Трехфазные трехобмоточные трансформаторы 330 кв

Описание и схемы замещения трехобмоточных трансформаторов

Обычный трансформатор преобразовывает первичное напряжение U1 во вторичное U2. Нередко одного выходного напряжения для питания электроприемников бывает недостаточно. Задача создания третьего среднего напряжения СН (U3), наряду с высоким напряжением ВН (U1) и трансформируемым низким (U2), решается установкой трехобмоточного трансформатора с дополнительной третьей обмоткой на магнитопроводе. Этот электрический аппарат заменяет собой два двухобмоточных трансформатора.

Общее описание и назначение

Если взять двухобмоточный трансформатор и на стержень намотать проводом витки дополнительной катушки индуктивности, наводимое в ней напряжение будет пропорционально числу витков. В зависимости от исполнения вторичные катушки могут быть одинаковой или разной мощности.

Cхема 3-х обмоточного трансформатора

Существуют 2 вида трансформаторов подобного типа:

• с 1-й первичной и 2-мя вторичными обмотками – самый распространенный вид;
• с 2-мя первичными и 1-ой вторичной обмоткой – этот вид задействован в трансформаторных группах электростанций.

Условное обозначение 3-х обмоточного трансформатора

Номинальной мощностью 3-х обмоточного аппарата считается параметр самой мощной его катушки, которой в данном типе электрических устройств является обмотка ВН. Размещение силового 3-х обмоточного устройства с невысокой мощностью любой из обмоток в электрических цепях экономически не оправдано. Поэтому мощности вторичных катушек ВН, СН и НН аппарата в процентах от P_ном обычно составляют:

Конструкция и принцип действия

Конструктивно первичную катушку 3-х обмоточного силового трансформатора обычно располагают в середине между двумя вторичными, чтобы ослабить влияние обмоток между собой. Если нулевой вывод заземляется, то она называется «глухозаземленной», в ином случае именуют «обмоткой с изолированной нейтралью».

Вторичную катушку с более низким напряжением (НН) размещают ближе к стержню устройства.

При подобном расположении напряжение КЗ между обмотками ВН и СН минимально. Это позволяет снизить потери мощности при передаче в сеть СН. Одновременно значение напряжения КЗ между ВН и НН относительно большое, что ограничивает силу тока короткого замыкания в сети НН низшего напряжения.

3-х обмоточные преобразователи переменного напряжения нашли широкое применение в силовой энергетике. В маркировке изделий они обозначаются третьей буквой «Т» в буквенно-цифровом коде. Очень часто требуется иметь третье более низкое, чем U2 значение для подачи менее мощным электроприемникам или, расположенным вблизи подстанций, потребителям электроэнергии.

Стандартными условиями эксплуатации изделий считается температура не выше 35ºС и влажность воздуха ≤65%, обеспечиваемые в отапливаемом помещении. Товарные позиции этого типа изготовляются как для нужд народного хозяйства, так и экспортируются в страны с умеренным/ тропическим климатом.

На понижающих подстанциях для раздельного питания электрических сетей в радиусе 10–15 км задействуют электротехнические изделия с выходными параметрами 6–10 кВ, а в радиусе до 50-60 км применяют 35 кВ трансформаторы. 3-х обмоточные преобразователи только с более низким значением параметров используется в измерительной технике и радиотехнике, автоматике и средствах релейной защиты.

Разновидности

Однофазный

Однофазные трехобмоточные трансформаторы для силовых линий обычно изготавливают мощностью 5000–40000 кВт с напряжением обмоток:

• ВН – с значениями 110–121 кВ;
• CН – от 34,5 до 38,5 кВ;
• НН – в диапазоне 3,15–15,7 кВ.

Типовой однофазный 3-х обмоточный преобразователь, например, классов напряжения 15, 20, 24 и 35 кВ предназначен для встраивания в пофазно-экранированные токопроводы сетей 50/60Гц. Конструкция изделия включает следующие составные части и комплектующие:

• бак с крышкой из немагнитной стали, задвижкой и пробкой, заполненный трансформаторным маслом;
• магнитопровод из электротехнической стали;
• активную часть, состоящую из обмоток, изоляции и крепежных элементов;
• плоского контакта на крышке бака первичного вводного напряжения;
• заземляющего ввода первичной обмотки и вводов вторичной обмотки на боковой стенке бака.

Электрические аппараты большой мощности (≤40000 кВа), рассчитанные на работу в интервале 110–121 кВ дополнительно могут оснащаться:

• выхлопной трубой для защиты бака от разрыва парами масла и газовым реле, отключающим подачу электропитания при внутривитковом замыкании в трансформаторе;
• расширителя с воздухоосушителем и термосифонным фильтром для поддержания требуемого уровня масла и предотвращения попадания влаги из атмосферы;
• системами естественной/принудительной циркуляции воздуха или масла.

Экономическая эффективность применения изделия состоит в том, что при 3-х обмоточном исполнении первичный ток равен не арифметической, а геометрической сумме приведенных вторичных токов. Трехобмоточные (многообмоточные) аппараты целесообразно применять вместо двухобмоточных в том случае, если нагрузки ЛЭП/обслуживаемых электрических сетей соизмеримы, то есть отличаются друг от друга не более чем в 5 раз.

Трехфазный

В трехфазных преобразователях переменного напряжения на каждую трансформируемую фазу приходится 3 обмотки. В таком трансформаторе с общим магнитопроводом обмоток рабочие процессы протекают для каждой фазы аналогично, только со сдвигом во времени. На первичные обмотки поступает переменное фазное напряжение, вторичные обмотки соединены с нагрузкой. Поэтому для описания работы электрического аппарата исследуется только одна рабочая фаза.

Трехфазные 3-х обмоточные преобразователи для силовых линий обычно изготавливают мощностью 5600–31500 кВт и напряжениями катушек аналогичным тем, которые используются в однофазных аппаратах. Трансформаторы получили наибольшее распространение на электрических подстанциях. По сравнению с группой однофазных трансформаторов при той же мощности они позволяют экономить 12–15% электроэнергии и 20–25% активных материалов в стоимостном выражении. Это конкурентное преимущество изделий подобного типа учитывается при изготовлении аппаратов массовых серий.

Схемы замещения

Схема замещения 3-х обмоточного трансформатора представлена ввиде трехлучевой звезды, состоящей из активных R и реактивных X сопротивлений обмоток. Все сопротивления в схеме приведены к напряжению высшей обмотки. На первичные зажимы подключена ветвь намагничивания (на схеме она соединена с корпусом), состоящая из B – активной и G – реактивной проводимости.

Проводимость В возникает ввиду потерь в стали части мощности на перемагничивание и вихревые токи, G отражает мощность намагничивания. За номинальную P_ном катушек трансформатора принимается мощность его первичной обмотки. Мощность обмоток трансформатора СН и НН и коэффициент трансформации выбирается под потребности конкретного объекта энергопотребления. Электрический аппарат рассчитывается на соответствующую мощность (диаметр и количество витков, электрическую прочность изоляции, размер и материал магнитопровода). С учетом нагрева при работе выбирается соответствующая модель.

Проведение опытов короткого замыкания

Чтобы определить значения параметров этой схемы, необходимо провести 1 опыт холостого хода и 3 опыта с коротким замыканием. Если первый опыт необходим для определения B и G и не отличается от опыта двухобмоточного аналога, то опыты короткого замыкания проводятся с целью определения паспортных данных напряжения короткого замыкания U _к и потерь активной мощности ∆Р _к на соответствующих катушках трансформатора в режиме короткого замыкания:

• U _{к вн}, ∆Р _{к вн} – закорочивается обмотка НН и подается питание на обмотку ВН;
• U _{к сн}, ∆Р _{к сн} – коротится обмотка НН и питание подается со стороны обмотки СН;
• U _{к вс}, ∆Р _{к вс} – накоротко замыкаются клеммы катушки СН и запитывается обмотка ВН.

В результате решения системы уравнений выводится значение U _к каждой из обмоток:

При определении ∆Р _к следует учитывать значение активной мощности, содержащееся в справочнике для конкретной модели трансформатора. Обычно приводится параметр для самой мощной обмотки. Очень часто в источниках дается одно значение ∆Р_к, определенное из опыта КЗ, выполненного для наиболее мощных обмоток, обычно ∆Р_{к вс}. Потери мощности в каждой катушке определяются с учетом соотношения номинальных мощностей обмоток S ном %, выраженных в процентах. Потери активной мощности ∆Р_к в обмотках СН и НН рассчитываются из пропорций:

При соотношениях всех мощностей обмоток 100 %:

Если соотношение 100 %, 100 %, 66,7 %, то:

Применять вычисления придется только для электрических аппаратов, производимых ранее. Они могли иметь мощность обмоток НН и СН в полтора раза меньше, чем мощность катушки ВН.

В последние годы отечественные производители выпускают трехобмоточные трансформаторы с одинаковой мощностью обмоток 100%.

Источник

Основные данные трехобмоточных трансформаторов

КЛАСС НАПРЯЖЕНИЯ 35 кВ. ГОСТ 11920-73

ТМТН-10000/35

ТМТН-16000/35

КЛАСС НАПРЯЖЕНИЯ 110 кВ. ГОСТ 12965-74

ТМТН-6300/110

ТДТН-10000/110

ТДТН-16000/110

ТДТН-25000/110

ТДТН-40000/110

ТДТН-63000/110

ТДТН-80000/110

КЛАСС НАПРЯЖЕНИЯ 150 кВ. ГОСТ 12965-74

ТДТН-16000/150

ТДТН-25000/150

ТДТН-40000/150

ТДТН-63000/150

КЛАСС НАПРЯЖЕНИЯ 220 кВ. ГОСТ 15957-70

ТДТН-25000/220

ТДТН-40000/220

ТДТН-63000/220

Примечания:

1. Расшифровка букв и цифр условного обозначения трансформатора:
Т после вида системы охлаждения обозначает трехобмоточный, остальное – см. примечание 1 к табл. основные данные двухобмоточных трансформаторов.
2. Мощность обмоток ВН,СН,НН по 100% номинальной мощности каждая.
3. Регулирование напряжения под нагрузкой осуществляется:

а) для трансформаторов класса напряжения до 35 кВ включительно РПН на стороне ВН , на сторонах СН и НН – без ответвлений;
б) для трансформаторов класса напряжения 110÷220 кВ РПН в нейтрали обмотки ВН , обмотка СН имеет ответвления и устройство ПБВ с диапазоном регулирования при токе до 700 А и при токе от 700 до 1200 А, при токе свыше 1200 А обмотка СН ответвлений не имеет.
4. Значение емкостей обмоток ВН/СН/НН некоторых трансформаторов, пФ: 40000/110-12300/17300/18500; 25000/220-9500/12800/13500; 63000/150-14900/25600/26800.

Источник

Автотрансформатор АТДЦТН

Силовые понижающие трехфазные двухобмоточные масляные трансформаторы серии АТДЦТН на напряжение 330 кВ предназначены для связи электрических сетей.
Бронестержневой остов автотрансформатора выполнен из холоднокатаной электротехнической стали с жаростойким изоляционным покрытием. Шихтовка с комбинированным стыком пластин. Стяжка стержней и боковых ярм выполняется стеклобандажами, торцевых ярм — металлическими полубандажами. Обмотка последовательная — переплетенная с вводом в середину, выполнена из подразделенного провода, общая — непрерывная из подразделенного провода, регулировочная (РО) — винтовая многоходовая однослойная из транспонированного провода, НН — винтовая. Все обмотки выполнены из медного провода с прямоугольным сечением. Изоляция между обмотками маслобарьерного типа выполняется из изолирующих цилиндров, реек и других изоляционных деталей. Вводы 500 и 110 кВ герметичные маслонаполненные протяжного типа, вводы НН со съемным фарфором. Бак автотрансформатора колокольного типа. Автотрансформатор транспортируется в собственном баке с маслом в частично демонтированном виде на железнодорожном транспортере сочлененного типа.

Расшифровка АТДЦТН

Условия эксплуатации автотрансформаторов АТДЦТН

• высота над уровнем моря не более 1000 м;
• температура окружающего воздуха от минус 45°С до плюс 40°С;
• окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию.

Требования безопасности, в том числе и пожарной безопасности, по ГОСТ 11677 – 85. Нормативно-технические документы: технические условия
ТУ 3411-004-49890270-2002, ТУ 3411-001-49890270-2007, ТУ 3411-003-49890270-2006 на автотрансформаторы АТДЦТН-125000/220/110, АТДЦТН-200000/220/110 и АТДЦТН-250000/220/110 соответственно, а также ГОСТ 11677–85 и ГОСТ 17544-85.

По требованию потребителя возможно изготовление автотрансформаторов для климатического исполнения ХЛ1 и УХЛ1, в сейсмостойком исполнении, с системами мониторинга и пожаротушения. По требованию заказчика автотрансформаторы могут быть выполнены с различными типами охладителей, а также с выносными охладителями.

Технические характеристики автотрансформаторов АТДЦТН-220

Наименование параметра	Значение параметра
	АТДЦТН-125000/220/110-У1	АТДЦТН-20000/220/110-У1		АТДЦТН-250000/220/110-У1
Номинальная мощность, МВА
автотрансформатора	125	200		250
обмотки НН	63	80	100	125	100
Номинальное напряжение, кВ
стороны ВН	230	230		230
стороны СН	121	121		121
стороны НН	6,3; 6,6; 10,5; 11,0; 38,5	6,3; 6,6; 38,5	10,5; 11,0	10,5; 11,0; 38,5
Наибольший допустимый ток в общей обмотке, А	365	585		690
Номинальная частота, Гц	50	50		50
Схема и группа соединения обмоток	Yнавто/Д-0-11	Yнавто/Д-0-11		Yнавто/Д-0-11
Регулирование напряжения	РПН в линии СН ±12%; ±6 ступеней	РПН в линии СН ±12%; ±6 ступеней		РПН в линии СН ±12%; ±6 ступеней
Напряжение КЗ пар обмоток, %
ВН-СН	11,0	11,0		11,0
ВН-НН	45,0	32,0		35,0
СН-НН	28,0	20,0		21,0
Масса, кг (полная/транспортная/масла)	156000/133000/47000	224000/177000/55000		238000/211000/67000
Габаритные размеры, мм (длина х ширина х высота)	10750х5600х7985	12105х6770х8290		11150х5760х8470
Присоединительные размеры, мм
0А / AB / BC	1520/2120/2120	1710/2260/2260		1960/2260/2260
AmBm / BmCm	1480/3960	1420/4300		1750/4390
ab / bc / d / e	840/840/900/870	800/800/960/1067		1145/1145/990/1020
Количество охладителей N, шт: рабочих (резервных)	4 (1)	5 пластинчатых радиаторов		5 (1)
Колея продольная, мм	1524	1524		1524
Колея поперечная, мм	2000х2	2000х2		2000х2
Расстояние между осями, мм	—	5140		5140

Предельные отклонения измеряемых параметров автотрансформаторов от нормируемых должны соответствовать техническим условиям ТУ 3411-004-49890270-2002, ТУ 3411-001-49890270-2007, ТУ 3411-003-49890270-2006 на автотрансформаторы АТДЦТН-125000/220/110, АТДЦТН-200000/220/110 и АТДЦТН-250000/220/110 соответственно, а также ГОСТ 11677–85 и ГОСТ 17544-85.

Режим работы нейтрали обмоток ВН и СН – глухое заземление. Регулирование напряжения под нагрузкой выполняется в линии СН: ±12% (±6 ступеней).

Источник