Особенности работы силовых автотрансформаторов

Опубликовано: 31 Декабрь 2015

автотрансформаторы

Автотрансформатор представляет собой многообмоточный трансформатор, у которого две обмотки связаны электрически В энергосистемах получили применение трехобмоточные автотрансформаторы – трехфазные и группы из однофазных. По экономическим соображениям их широко используют вместо обычных трансформаторов для соединения эффективно – заземленных сетей с напряжением 110 кВ и выше при отношении номинальных напряжений 220/110; 330/150; 500/220; 750/330.
Конструктивная схема трехобмоточного трансформатора представлена на рис 1, обмотки высшего и среднего напряжений (ВН и СН) соединены электрически, третичная обмотка низшею напряжения (НН) имеет с ними электромагнитную связь. Три фазы обмоток ВН и GH соединяются в звезду, их общая нейтраль заземляется. Обмотки НН всегда соединяются в треугольник. Обмотка ВН каждой фазы состоит из двух частей: общей (обмотки среднего напряжения) и последовательной.

Конструктивная схема трехобмоточного автотрансформатора АОДЦТН-167000/500
Рис. 1 Конструктивная схема трехобмоточного автотрансформатора АОДЦТН-167000/500
1 – последовательная обмотка (ПО), 2 – общая обмотка (ОО);
3 – регулирующая обмотка (РО). 4 – обмотка 35кВ (НН);
5 – компенсационная обмотка (КО); 6 – главный вывод 500 кВ (А);
7 – вывод 220 кВ (АД 8 – вывод нуля (X); 9 – выводы 35 кВ (X,, а,); 10 – главный стержень; 11 – регулирующий стержень, 12 – выводы к РПН (А11 – А13); 13 – изоляция; 14 – экран

Трехобмоточный автотрансформатор может работать в автотрансформаторном, трансформаторном и смешанном режимах.
В автотрансформаторном режиме (при отсутствии нагрузки в обмотке НН) справедливо соотношение

где Sном – номинальная мощность автотрансформатора, под которой понимается мощность на выводах его обмоток ВН или СН; STип – типовая расчетная мощность, та часть номинальной мощности, которая передается электромагнитным путем;  VCH соответственно напряжение на зажимах ВН и СН; ктип – коэффициент типовой мощности («коэффициент выгодности»).
Чем ближе значения Vсн и Vвн, тем меньше и тем меньшую долю номинальной мощности составляет типовая. Магнитопровод и обмотки автотрансформатора выбирают по типовой мощности. Но выгоды от применения автотрансформатора по сравнению с трансформатором той же мощности не исчерпываются тем, что расчетная мощность обмоток автотрансформатора меньше в 1/ктип раз. Кроме того, у автотрансформатора меньше стоимость, потери энергии, масса, габарит, намагничивающий ток и потребление реактивной мощности.
В чисто трансформаторном режиме нагружается одни из вводов ВН или СН и ввод НН; режим может быть понижающим – обмотка НН выдает мощность в сеть и понижающим – мощность поступает в обмотку НН.
В смешанном режиме нагружаются все три ввода и все три обмотки. Такие режимы можно представить как наложение одного из автотрансформаторных режимов на один из трансформаторных.
Как было отмечено, третичные обмотки НН соединены в треугольник. Основное назначение этих обмоток – компенсация в фазном напряжении гармонических составляющих кратных трем и уменьшение сопротивления нулевой последовательности автотрансформатора. Эти обмотки используются также в качестве нагрузочных для подключения потребителей собственных нужд электростанции, местной нагрузки и устройств поперечной компенсации (батарей конденсаторов синхронных компенсаторов, статических тиристорных компенсаторов), для которых должна быть предусмотрена промежуточная трансформация к напряжению линии. Режим работы электроприемников третичной обмотки автотрансформатора непосредственно связан с уровнем напряжения на выводах этой обмотки, который, в свою очередь, зависит от режима передачи мощности по системам высшего напряжения, среднего напряжения и действия регулятора напряжения РПН. Условия работы большинства приемников третичной обмотки требуют поддержания отклонений напряжений в достаточно узком диапазоне, что особенно важно для устройств поперечной компенсации, обладающих отрицательным регулировочным эффектом по напряжению.
Наиболее просто напряжение под нагрузкой регулируется, если включить регулировочную обмотку последовательно с основными обмотками в нейтрали автотрансформатора.
В таких схемах переключающее устройство и отводы могут быть выполнены на более низкий класс напряжения с переключающим устройством приставного типа в отдельном баке. Снижение класса напряжения изоляции регулировочной обмотки позволяет расширить диапазон регулирования напряжения.
Применяется также способ стабилизации напряжения на третичной обмотке автотрансформатора при действии РПН, который базируется на изменении магнитных потоков в главном канале рассеяния обмоток ВН и СН (регулируется изменение передачи реактивной мощности в системах ВН и СН) и не требует специальных средств.
При эксплуатации трансформаторов возникают некоторые трудности. Наличие электрической связи между обмотками и сетями СН и ВН создает возможность перехода перенапряжений, появляющихся а сети одного напряжения, на выводы обмоток другого напряжения. Опасность перенапряжений для изоляции возрастает при отключении автотрансформатора с одной стороны. Для устранения этой опасности автотрансформаторы со стороны СН и ВН защищают разрядниками, которые жестко присоединяют к шинам, отходящим от вводов.
В автотрансформаторах, к обмоткам НН которых подключены генератор, синхронный компенсатор или нагрузка, контролируется ток общей части обмотки ВН с помощью трансформаторов тока.
Автотрансформаторы не пригодны для использования в сетях с разземленной нейтралью. Это объясняется недопустимым увеличением напряжения проводов относительно земли в сети СН при замыкании на землю в сети ВН и низким уровнем изоляции нейтрального провода. В свою очередь, обязательное заземление нейтралей приводит к чрезмерному увеличению токов однофазного КЗ в сетях, что в ряде случаев требует принятия мер по ограничению токов КЗ, например в системах задается число заземленных трансформаторов.
Требования по эксплуатации трансформаторов относятся и к автотрансформаторам.
В последние годы в энергосистемах России имели место повреждения автотрансформаторов 500 кВ из-за неисправности устройств РПН и их приводов, а также отключения выключателей автотрансформаторов в открытом распределительном устройстве среднего напряжения и отходящих от подстанций линий электропередачи земляными защитами при рассогласовании приводов РПН.
В целях обеспечения безопасности обслуживающего персонала, предотвращения повреждений автотрансформаторов 330 кВ и выше.

Департамент электрических сетей рекомендует:

  1. Проверять при наладке и текущей эксплуатации выполнение мероприятий, изложенных в заводской и типовой инструкциях по устройству РПН.
  2. Перевести переключатели режимов работы устройства РПН автотрансформаторов на ручное управление.
  3. Использовать дистанционное регулирование под нагрузкой или на холостом ходу (под напряжением) автотрансформатора только в исключительных случаях и при наличии на подстанции не менее двух параллельно работающих автотрансформаторов. При этом варианты исключения возможного неселективного отключения параллельно работающего автотрансформатора и отходящих от подстанции линий резервными щитами во время рас согласования фаз РПН должны быть рассмотрены заранее, исходя из местных условий
  4. Переходить на сезонное регулирование коэффициентов трансформации с предварительным (поочередным) отключением автотрансформатора от сети (ручная прогонка РПН 2 разе в год).
  5. Измерять (после изменения коэффициентов трансформаций всех фаз отключенного автотрансформатора) и сравнивать измеренные значения (с результатами, полученными на заводе-изготовителе и при наладке) следующих параметров: коэффициента трансформации на заданном положении устройств РПН;
    активного сопротивления обмотки на заданном положении устройств РПН;
    составе газов в масле устройства РПН (через t месяц работы автотрансформатора под нагрузкой).
  6. Выполнять расчет сезонных коэффициентов трансформации автотрансформатора с учетом ожидаемых режимов работы сети и необходимости снижения уровня напряжения в сети за счет увеличения потребления реактивной мощности двумя или более параллельно работающими автотрансформаторами.
  7. Запрещать управление устройством РПН (от электропривода и вручную) автотрансформаторов, находящихся под нагрузкой или на холостом ходу.

Ещё по теме:

написано в рубрике: Статьи
Метки:

Оставить отзыв