Princípio de funcionamento e conhecimentos básicos de transformadores

2. A capacidade nominal e a tensão de curto-circuito de três transformadores trifásicos com a mesma relação de transformação e grupo de conexão são, respectivamente:

Após serem executados em paralelo, a carga é de 550 kVA.

P: ① Qual é a carga distribuída por cada transformador?

2. Qual a carga total máxima que três transformadores podem suportar sem sobrecarga?

③ Qual é a taxa de utilização da capacidade total do equipamento do transformador?

Responder

Relação de distribuição de cada transformador:

Após operarem em paralelo, a carga será de 5500 kVA.

P: ① Qual é a carga distribuída por cada transformador?

2. Qual a carga total máxima que três transformadores podem suportar sem sobrecarga?

③ Qual é a taxa de utilização da capacidade total do equipamento do transformador?

Responder

3. Quais são as diferenças entre autotransformadores e transformadores comuns?

Resposta: A diferença entre um autotransformador e um transformador comum é:

(1) Seu lado primário e lado secundário não são conectados apenas por magnetismo, mas também por eletricidade, enquanto os transformadores comuns são conectados apenas por magnetismo.

(2) A capacidade da fonte de alimentação através do transformador é composta por duas partes: a potência de indução eletromagnética entre o enrolamento primário e o enrolamento comum, e a potência de condução conduzida diretamente pelo enrolamento primário.

(3) Como o enrolamento do autotransformador é composto por um enrolamento primário e um enrolamento comum, o número de espiras do enrolamento primário é correspondentemente menor que o número e a altura das espiras do enrolamento primário do transformador comum, a corrente do enrolamento comum e a reatância de dispersão gerada. A reatância de curto-circuito X do autotransformador é (1-1/K) vezes a reatância de curto-circuito X do transformador comum, e K é a relação de transformação.

(4) Se o autotransformador estiver equipado com um terceiro enrolamento, este terceiro enrolamento ocupará a capacidade do enrolamento comum. Isso afeta o modo de operação e a capacidade de troca do autotransformador.

(5) Como o ponto neutro do autotransformador deve ser aterrado, a configuração e o ajuste da proteção do relé são complicados.

(6) O autotransformador é pequeno em tamanho, leve em peso, conveniente para transporte e de baixo custo.

4. Quais problemas devem ser observados na operação de um autotransformador?

Resposta: Problemas a serem observados durante a operação do autotransformador:

(1) Como os lados primário e secundário do autotransformador têm conexão elétrica direta, o ponto neutro do autotransformador usado na rede elétrica deve ser aterrado de forma confiável e direta para evitar a elevação de tensão no lado de baixa tensão causada pela falha de aterramento monofásica no lado de alta tensão.

(2) Devido à conexão elétrica direta entre o lado primário e o lado secundário, quando o lado de alta tensão é submetido a sobretensão, isso causará uma sobretensão grave no lado de baixa tensão. Para evitar esse perigo, para-raios devem ser instalados tanto no lado primário quanto no secundário.

(3) Como a impedância de curto-circuito do autotransformador é pequena e sua corrente de curto-circuito é maior do que a do transformador comum, é necessário tomar medidas para limitar a corrente de curto-circuito quando necessário.

(4) Durante a operação, a corrente do enrolamento comum deve ser monitorada para que seja menor que a carga. Se necessário, o modo de operação do terceiro enrolamento pode ser ajustado para aumentar a capacidade de troca do autotransformador.

5. Desenhe o autotransformador O - Y0 com o terceiro enrolamento/ Δ- Diagrama de fiação e diagrama vetorial de 12-11

Responder:

Diagrama de fiação

Diagrama vetorial potencial

6. Quais são os tipos de regulação de tensão em transformadores? Por que as derivações do transformador estão no lado de alta tensão?

Resposta: Existem dois modos de regulação de tensão em transformadores: regulação de tensão com carga e regulação de tensão sem carga.

A regulação de tensão sob carga significa que o transformador pode ajustar a posição de sua derivação durante a operação, alterando assim a relação de transformação para atingir o objetivo de regulação de tensão. Existem dois modos de regulação de tensão sob carga em transformadores: regulação de tensão na extremidade da linha e regulação de tensão no ponto neutro, ou seja, a diferença entre a derivação do transformador no lado da linha do enrolamento de alta tensão ou no lado do ponto neutro do mesmo enrolamento. A derivação no lado do neutro pode reduzir o nível de isolamento da derivação do transformador, o que apresenta vantagens óbvias, mas exige que o ponto neutro do transformador seja aterrado diretamente durante a operação.

A regulação de tensão sem carga refere-se à regulação da posição da derivação do transformador em caso de falha de energia e manutenção, de forma a alterar a relação de transformação para atingir o objetivo de regulação de tensão.

A derivação do transformador é geralmente feita no lado de alta tensão, levando-se em consideração principalmente os seguintes fatores:

(1) O enrolamento de alta tensão do transformador geralmente fica na parte externa, e a conexão do cabo de derivação é conveniente;

(2) A corrente no lado de alta tensão é menor e a seção do condutor da parte que transporta corrente da linha de saída e do comutador de derivação é menor. O impacto do mau contato pode ser facilmente resolvido.

Em princípio, a derivação pode ser localizada em qualquer lado, devendo-se realizar uma comparação econômica e técnica. Por exemplo, a derivação de um transformador abaixador de grande porte de 500 kV pode ser feita no lado de 220 kV, enquanto o lado de 500 kV permanece fixo.

7. O que é sobrexcitação de transformador? Como ocorre a sobrexcitação de um transformador?

Resposta: Quando a tensão do transformador aumenta ou a frequência diminui, a densidade do fluxo magnético de trabalho aumenta. A saturação do núcleo do transformador é chamada de sobrexcitação do transformador.

Após o desligamento do sistema de energia devido a um acidente, a sobretensão de rejeição de carga, a sobretensão de ressonância ferromagnética, o ajuste inadequado da conexão da derivação do transformador, o transformador sem carga no final de uma linha longa ou outras operações incorretas, o aumento prematuro da corrente de excitação antes que a frequência do gerador atinja o valor nominal, a autoexcitação do gerador e outras condições de alguns sistemas podem gerar uma tensão mais alta que causa a sobrexcitação do transformador.

8. Quais são as possíveis consequências da sobrexcitação de um transformador? Como evitá-la?

Resposta: Quando a tensão do transformador excede 10% da tensão nominal, o núcleo do transformador satura e as perdas no ferro aumentam. A fuga magnética aumenta as perdas por correntes parasitas em componentes metálicos, como a carcaça, causando superaquecimento do transformador, envelhecimento do isolamento, afetando a vida útil do transformador e podendo até mesmo causar sua queima.

Evitar:

(1) Evite a operação com tensão excessiva. Geralmente, quanto maior a tensão, mais grave é a sobrexcitação e menor é o tempo de operação permitido.

(2) Adicionar proteção contra sobrexcitação: enviar sinal de alarme ou desligar o transformador de acordo com a curva característica do transformador e diferentes múltiplos de sobrexcitação permitidos.

9. Quais são os dispositivos de proteção de segurança fornecidos para a estrutura do corpo do transformador? Qual é a sua principal função?

Resposta: Os dispositivos de proteção na estrutura do corpo do transformador incluem:

(1) Conservador

Sua capacidade é de cerca de 8 a 10% do óleo do transformador. Sua função é acomodar a variação do volume do óleo do transformador devido à mudança de temperatura, limitar o contato entre o óleo do transformador e o ar e reduzir o grau de umidade e oxidação do óleo. Um absorvedor de umidade é instalado no conservador para impedir a entrada de ar no transformador.

(2) Absorvedor de umidade e purificador de óleo

O absorvente de umidade, também conhecido como respirador, é preenchido com um adsorvente, que é alumina ativada do tipo gel de sílica. Uma pequena quantidade de gel de sílica descolorido é frequentemente adicionada ao aparelho. Quando a cor azul muda para vermelho, isso indica que o adsorvente foi afetado pela umidade e precisa ser seco ou substituído.

O purificador de óleo também é chamado de filtro. O cilindro de óleo limpo é preenchido com um adsorvente, que é alumina ativada com gel de sílica. Quando o óleo passa pelo purificador e entra em contato com o adsorvente, a água, o ácido e o óxido presentes no óleo são absorvidos, o que torna o óleo limpo e prolonga sua vida útil.

(3) Tubo à prova de explosão (via aérea de segurança)

O tubo à prova de explosão é instalado na tampa do tanque do transformador como proteção contra alta pressão no tanque de óleo em caso de falha interna do transformador.

A válvula de alívio de pressão tem sido usada em grandes transformadores modernos para substituir a passagem de ar de segurança. Quando a pressão interna de falha do transformador aumenta, a válvula de alívio de pressão atua e os contatos são conectados para alarme ou desligamento.

Além disso, o transformador também possui proteção contra gás, termômetro, medidor de óleo e outros dispositivos de segurança.

10. Qual a diferença entre um transformador de tensão e um transformador de corrente em seus princípios de funcionamento?

Resposta: O transformador de tensão é usado principalmente para medir tensão, enquanto o transformador de corrente é usado para medir corrente.

(1) O lado secundário do transformador de corrente pode ser curto-circuitado, mas não pode ser circuito aberto; o lado secundário do transformador de tensão pode ser circuito aberto, mas não curto-circuitado.

(2) Comparada com a carga no lado secundário, a impedância interna primária do transformador de tensão é tão pequena que pode ser ignorada, e o transformador de tensão pode ser considerado como uma fonte de tensão; a resistência interna primária do transformador de corrente é tão grande que é considerada como uma fonte de corrente com resistência interna infinita.

(3) Quando o transformador de tensão funciona normalmente, a densidade de fluxo magnético está próxima do valor de saturação e a tensão cai quando o sistema falha; a densidade de fluxo magnético diminui e é muito baixa quando o transformador de corrente funciona normalmente. Quando o sistema entra em curto-circuito, a corrente no lado primário aumenta, o que aumenta muito a densidade de fluxo magnético e, às vezes, até excede o valor de saturação, causando um aumento no erro da corrente de saída secundária. Portanto, tente selecionar um transformador de corrente que não seja propenso à saturação.