Principio di funzionamento e nozioni di base sui trasformatori

2. La potenza nominale e la tensione di cortocircuito di tre trasformatori trifase con lo stesso rapporto di trasformazione e gruppo di collegamento sono rispettivamente:

Dopo averli fatti funzionare in parallelo, il carico è di 550 OKVA,

D: ① Il carico distribuito da ciascun trasformatore?

② Qual è il carico totale massimo che tre trasformatori possono sopportare senza subire sovraccarichi?

③ Qual è il tasso di utilizzo della capacità totale dell'apparecchiatura del trasformatore?

Risposta

Rapporto di distribuzione di ciascun trasformatore:

Dopo essere stati messi in funzione in parallelo, il carico è di 5500 kVA,

D: ① Il carico distribuito da ciascun trasformatore?

② Qual è il carico totale massimo che tre trasformatori possono sopportare senza subire sovraccarichi?

③ Qual è il tasso di utilizzo della capacità totale dell'apparecchiatura del trasformatore?

Risposta

3. Quali sono le differenze tra autotrasformatori e trasformatori ordinari?

Risposta: La differenza tra un autotrasformatore e un trasformatore ordinario è:

(1) Il suo lato primario e il suo lato secondario non sono collegati solo dal magnetismo, ma anche dall'elettricità, mentre i trasformatori ordinari sono collegati solo dal magnetismo.

(2) La capacità dell'alimentazione elettrica tramite il trasformatore è composta da due parti: la potenza indotta elettromagneticamente tra l'avvolgimento primario e l'avvolgimento comune e la potenza condotta direttamente dall'avvolgimento primario.

(3) Poiché l'avvolgimento dell'autotrasformatore è composto da un avvolgimento primario e un avvolgimento comune, il numero di spire dell'avvolgimento primario è corrispondentemente inferiore al numero e all'altezza delle spire dell'avvolgimento primario del trasformatore ordinario, alla corrente dell'avvolgimento comune e alla reattanza di dispersione generata. La reattanza di cortocircuito X dell'autotrasformatore è (1-1/K) volte la reattanza di cortocircuito X del trasformatore ordinario, e K è il rapporto di trasformazione.

(4) Se l'autotrasformatore è dotato di un terzo avvolgimento, il suo terzo avvolgimento occupa la capacità dell'avvolgimento comune. Ciò influisce sulla modalità di funzionamento e sulla capacità di scambio dell'autotrasformatore.

(5) Poiché il punto neutro dell'autotrasformatore deve essere messo a terra, l'impostazione e la configurazione della protezione a relè sono complicate.

(6) L'autotrasformatore è di piccole dimensioni, leggero, comodo da trasportare e a basso costo.

4. A quali problemi bisogna prestare attenzione durante il funzionamento di un autotrasformatore?

Risposta: Problemi da notare durante il funzionamento dell'autotrasformatore:

(1) Poiché i lati primario e secondario dell'autotrasformatore hanno una connessione elettrica diretta, il punto neutro dell'autotrasformatore utilizzato nella rete elettrica deve essere messo a terra in modo affidabile e diretto per evitare l'aumento di tensione sul lato a bassa tensione causato dal guasto di messa a terra monofase sul lato ad alta tensione.

(2) A causa del collegamento elettrico diretto tra il lato primario e il lato secondario, quando il lato ad alta tensione è soggetto a sovratensione, ciò causerà una grave sovratensione sul lato a bassa tensione. Per evitare questo pericolo, è necessario installare scaricatori di sovratensione sia sul lato primario che su quello secondario.

(3) Poiché l'impedenza di cortocircuito dell'autotrasformatore è piccola e la sua corrente di cortocircuito è maggiore di quella di un trasformatore ordinario, è necessario adottare misure per limitare la corrente di cortocircuito quando necessario.

(4) Durante il funzionamento, la corrente dell'avvolgimento comune deve essere monitorata in modo che sia inferiore al carico. Se necessario, la modalità di funzionamento del terzo avvolgimento può essere regolata per aumentare la capacità di scambio dell'autotrasformatore.

5. Disegnare l'autotrasformatore O - Y0 con il terzo avvolgimento/ Diagramma di cablaggio Δ e diagramma vettoriale di 12-11

Risposta:

Schema elettrico

Diagramma vettoriale del potenziale

6. Quali sono i tipi di regolazione della tensione dei trasformatori? Perché le prese del trasformatore si trovano sul lato alta tensione?

Risposta: Esistono due modalità di regolazione della tensione del trasformatore: regolazione della tensione sotto carico e regolazione della tensione a vuoto.

La regolazione della tensione sotto carico significa che il trasformatore può regolare la posizione della sua presa durante il funzionamento, modificando così il rapporto di trasformazione per raggiungere lo scopo di regolazione della tensione. Esistono due modalità di regolazione della tensione sotto carico per i trasformatori: regolazione della tensione ai capi della linea e regolazione della tensione al punto neutro, ovvero la differenza tra la presa del trasformatore sul lato di linea dell'avvolgimento ad alta tensione o sul lato del punto neutro dell'avvolgimento ad alta tensione. La presa sul lato neutro può ridurre il livello di isolamento della presa del trasformatore, il che presenta evidenti vantaggi, ma richiede che il punto neutro del trasformatore sia direttamente messo a terra durante il funzionamento.

La regolazione della tensione a vuoto si riferisce alla regolazione della posizione della presa del trasformatore in caso di interruzione di corrente e manutenzione, in modo da modificare il rapporto di trasformazione per raggiungere lo scopo di regolazione della tensione.

La presa del trasformatore viene generalmente prelevata dal lato alta tensione, che considera principalmente:

(1) L'avvolgimento ad alta tensione del trasformatore è generalmente all'esterno e il collegamento del conduttore di derivazione è comodo;

(2) La corrente sul lato ad alta tensione è minore e la sezione del conduttore della parte di corrente della linea di uscita e del commutatore di prese è minore. L'impatto di un contatto scadente può essere facilmente risolto.

In linea di principio, la presa può essere posizionata su qualsiasi lato, previa valutazione economica e tecnica. Ad esempio, la presa di un grande trasformatore di riduzione da 500 kV viene prelevata dal lato a 220 kV, mentre il lato a 500 kV è fisso.

7. Cos'è la sovraeccitazione del trasformatore? Come si verifica la sovraeccitazione del trasformatore?

Risposta: Quando la tensione del trasformatore aumenta o la frequenza diminuisce, la densità di flusso magnetico di lavoro aumenta. La saturazione del nucleo del trasformatore è detta sovraeccitazione del trasformatore.

Dopo la disconnessione del sistema di alimentazione a causa di un incidente, la sovratensione da reiezione del carico, la sovratensione da risonanza ferromagnetica, la regolazione errata del collegamento della presa del trasformatore, il trasformatore a vuoto all'estremità di una lunga linea o altri malfunzionamenti, l'aumento prematuro della corrente di eccitazione prima che la frequenza del generatore raggiunga il valore nominale, l'auto-eccitazione del generatore e altre condizioni di alcuni sistemi possono generare una tensione più elevata che causa la sovraeccitazione del trasformatore.

8. Quali sono le possibili conseguenze della sovraeccitazione del trasformatore? Come evitarla?

Risposta: Quando la tensione del trasformatore supera il 10% della tensione nominale, il nucleo del trasformatore si satura e le perdite nel ferro aumentano. La dispersione magnetica aumenta le perdite per correnti parassite dei componenti metallici, come l'involucro, causando il surriscaldamento del trasformatore, l'invecchiamento dell'isolamento, compromettendo la durata del trasformatore e persino provocandone la combustione.

Evitare:

(1) Evitare il funzionamento con tensione eccessiva. In generale, maggiore è la tensione, più grave è la sovraeccitazione e minore è il tempo di funzionamento consentito.

(2) Aggiungere protezione da sovraeccitazione: inviare un segnale di allarme o interrompere il trasformatore in base alla curva caratteristica del trasformatore e a diversi multipli di sovraeccitazione ammissibili.

9. Quali dispositivi di protezione sono previsti per la struttura del corpo del trasformatore? Qual è la sua funzione principale?

Risposta: I dispositivi di protezione nella struttura del corpo del trasformatore includono:

(1) Conservatore

La sua capacità è pari a circa l'8-10% dell'olio del trasformatore. La sua funzione è quella di compensare le variazioni di volume dell'olio del trasformatore dovute alle variazioni di temperatura, limitare il contatto tra l'olio del trasformatore e l'aria e ridurre il grado di umidità e ossidazione dell'olio. Sul conservatore è installato un assorbitore di umidità per impedire all'aria di entrare nel trasformatore.

(2) Assorbitore di umidità e purificatore d'olio

L'assorbitore di umidità, noto anche come respiratore, è riempito con un materiale adsorbente, che è un gel di silice a base di allumina attivata. Spesso al suo interno viene inserita una parte di gel di silice scolorito. Quando il colore blu diventa rosso, significa che l'adsorbente è stato contaminato dall'umidità e deve essere asciugato o sostituito.

Il depuratore d'olio è anche chiamato filtro. Il cilindro contenente l'olio pulito è riempito con un adsorbente, che è gel di silice e allumina attivata. Quando l'olio attraversa il depuratore e entra in contatto con l'adsorbente, l'acqua, gli acidi e gli ossidi presenti nell'olio vengono assorbiti, rendendo l'olio pulito e prolungandone la durata.

(3) Tubo antideflagrante (via aerea di sicurezza)

Il tubo antideflagrante è installato sul coperchio del serbatoio del trasformatore come protezione di sicurezza contro l'alta pressione nel serbatoio dell'olio in caso di guasto interno del trasformatore.

La valvola di sicurezza per la sovrapressione viene utilizzata nei moderni trasformatori di grandi dimensioni in sostituzione del condotto di sfiato di sicurezza. Quando la pressione interna di guasto del trasformatore aumenta, la valvola di sicurezza si attiva e i contatti si chiudono per attivare l'allarme o lo sgancio.

Inoltre, il trasformatore è dotato anche di protezione contro i gas, termometro, indicatore dell'olio e altri dispositivi di sicurezza.

10. Qual è la differenza tra trasformatore di tensione e trasformatore di corrente in termini di principi di funzionamento?

Risposta: Il trasformatore di tensione viene utilizzato principalmente per misurare la tensione, mentre il trasformatore di corrente viene utilizzato per misurare la corrente.

(1) Il lato secondario del trasformatore di corrente può essere cortocircuitato, ma non può essere aperto; il lato secondario del trasformatore di tensione può essere aperto, ma non cortocircuitato.

(2) Rispetto al carico sul lato secondario, l'impedenza interna primaria del trasformatore di tensione è così piccola che può essere trascurata e il trasformatore di tensione può essere considerato come una sorgente di tensione; la resistenza interna primaria del trasformatore di corrente è così grande che può essere considerata come una sorgente di corrente con resistenza interna infinita.

(3) Quando il trasformatore di tensione funziona normalmente, la densità di flusso magnetico è vicina al valore di saturazione e la tensione diminuisce quando il sistema si guasta; la densità di flusso magnetico diminuisce e la densità di flusso magnetico è molto bassa quando il trasformatore di corrente funziona normalmente. Quando il sistema è in cortocircuito, la corrente sul lato primario aumenta, il che aumenta notevolmente la densità di flusso magnetico e a volte supera persino il valore di saturazione, causando un aumento dell'errore della corrente di uscita secondaria. Pertanto, si consiglia di selezionare un trasformatore di corrente che non si saturi facilmente.