- Трансформаторы собственных нужд: требования, особенности
- Трансформаторы ТДН, ТРДН, ТДНС, ТРДНС, ТРДЦН
- тдн 1600/110 У1 расшифровка
- Технические характеристики ТДН-16000/110-У1
- Трансформаторы двухобмоточные ТДНС 10000 У1
- Условия эксплуатации
- Конструкция и принцип действия
- Применение трансформаторов ТДН, ТРДН, ТДНС, ТРДНС, ТРДЦН
- Характеристики трансформаторов ТДНС, ТРДНС,
- Видео: Типы силовых трансформаторов
Трансформаторы собственных нужд: требования, особенности
Статья посвящена особой группе трансформаторов, которые обеспечивают надежность работы подстанций – трансформаторам собственных нужд (ТСН). На основе подробного анализа условий функционирования трансформаторов собственных нужд представлены особенности их характеристик, а также выбор параметров и конструктивных схем ТСН.
Назначение трансформаторов собственных нужд
Использование электроэнергии предполагает ее транспортировку, трансформацию и распределение. Последние «процедуры» осуществляются на трансформаторных или распределительных подстанциях (ТРП, РП). Подстанции (ПС) – это комплекс устройств, которые обеспечивают надежность электроснабжения потребителей. Практически все эти устройства работают от электричества. Поэтому каждая ПС имеет свое электрохозяйство, и основным элементом его являются трансформаторы собственных нужд (ТСН).
Состав нагрузок собственных нужд ПС [1 — 3] зависит от класса напряжения и мощности основных трансформаторов. Для ПС класса напряжения до 220 кВ к ТСН может подключаться форсированная система охлаждения силовых трансформаторов. Трансформаторы собственных нужд должны обеспечить функционирование систем РЗиА, пожаротушения. От них запитываются обогревающие устройства шкафов и ячеек, зарядные устройства аварийного и штатного освещения. Полный перечень приёмников собственных нужд и их характеристики по ответственности и длительности включения приведены в таблице на рис. 1. Самыми значимыми, наиболее ответственными приемниками СН являются системы управления, автоматические приборы, охранное оборудование, сигнализация, релейная защита, телемеханика. Классификация приёмников собственных нужд приведена на рис. 1а. Мощности приёмников СН приведены в таблицах на рис. 1б – 1ж.
Насосы пожаротушения имеют мощность 2 кВт, количество их может составлять от 100 до 250 штук. Мощность отопления насосной станции пожаротушения – 20 кВт. Мощность, потребляемая на освещение может составлять 2,2 кВт. На отопление закрытых РУ при наружной температуре минус 20 – 40 градусов Цельсия расходуется до 100 кВт; на устройство связи – до 6 кВт, на аварийную сигнализацию до 0,2 кВт.
Как видно из перечня оборудования, снабжаемого электричеством от ТСН, значимость надежности этих трансформаторов крайне высока. Поэтому и расчет мощности, и параметры, и конструктивные особенности ТСН требуют от производителей трансформаторов самого ответственного отношения выпуску данного вида трансформаторного оборудования.
Рис. 1. Характеристики приёмников собственных нужд (СН).
Рис. 1а. Классификация приемников собственных нужд по ответственности и по длительности отключения.
Рис. 1б. Количество и мощность устройств охлаждения силовых трансформаторов 110 кВ (штук * кВт)
Рис. 1в. Количество и мощность устройств охлаждения силовых трансформаторов 220 – 500 кВ (штук * кВт)
Рис. 1г. Количество и мощность устройств охлаждения силовых трансформаторов 220 – 500 кВ (штук * кВт)
Рис. 1д. Устройства подогрева выключателей и приводов
Рис. 1е. Устройства подогрева шкафов
Рис. 1ж. Компрессорное оборудование
Особенности эксплуатации ТСН
Схема присоединения трансформатора собственных нужд (рис. 2) определяется типом оперативного тока (рис. 3 и рис. 4). На рис. 3 ТСН подключен через предохранители к вводам низкого напряжения силового трансформатора до высоковольтных выключателей. На рис. 4 приведена схема включения ТСН при постоянном оперативном токе.
Рис. 2. Трансформаторы собственных нужд (сухие), готовые к отправке.
Рис. 3. Схема подключения ТСН на ПС с переменным оперативным током
Рис. 4. Схема подключения ТСН на ПС с постоянным оперативным током
В связи с необходимостью обеспечить максимально высокую надежность работы ПС, при эксплуатации трансформаторов собственных нужд, во-первых: они запитываются от разных секций (если их два); во-вторых: никаких приемников, кроме собственных нужд к ТСН не может быть подключено; в-третьих: ТСН должны работать независимо от АВР. Также для большей надежности работы ПС ТСН подключается с применением нейтрали (заземленной или изолированной). В линию нейтрали устанавливается катушка индуктивности, которая необходима для компенсации емкостного тока при фазном замыкании на землю.
Особенности выбора количества мощности ТСН
Трансформаторные подстанции 35 кВ – 750 кВ являются двухтрансформаторными, и для обеспечения высокой надежности электроснабжения должны иметь два ТСН.
Мощности потребителей собственных нужд ПС различных мощностей с различными силовыми трансформаторами были приведены выше. Ориентировочно, нагрузку ТСН можно рассчитать по формуле:
Активная и реактивные мощности СН Р уст Q уст известны; k c – коэффициент одновременности нагрузки (равен 0,8).
При этом коэффициент загрузки должен быть менее 0,7, чтобы можно было подключать дополнительных потребителей.
Также необходимо учитывать время года. Поэтому расчетная нагрузка принимается по зимнему времени года.
Также необходимо учитывать перегрузку ТСН в аварийном режиме. Коэффициент перегрузки равен 1,4.
Мощность трансформатора собственных нужд должна перекрывать всех потребителей СН. Но, как правило, она не может превышать 630 кВА.
Конструктивные особенности ТСН
Для электропитания СН в КРУ применяются сухие трансформаторы. Это обеспечивает более простое обслуживание. В случае КРУН выбирают масляные трансформаторы, так как в случае категории размещения 1 ГОСТ запрещает использовать сухие трансформаторы.
ТСН, как правило, имеют небольшие мощности. Но при мощности ТСН более 63 кВА, он размещается вне ячейки КРУ.
Особое значение для трансформаторов собственных нужд имеет схема соединения обмоток. Подробно этот вопрос рассматривается в статьях [4, 5]. На конкретных расчетах показано, что схема соединения обмоток Y/Yн-0 совершенно не обеспечивает защиту трансформатора. Кроме того, при однофазном коротком замыкании фазные напряжения в неповрежденных фазах могут повышаться в 1,5 – 1,6 раза, что неизбежно приведет к выходу из строя аппаратуры потребителей из-за перенапряжения.
Особая ответственность ТСН в гарантировании надежного электроснабжения определяет и особые требования к ним при их проектировании, и также необходимость высокого качества их изготовления. При этом, по мнению авторов статей [4, 5], необходима корректировка основных нормативных документов по проектированию подстанций. С учетом современного тренда цифровизации, конструкция ТСН безусловно требует коренной инновационной переработки. ТСН должен стать «умным» трансформатором.
Выражаю искреннюю благодарность ГК «Трансформер» за предоставленные материалы (фотографии, технические и другие данные).
Автор статьи: Ю.М. Савинцев, к.т.н., независимый эксперт
По любым вопросам можно связаться с автором по адресу:
direktor@rus-trans.com
- Герасименко А.А., Федин В.Т. Передача и распределение электрической энергии. – Красноярск. – Издательские проекты. – 2006. – 720с.
- ТСН (трансформатор собственных нужд) как средство жизнеобеспечения электроустановки. [Электронный ресурс]. URL: https://www.kesch.ru/info/articles/tsn-transformator-sobstvennykh-nuzhd-kak-sredstvo-zhizneobespecheniya-elektroustanovki-/ (Дата обращения 28.01.2021).
- Приемники собственных нужд ПС. [Электронный ресурс]. URL: https://infopedia.su/15x5cd9.html (Дата обращения 28.01.2021).
- Фишман В.С., Федоровская А.И. Силовые трансформаторы 6(10)/0,4 кВ. Особенности применения различных схем соединения обмоток [Электронный ресурс]. URL: http://news.elteh.ru/arh/2009/60/07.php (Дата обращения 28.01.2021).
- Фишман В.С. Система питания собственных нужд подстанций 110–220 кВ. Ошибочные и нерациональные решения, дискуссионные вопросы. [Электронный ресурс]. URL: http://news.elteh.ru/arh/2011/70/05.php (Дата обращения 28.01.2021)
© 2021 Все права защищены.
Политика конфиденциальности
Информация, размещенная на сайте не является офертой.
Источник
Трансформаторы ТДН, ТРДН, ТДНС, ТРДНС, ТРДЦН
Пример расшифровки трансформатора ТРДНС-Х/35-У1:
Т — обозначает трансформатор;
Р — используется трансформатор с расщепленной обмоткой на стороне низшего напряжения (НН);
Д – в этом случае применено охлаждение с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляции воздуха (в серии ДЦ — применена принудительная циркуляция как масла так и воздуха);
Н – допускается регулирование напряжения под нагрузкой (РПН);
С — используется на электростанциях для питания сетей собственных нужд;
Х – номинальная мощность, кВ*А. ;
35 – указан класс напряжения, кВ;
У1 – категория размещения по ГОСТ 15150 и климатическое исполнение;
тдн 1600/110 У1 расшифровка
Т — трансформатор трехфазный;
Д — принудительная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла;
Н — с регулирование напряжения под нагрузкой (РПН);
1600 — номинальная мощность, кВА;
110 — класс напряжения, кВ;
У1 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150
ТДН-16000/110-У1 — силовой масляный трехфазный двухобмоточный трансформатор общего назначения с регулированием напряжения под нагрузкой, с системой охлаждения вида «Д» – принудительной циркуляцией воздуха и естественной циркуляцией масла, предназначен для работы в умеренном климате в условиях наружной установки. Климатическое исполнение У, категория размещения 1 по ГОСТ 15150.
Технические характеристики ТДН-16000/110-У1
| Наименование и размерность показателя | ТДН—16000/110-У1 | |
| Климатическое исполнение и категория размещения | У1 | |
| Номинальная мощность, кВА | обмотка ВН | 16000 |
| обмотка НН | 16000 | |
| Номинальная частота, Гц | 50 | |
| Схема и группа соединения обмоток | Υн/Δ-11 | |
| Номинальное значение | ||
напряжения, кВ
полных грозовых импульсов
220
380
2 отключающих контакта
Трансформатор силовой ТДН-16000/110. Общий вид. 
Вид спереди ТДН-16000/110
Спецификация
- 1. Расширитель;
- 2. Ввод нейтрали ВН;
- 3. Ввод ВН;
- 4. Ввод НН;
- 5. Труба для отвода газа из установок трансформаторов тока;
- 7. Скоба для стропления при подъеме трансформатора;
- 8. Дно (нижняя часть бака);
- 9. Табличка трансформатора;
- 10. Термометр манометрический (сигнализирующий);
- 12. Бак трансформатора;
- 13. Затвор поворотный дисковый DN 80 для слива масла из бака;
- 15. Пробка для слива остатков масла из бака;
- 18. Клапан предохранительный;
- 19. Кран для взятия пробы масла;
- 21. Люк для осмотра устройства РПН;
- 25. Лестницы;
- 33. Вентиль DN 25 для долива масла в расширитель устройства РПН;
- 35. Реле защитное устройства РПН.
Трансформаторы двухобмоточные ТДНС 10000\35 У1
| 1. Бак трансформатора | 6. Радиатор | Наименование | Масса, кг |
| 2. Расширитель | 7. Устройство РПН | Масло, подлежащее доливке | 1800 |
| 3. Ввод «0»ВН | 8. Шкаф | Транспортная с маслом | 22000 |
| 4. Ввод ВН | 9. Фильтр термосифонный | Полная масса масла | 7000 |
| 5. Ввод НН | 10. Реле Бухгольца | Полная масса | 26000 |
Трансформатор силовой масляный трехфазный двухобмоточный с регулированием напряжения под нагрузкой типа ТДНС-10000/35-У1, УХЛ1 класса напряжения 35 кВ предназначен для работы в электрических сетях и в комплектных трансформаторных подстанциях.
Технические характеристики и расшифровка ТДНС 10000\35 У1
ТДНС-10000/35-У1, УХЛ1:
Т — трансформатор трехфазный;
Д — принудительная циркуляция воздуха и естественная
циркуляция масла;
Н — регулирование напряжения под нагрузкой;
С — исполнение трансформатора собственных нужд электростанций;
10000 — номинальная мощность, кВ·А;
35 — класс напряжения обмотки ВН, кВ;
У1, УХЛ1 — климатическое исполнение и категория размещения по
ГОСТ 15150-69.
Условия эксплуатации
Высота над уровнем моря не более 1000 м. Температура окружающего воздуха от минус 45 до 40°С. Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию. Трансформаторы по технике безопасности соответствуют ГОСТ 12.2.007.2-75, выпускаются в соответствии с ГОСТ 11677-85 и ГОСТ 11920-85. ГОСТ 11677-85;ГОСТ 11920-85
- Номинальная мощность, кВ·А — 10000
- Номинальная частота, Гц — 50
- Напряжение обмоток, кВ: ВН — 35; 36,75 НН — 6,3; 11,0
- Схема и группа соединения обмоток — Ун/Д-11
- Напряжение короткого замыкания на основном ответвлении, % — 8
- Потери, кВт: холостого хода — 12
- короткого замыкания — 60
- Ток холостого хода, % — 0,75
- Пределы регулирования напряжения ВН, % — +8×1,5 Масса, кг:
- активной части — 12300
- масла трансформаторного — 7000
- транспортная — 22000
- полная — 26000
- Гарантийный срок — 3 года со дня ввода трансформатора в эксплуатацию.
Конструкция и принцип действия
Трансформатор включает в себя следующие составные части: остов, обмотки, изоляцию главную, отводы, устройство регулирования напряжения, бак, систему охлаждения, защитные устройства, вводы. Остов трансформатора состоит из вертикальных стержней, перекрытых вверху и внизу ярмами, образующих замкнутую трехфазную магнитную цепь. Шихтовка пластин магнитной системы производится по схеме с полным косым стыком на крайних стержнях и комбинированным — на среднем стержне. Стяжка стержней производится при помощи прессующих пластин и неразъемных бандажей из стеклоленты, ярм — ярмовыми балками и металлическими полубандажами. Обмотки цилиндрические, выполнены из провода прямоугольного сечения марки АПБ и расположены концентрически на стержне остова в следующем порядке, считая от стержня: НН, ВН, РО.
Изоляция малобарьерного типа, электрокартон чередуется с масляным промежутком. На крышке бака установлены расширитель, вводы «О» ВН, НН, ВН, установки ТВТ-35 кВ, газоотводящая система. Бак трансформатора сварной, с верхним разъемом. Для перемещения в пределах подстанции трансформатор снабжается каретками с катками. Колея для продольного и поперечного перемещения 1524 мм.
Система охлаждения трансформатора состоит из радиаторов, шкафа автоматического управления дутьем, электродвигателем вентиляторов обдува. Трансформатор снабжается лестницей для обслуживания газового реле. Предельные отклонения установочных размеров соответствуют РД 16 20 1.05-88
Применение трансформаторов ТДН, ТРДН, ТДНС, ТРДНС, ТРДЦН
Силовые трехфазные трансформаторы используется на электростанциях для сетей электро потребления собственных нужд, как принудительной циркуляцией воздушного охлаждения и естественной на трансформаторном масле, используются ответвления под нагрузкой. Выполняется двух обмоточный с регулировкой под нагрузкой напряжения (РПН) с диапазоном регулирования ±8 х 1,5%. Высокая стойкость токам короткого замыкания.
Трансформаторы ТРДНС 25000 по технике безопасности соответствуют ГОСТ 12.2.007.2-75, выпускаются в соответствии с ГОСТ 11677-85 и ГОСТ 11920-85. ГОСТ 11677-85;ГОСТ 11920-85.
Тип изготовления баков для трансформаторов типа ТДНС, ТРДНС овал. Для усиления охлаждения могут применяться охлаждающие радиаторы. Для принудительного охлаждения применены внизу специальные вентиляторы мощностью для обдува радиаторов 250 Вт.
Два спец. крюка под верхней рамой бака позволяют осуществлять его транспортировку к месту установки трансформатора.
Характеристики трансформаторов ТДНС, ТРДНС,
| Тип трансформатора | ТДНС | ТРДНС | |||
| Номинальная мощность, кВА | 10000 | 16000 | 16000 | 25000 | |||
| Номинальное высшее напряжение, кВ | 36,75 | ||||
| Номинальное низшее напряжение, кВ | 10,5; 6,3 | 10,5-10,5; 6,3-10,5; 6,3-6,3 | |||
| Схема и группа соединения обмоток | Ун/Д-11 | Ун/Д-Д | -11-11 | ||
| Напряжение короткого замыкания, % | 8,0 | 10,0 | 10,0 | 12,7 | ||
| Обозначение НТД | ГОСТ 11920-93 | ||||
| Масса, кг | Транспортная | 17870 | 25640 | 24780 | 37650 |
| Полная | 20710 | 29650 | 28790 | 42795 | |
| Примечание | РПН+8х1,5% для собственных нужд электростанций | ||||
Видео: Типы силовых трансформаторов
Типы силовых трансформаторов: АТДЦТН, ТДТН, ТДН, ТРДНС, ТДНГУ, ТРДН. Мощность: 25МВА, 31,5МВА, 32МВА, 63МВА, 250МВА.
Источник
