Принцип работы и основные знания о трансформаторах

2. Номинальная мощность и напряжение короткого замыкания трех трехфазных трансформаторов с одинаковым коэффициентом трансформации и группой соединений составляют соответственно:

После параллельного подключения нагрузка составляет 550 000 ВА.

В: ① Какую нагрузку распределяет каждый трансформатор?

② Какова максимальная суммарная нагрузка, которую могут выдержать три трансформатора без перегрузки?

③ Каков коэффициент использования общей мощности трансформатора?

Отвечать

Коэффициент распределения каждого трансформатора:

При параллельной работе нагрузка составляет 5500 кВА.

В: ① Какую нагрузку распределяет каждый трансформатор?

② Какова максимальная суммарная нагрузка, которую могут выдержать три трансформатора без перегрузки?

③ Каков коэффициент использования общей мощности трансформатора?

Отвечать

3. В чём разница между автотрансформаторами и обычными трансформаторами?

Ответ: Разница между автотрансформатором и обычным трансформатором заключается в следующем:

(1) Его первичная и вторичная стороны соединены не только магнетизмом, но и электричеством, тогда как обычные трансформаторы соединены только магнетизмом.

(2) Мощность источника питания через трансформатор состоит из двух частей: мощности электромагнитной индукции между первичной обмоткой и общей обмоткой и мощности проводимости, непосредственно проводимой первичной обмоткой.

(3) Поскольку обмотка автотрансформатора состоит из первичной и общей обмоток, число витков первичной обмотки соответственно меньше числа и высоты витков первичной обмотки обычного трансформатора, тока общей обмотки и создаваемого реактивного сопротивления рассеяния. Реактивное сопротивление короткого замыкания X автотрансформатора в (1-1/K) раз больше реактивного сопротивления короткого замыкания X обычного трансформатора, а K — коэффициент трансформации.

(4) Если автотрансформатор оснащен третьей обмоткой, то эта третья обмотка занимает общую обмотку. Это влияет на режим работы и обменную способность автотрансформатора.

(5) Поскольку нейтральная точка автотрансформатора должна быть заземлена, настройка и конфигурация релейной защиты являются сложными.

(6) Автотрансформатор имеет небольшие размеры, легкий вес, удобен для транспортировки и имеет низкую стоимость.

4. На какие проблемы следует обратить внимание при эксплуатации автотрансформатора?

Ответ: Проблемы, которые следует заметить во время работы автотрансформатора:

(1) Поскольку первичная и вторичная стороны автотрансформатора имеют прямое электрическое соединение, нейтральная точка автотрансформатора, используемого в энергосистеме, должна быть надежно и напрямую заземлена, чтобы предотвратить повышение напряжения на низковольтной стороне, вызванное однофазным замыканием на землю на высоковольтной стороне.

(2) Из-за прямого электрического соединения между первичной и вторичной сторонами, при перенапряжении на стороне высокого напряжения это вызовет серьезное перенапряжение на стороне низкого напряжения. Чтобы избежать этой опасности, грозоотводы должны быть установлены как на первичной, так и на вторичной сторонах.

(3) Поскольку сопротивление короткого замыкания автотрансформатора мало, а ток короткого замыкания у него больше, чем у обычного трансформатора, необходимо принимать меры по ограничению тока короткого замыкания при необходимости.

(4) Во время работы ток общей обмотки должен контролироваться таким образом, чтобы он был меньше нагрузки. При необходимости режим работы третьей обмотки может быть скорректирован для увеличения обменной способности автотрансформатора.

5. Нарисуйте автотрансформатор O - Y0 с третьей обмоткой/Δ- Схема подключения и векторная диаграмма 12-11

Отвечать:

Схема подключения

Потенциальная векторная диаграмма

6. Какие существуют типы регулирования напряжения трансформатора? Почему отводы трансформатора расположены на стороне высокого напряжения?

Ответ: У трансформатора существует два режима регулирования напряжения: регулирование напряжения под нагрузкой и регулирование напряжения без нагрузки.

Регулирование напряжения под нагрузкой означает, что трансформатор может регулировать положение своих отводов во время работы, тем самым изменяя коэффициент трансформации для достижения цели регулирования напряжения. Существует два режима регулирования напряжения под нагрузкой у трансформатора: регулирование напряжения на конце линии и регулирование напряжения в нейтральной точке, то есть разница между напряжением отвода трансформатора на конце линии высоковольтной обмотки и на нейтральной точке высоковольтной обмотки. Отвод на нейтральной стороне позволяет снизить уровень изоляции отвода трансформатора, что имеет очевидные преимущества, но требует, чтобы нейтральная точка трансформатора была непосредственно заземлена во время работы.

Регулирование напряжения холостого хода подразумевает регулирование положения отводов трансформатора в случае отключения электроэнергии и проведения технического обслуживания с целью изменения коэффициента трансформации для достижения цели регулирования напряжения.

Отвод трансформатора обычно берется со стороны высокого напряжения, и при этом учитываются следующие основные факторы:

(1) Высоковольтная обмотка трансформатора обычно располагается снаружи, и вывод отводов удобен;

(2) Ток на стороне высокого напряжения меньше, а сечение проводника токонесущей части отходящей линии и переключателя ответвлений меньше. Влияние плохого контакта легко устраняется.

В принципе, отвод может располагаться с любой стороны, и необходимо проводить экономико-техническое сравнение. Например, отвод большого понижающего трансформатора на 500 кВ отводится со стороны 220 кВ, тогда как сторона 500 кВ является фиксированной.

7. Что такое перевозбуждение трансформатора? Как происходит перевозбуждение трансформатора?

Ответ: При увеличении напряжения трансформатора или уменьшении частоты рабочая плотность магнитного потока возрастает. Насыщение сердечника трансформатора называется перевозбуждением трансформатора.

После отключения энергосистемы в результате аварии перенапряжение сброса нагрузки, перенапряжение ферромагнитного резонанса, неправильная регулировка подключения отводов трансформатора, холостой ход трансформатора в конце длинной линии или другие ошибки в работе, преждевременное увеличение тока возбуждения до того, как частота генератора достигнет номинального значения, самовозбуждение генератора и другие условия в некоторых системах могут привести к возникновению более высокого напряжения, вызывающего перевозбуждение трансформатора.

8. Каковы возможные последствия перевозбуждения трансформатора? Как этого избежать?

Ответ: Когда напряжение трансформатора превышает 10% от номинального напряжения, сердечник трансформатора насыщается, и потери в железе увеличиваются. Магнитная утечка увеличивает потери на вихревые токи в металлических компонентах, таких как корпус, что приводит к перегреву трансформатора, старению изоляции, сокращению срока службы трансформатора и даже к его выходу из строя.

Избегание:

(1) Избегайте работы с чрезмерным напряжением. Как правило, чем выше напряжение, тем серьезнее перевозбуждение и тем короче допустимое время работы.

(2) Добавить защиту от перевозбуждения: отправить сигнал тревоги или отключить трансформатор в соответствии с характеристической кривой трансформатора и различными допустимыми кратными значениями перевозбуждения.

9. Какие средства защиты предусмотрены для конструкции корпуса трансформатора? Какова их основная функция?

Ответ: Защитные устройства в конструкции корпуса трансформатора включают в себя:

(1) Консерватор

Его вместимость составляет примерно 8-10% от объема трансформаторного масла. Его функция заключается в компенсации изменения объема трансформаторного масла из-за изменения температуры, ограничении контакта трансформаторного масла с воздухом и снижении степени влажности и окисления масла. На расширительном баке установлен влагопоглотитель для предотвращения попадания воздуха в трансформатор.

(2) Поглотитель влаги и маслоочиститель

Влагопоглотитель, также известный как респиратор, заполнен адсорбентом, представляющим собой активированный оксид алюминия на основе силикагеля. Часто в него помещают часть обесцвеченного силикагеля. Когда синий цвет становится красным, это указывает на то, что адсорбент подвергся воздействию влаги и его необходимо просушить или заменить.

Маслоочиститель также называют фильтром. В цилиндр для очистки масла помещен адсорбент, представляющий собой активированный оксид алюминия с силикагелем. Когда масло проходит через маслоочиститель и контактирует с адсорбентом, вода, кислота и оксиды, находящиеся в маслоочистителе, абсорбируются, что очищает масло и продлевает срок его службы.

(3) Взрывозащищенная труба (безопасный воздуховод)

Взрывозащищенная труба устанавливается на крышке бака трансформатора в качестве предохранительного клапана от высокого давления в масляном баке в случае внутренней неисправности трансформатора.

Предохранительный клапан используется в современных крупных трансформаторах вместо защитного воздушного канала. При повышении внутреннего давления короткого замыкания в трансформаторе срабатывает предохранительный клапан, и контакты соединяются для сигнализации или отключения.

Кроме того, трансформатор также оснащен газовой защитой, термометром, масломером и другими устройствами защиты.

10. В чем разница между трансформатором напряжения и трансформатором тока по принципам их работы?

Ответ: Трансформатор напряжения в основном используется для измерения напряжения, а трансформатор тока — для измерения тока.

(1) Вторичная сторона трансформатора тока может быть закорочена, но не может быть разомкнута; Вторичная сторона трансформатора напряжения может быть разомкнута, но не закорочена.

(2) По сравнению с нагрузкой на вторичной стороне, внутреннее сопротивление первичной обмотки трансформатора напряжения настолько мало, что им можно пренебречь, и трансформатор напряжения можно рассматривать как источник напряжения; внутреннее сопротивление первичной обмотки трансформатора тока настолько велико, что его можно рассматривать как источник тока с бесконечным внутренним сопротивлением.

(3) Когда трансформатор напряжения работает нормально, плотность магнитного потока близка к значению насыщения, а при отказе системы напряжение падает; плотность магнитного потока уменьшается, и при нормальной работе трансформатора тока она очень низкая. При коротком замыкании системы ток на первичной обмотке увеличивается, что значительно повышает плотность магнитного потока, а иногда даже превышает значение насыщения, вызывая увеличение погрешности выходного тока вторичной обмотки. Поэтому следует выбирать трансформатор тока, который не склонен к насыщению.