидкой (трансформаторное масло) или сухой (литая изоляция). Выбор типа изоляции силового трансформатора напрямую сопряжён с местоположением данного оборудования: внутри помещения или вне его. При эксплуатации силового трансформатора за пределами помещения, предпочтение отдают жидкой изоляции (например, трансформаторы серии ТМ и ТМГ). Тогда как сухие трансформаторы (например, ТСЗ и ТЛС) применяют при установке в помещении. Жидкая изоляция дольше служит и эффективнее охлаждает трансформатор, но сильнее подвержена воспламенению. Для охлаждения обмоток сухих силовых трансформаторов используется приточная вентиляция. При установке такого оборудования в жарком климате необходимо обратить особое внимание на применение дополнительной вентиляции.

Конструктивное исполнение обмоток

Алюминиевые обмотки применяются в относительно недорогих силовых трансформаторах, тогда как оборудование с медными обмотками выгодно отличается более компактными габаритами и механической прочностью. Стоит обратить внимание и на материал сердечника трансформатора, ведь только высококачественная многослойная электротехническая сталь позволяет снизить потери на гистерезис и вихревые токи.

Внешний вид

При выборе нового силового трансформатора необходимо обратить пристальное внимание на следующие детали:

  • Нет ли течи масла из-под крепёжных соединений.
  • Не потрескались ли резиновые уплотнители под фарфоровыми изоляторами.
  • Надёжно ли зафиксированы шпильки вводов трансформатора.
  • Исправен ли указатель уровень масла.
  • Чётко ли срабатывает анцапфа (ручка регулирования напряжения без возбуждения).

Читайте так же:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

тринадцать − один =