Справочные данные параметров трансформаторов до 35 кв

Выбор силового трансформатора по расчетной мощности.

Для выбора используют требования нормативных документов

Таблица №6 — Зависимости коэффициентов допустимой перегрузки масляных трансформаторов для одно, двух и трехтрансформаторных подстанций и коэффициента загрузки в обычном режиме работы

Производитель электрооборудования, предлагая покупателю трансформатор, предоставляет сведения о разрешенных перегрузках.

По нормам СН 174-75 «Инструкция по проектированию электроснабжения промышленных предприятий» для каждого объекта принимают различные коэффициенты загрузки:

• Двухтрансформаторная подстанция для нагрузки I категории – 0,65 до 0,7.

• Подстанция с одним трансформатором с резервированием для нагрузки II категории – от 0,7 до 0,8.

• Для нагрузки категории II и III с использованием резерва – 0,9-0,95.

Таким образом, можно сделать вывод, что нормальный режим трансформатора – это загруженность на 90 или даже 95%.

Выбор трансформатора по расчетной мощности заключается в сравнении полной мощности объекта (кВА) и интервалами допустимой нагрузки тр-ров для различных типов потребителей в аварийном и нормальном режимах работы. Руководствуются методикой выбора мощности силового трансформатора и нормативными документами.

Нормативные документы по выбору силовых трансформаторов:

1. . Проектирование электроснабжения промышленных предприятий. Нормы технологического проектирования (РФ, вместо
   ). Указания по выбору числа и мощности тр-ров цеховых ТП – пп 6. 4. 3 – 6. 4. 10

2. Методические указания по выбору мощности силовых трансформаторов 10/0,4 кВ (РФ).

3. . «Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов».

7.1 Расчет потерь в магнитопроводе (потерь холостого хода)

В ремонтной практике для расчета потерь в магнитной системе трансформатора пользуются формулой, Вт

где к_Д – коэффициент добавочных потерь, для горячекатанной стали к_Д=1,0. 1,1; для холоднокатанной к_Д=1,25 ;

p_с, p_я– удельные потери в одном кг стержня и ярма, Вт/кг, берутся по таблицам ГОСТ в зависимости от марки стали, толщины ее листа δ мм, частоты токаfГц, величины магнитной индукции (в стержнях В_си ярмах В_я Тл);

где γ – плотность трансформаторной стали,γ=7650 кг/м

m – число стержней магнитопровода, шт;

l_я – полная длина ярма для трехстержневого трансформатора, м.

где С– расстояние между осями стержней, м;

А₁– ширина большого пакета стержня, м.

Полученная по выражению (9) величина потерь холостого хода сравнивается с допустимой по ГОСТ, табл. 3, при этом

Номинальный ток трансформатора – значения тока в обмотках, указанные в заводском паспорте, при которых допускается нормальная длительная работа прибора.

Примеры расчета

В качестве примера выбора трансформаторов тока рассмотрим расчетную проверку правильности выбора ТТ для счетчика электроэнергии в распределительной установке, с номинальным током в 150А, при минимуме нагрузки в 15А.

Проверяется Т-0,66 200/5, с коэффициентом трансформации – 40.

Ток вторичной обмотки при номинальном токе: 150/40 = 3,75А;

Минимальный ток вторичной обмотки при номинальной нагрузке: (5*40)/100 = 2А;

Полученный ток вторичной обмотки проверяемого трансформатора больше полученного значения минимального тока, что говорит о выполнении первого требования проверки;

Рассчитаем минимальный ток вторичной обмотки при минимальной нагрузке: 15/40 = 0,38А;

Узнаем минимальный ток вторичной обмотке при минимальной нагрузке: 5*5/100 = 0,25А;

0,38А> 0,25А – еще один пункт не выходит за рамки требуемых правил соответствия выбранного трансформатора тока;

Рассчитаем значение тока при ¼ нагрузке: 150*25/100 = 37,5А;

Рассчитаем значение тока вторичной обмотки при ¼ нагрузки: 37,5/40 = 0,94А;

Узнаем минимальный ток вторичной обмотки при ¼ нагрузке: 5*10/100 = 0,5А;

Сравнив оба значения токов вторичной обмотки, видим, что и здесь расчетное значение в норме: 0,94А> 0,5А;

Вывод: трансформатор тока Т-0,66 200/5 для учета электроэнергии выбран правильно и соответствует всем нормативным значениям «ПУЭ».

Общие конструктивные сведения

Трансформатор включает следующие основные элементы:

1. Трансформаторный бак – выполняет функцию корпуса прямоугольной формы, в него помещена активная часть. На верхней крышке и на стенках бака расположены другие элементы конструкции.

2. Выводы обмоток с изоляторами выполняют функцию высоковольтного и низковольтного вводов.

3. Активная часть, состоящая из остова, обмоток ВН и НН с ответвлениями, изолированных вводов, выводов и регулятора ПБВ.

4. Контрольно-измерительные устройства и приборы: термометр, маслоуказатель, иногда мановакууметр и газовое реле, по отдельному требованию заказчика – контроль рабочего состояния трансформатора.

5. 5. Дополнительная аппаратура: рукоять переключателя обмоток (ПБВ), клапан сброса давления – защита и регулировка.

Конструктивные особенности трансформатора ТМГ

Рисунок 2 — Конструктивная схема и общий вид трансформатора ТМГ 63 – 630 кВА

Бак ТМГ — герметичный, без расширителя. Маслоуказатель находится сбоку в верхней части, ближе к стороне 0,4 кВ.

На баке ТМГ установлен предохранительный клапан, который срабатывает при газовом давлении более 30 кПа. В аварийном режиме клапан обеспечивает выхлоп газов.

Трансформатор ТМГ еще на заводе изначально изготавливается с защитой от перегрева. Термостойкие свойства закладываются в конструкцию еще при производстве, когда трансформатор под вакуумом наполняют дегазированным трансформаторным маслом. Данная операция предотвращает появление воздушных подушек, возникающих при выделении из масла воздуха, который в нем растворен.

Конструктивные особенности трансформатора ТМ

Рисунок 3 — Конструктивная схема, чертеж внешнего вида трансформатора ТМ 1000 – 4000 кВА

На верху бака расположен расширитель с размещенными:

• маслоуказателем;
• осушителем воздуха;
• заливным отверстием для масла.

Расширительный бак с клапаном сброса давления. При повышении давления, в режиме аварии газы разрывают защитную мембрану и выходят наружу. Для чего предназначен расширитель?

Несмотря на то, что расширитель допускает взаимодействие масла с воздухом, решается проблема изменяющегося под воздействием температуры объёма трансформаторного масла. Расширитель служит для изменения давления внутри бака в результате процесса компенсации.

Необходимый и обязательный элемент трансформатора ТМ – осушитель воздуха. Представляет собой прозрачный бак с сорбентом, поглощающим влагу. Нормальное состояние силикагеля, которым обычно заполняется осушитель – белый цвет с оранжевым оттенком.

Система охлаждения – важный элемент конструкции трансформатора, включает:

1. Бак трансформатора с маслом-диэлектриком.
2. Расширительный бачок.
3. Радиаторы на баке трансформатора.

Характеристики, определяющие поведение электрической машины

Так называют совокупность параметров, определяющих поведение электрической машины при различных режимах работы. Таковыми являются: пусковой момент, режим короткого замыкания и холостого хода.

Напряжение при коротком замыкании

При измерениях значения закорачивают выводы, а на первичную катушку подается напряжение U_к.  Сила тока на ней не превышает номинала (I_к < I_1ном), а U_к составляет 5–12% от номинальной величины.

Напряжение при холостом ходе

Это значение ненагруженного (I₂=0) трансформатора при поданной номинальной величине U₁ на вход аппарата. При разомкнутой  нагрузке вторичная катушка оказывается обмоткой высшего (ВН) напряжения от взаимоиндукциии, а первичная становится обмоткой низшего (НН) значения. Подобное происходит по причине самоиндукции на ней, направленной против приложенного напряжения.

Ток холостого хода

Он относится к параметрам первичной обмотки и измеряется при  номинальном значении I_1н с ненагруженной вторичной катушкой.

Пусковой ток

Он протекает через первичную обмотку  аппарата после включения в питающую сеть. Пиковое значение в несколько десятков раз превышает I_1н. Способами борьбы с переходными процессами в электрической машине считаются:

• увеличение количества витков и эффективной площади сечения магнитопровода;
• подключение к питающей сети в момент максимальной амплитуды импульса (φ = π/2).

Испытательное пробойное напряжение рабочей частоты

Этот параметр трансформатора характеризует электрическую прочность изделия – способность выдерживать повышенное напряжение. Величина испытательного напряжения зависит от класса используемой изоляции. Параметр измеряется подачей высокого U _исп рабочей частоты относительно земли на закороченные выводы обмотки ВВ. Выводы ВН закорачиваются и вместе с магнитопроводом (баком с маслом, металлическими деталями) заземляются.

Внешняя характеристика

Рабочий режим силовой машины задается не только U_1н и К_т, но и активно-реактивной нагрузкой электроприемника, подключенного к выводам вторичной обмотки. Изменяющийся ток в  нагрузке (при электропитании U_1н = const), соответственно, меняет и напряжение на выходе трансформатора. Эта зависимость отражается в коэффициенте нагрузки: Кн = I₂/I_2н.

Потери в режиме холостого хода

Потери мощности ненагруженного электромагнитного устройства состоят из потерь в сердечнике из трансформаторного железа. ЭДС расходуется на нагрев магнитопровода, вихревые токи и гистерезис.

Повышает КПД аппарата применение электротехнической стали с высоким удельным сопротивлением и качественная изоляция пластин магнитопровода лаком, жаростойким покрытием. Помимо «потерь в железе», всегда присутствуют «потери в меди», обусловленные омическим сопротивлением витков электромагнитного устройства.

Потери в режиме короткого замыкания

Короткое замыкание трансформатора при эксплуатации создает экстремальный режим, способный вывести из строя аппарат. При этом вторичный ток а, соответственно, первичный увеличиваются в десятки раз по сравнению с I_н. Поэтому в электрической цепи аппарата предусматривают защиту от сверхтока КЗ, которая автоматически размыкает цепь электропитания.

АППАРАТУРА

2.1. Мегаомметр с зажимом компенсации тока утечки, применяемый для измерения сопротивления изоляции при постоянном напряжении не менее 2500 В.

Допускается применение мегаомметра на 1000 В для измерения сопротивления изоляции трансформаторов с высшим напряжением до 10 кВ включительно, а также с высшим напряжением 35 кВ мощностью менее 16 МВ·А.

Рекомендуется применять мегаомметр типа Ф4108 или мегаомметры других типов класса точности не ниже 2,5.

Допускается (например, при полной или частичной автоматизации процесса измерений сопротивления изоляции) применять специализированные измерительные стенды. Погрешность измерения при этом не должна выходить за пределы ±5%, что подтверждают метрологической аттестацией стенда.

2.2. Измерительный мост с питанием от источника переменного напряжения частоты (50±2,5) Гц применяют для измерения тангенса угла диэлектрических потерь и емкости обмоток.

Рекомендуется применять измерительный мост переменного тока типа Р5026 с образцовым конденсатором на напряжение, при котором производят измерения тангенса угла диэлектрических потерь и емкости обмоток, или измерительные мосты других типов, пределы допускаемой основной погрешности измерений которых не более, чем измерительного моста типа Р5026.

Выбор автоматов защиты

Поскольку возрастание силы тока свыше номинального значения (перегрузка) влечет за собой нарушения в работе устройств, на этот случай требуется предусмотреть обесточивание цепи.

Задачу выполняют такие аппараты защиты:

• предохранители: содержат легкоплавкую вставку — при перегреве она расплавляется и цепь размыкается;
• выключатели автоматические (ВА).

ВА состоит из двух частей:

1. тепловой расцепитель. Биметаллическая пластина, размыкающая контакты при нагреве. Время срабатывания может составлять десятки минут;
2. электромагнитный расцепитель (катушка с соленоидом). Срабатывает практически мгновенно (0,02 с) при достижении силой тока определенного значения.

Порог срабатывания электромагнитного расцепителя для разных потребителей также требуется индивидуальный. Некоторые выходят из строя даже при самой незначительной перегрузке, другие выдерживают 14-кратное превышение Iн. Потому выпускают 4 класса ВА, отличающиеся настройкой электромагнитного приспособления размыкания цепи (уставка тока отсечки): A, B, C и D.

Класс подбирается соответственно виду потребителей:

1. полупроводниковые элементы. Класс А, наиболее чувствительный: ток отсечки — в 2 раза выше номинального;
2. розетки, осветительные цепи и прочие, где пусковые токи отсутствуют или невелики. Класс В: ток отсечки — в 3 раза больше номинального;
3. вводные устройства бытовых электросетей. Класс С: ток отсечки — в 5 раз выше номинального. Такие ВА в одиночку не применяются: они обеспечивают безопасность сети в целом, тогда как каждая группа (розетки, освещение) дополнительно защищается ВА класса В. То есть ВА класса С страхует автоматы класса В, но при этом в случае перегрузки в одной из групп вся сеть не обесточивается (селективность);
4. вводные устройства сетей зданий и сооружений, цепи с большими пусковыми токами (в качестве потребителей выступают электродвигатели). Класс D: ток отсечки — в 10 раз выше номинального. На вводе в здание такой ВА также играет роль селективного — страхует автоматы защиты на этажах и в отдельных помещениях.

При перегрузке менее уставки тока отсечки по цепи какое-то время протекает ток свыше номинального (до срабатывания теплового расцепителя).

Это учитывают, например, при выборе УЗО, официально именуемого «выключателем дифференциального тока». Это еще один аппарат защиты, обесточивающий цепь при обнаружении утечки тока и предотвращающий тем самым электротравму пользователя.

УЗО подбирают с номинальным током, на ступень превышающим соответствующий параметр защищающего его ВА.

Методика расчета мощностей трансформатора

При расчете силового  трансформатора питающей подстанции учитывается среднесуточная нагрузка и длительность периода максимальной потребления. При этом должно учитываться соотношение:

S_ном≥∑P_макс

Режим пикового потребления также должен учитывать время воздействия, поскольку при кратковременных всплесках (до 1 часа), устройство будет работать в недогруженном режиме, что экономически не выгодно.

В таких случаях нужно брать в расчет перегрузочную способность конструкции, которая зависит от конструктивных особенностей, температуры окружающего воздуха  и условий охлаждения. Это диктуется условиями допустимого нагрева составляющих элементов (обмоток, коммутирующих цепей).

Понятие коэффициента загрузки определяет отношение среднесуточного и максимального потребления электрической энергии. Коэффициент загрузки всегда меньше единицы. Его величина связана с требованиями к надежности электроснабжения. Чем меньше требуемая надежность, тем больше коэффициент может приближаться к единице.

Наши события

21 августа 2020, 17:34
Компаунды “Полипластик”, нефтепогружной кабель на “Томсккабеле” и открытая проверка на “Подольсккабеле”. Что обсуждали в эфире RusCable Live 21 августа

18 августа 2020, 14:30
НП Ассоциация «Электрокабель» готовит ответный шаг по казахстанскому утильсбору на импортный кабель

18 августа 2020, 11:00
Продолжение тендерной истории: проявите точность, примите участие в новой закупке!

17 августа 2020, 15:40
Кабельные компании готовы открыть склады для проверок на контрафакт. Откровения в прямом эфире RusCable Live от 14 августа

17 августа 2020, 12:30
Правительство Москвы провело вебинар, посвященный мерам поддержки бизнеса

17 августа 2020, 11:40
Возвращаемся в работу вместе с RusCable Insider Digest № 185

Условия параллельной работы

Параллельная работа трансформаторов невозможна, если не соблюдены условия подключения. Невыполнение влечет короткое замыкание и выход оборудования из строя.

Условия параллельной работы:

1. Коэффициенты трансформации равны, допускается отклонение ±0,5%.
2. Группы соединения обмоток тождественны.
3. Напряжение короткого замыкания различается не более чем ± 10.
4. Отношение мощностей обеих трансформаторов не должно быть выше трех.
5. Фазировка должна быть выполнена правильно, электрические цепи должны совпадать.

Отклонения от заданных значений регламентированы ГОСТ Р 52719.

Двухобмоточные и трёхобмоточные трансформаторы разрешается включать в параллель. Любым трансформаторам при соблюдении условий разрешено работать параллельно, если нагрузка обмоток не превышает допустимую.

Выравнивание нагрузки выполняют перераспределением между трансформаторами с различными Uк.з. путем изменения коэффициента трансформации Ктр с помощью переключения регулятора ПБВ. Трансформатор, который работает с недогрузом должен со стороны «вторички» иметь Uхх выше, чем трансформатор, у которого перегруз.

Вывод из статьи

Ранее привычный выбор трансформатора зависел от номинального тока и знания, какой запас нужен по мощности. Решающее условие покупки заключалось в критерии «доступная цена». Теперь современные компании приобретают трансформаторы, оценивая критерий «минимальная стоимость совокупного владения». Критерий подразумевает оценку затрат на все электрооборудование.

Благодаря детальному рассмотрению качественных характеристик эффективной работы трансформатора, условий выбора и паспортных данных покупатель оценивает эффективность приобретения и принимает правильное решение.

Для безошибочного выбора заполните опросный лист, вас проконсультируют и помогут решить требуемую задачу.

Е

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СТАНДАРТОВ СОВЕТА МИНИСТРОВ СССР

Москва

РАЗРАБОТАН Всесоюзным научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом трансформаторе-строения (ВИТ)

Директор И. Д. Воеводин Руководитель темы Л. И. Винтюк Исполнитель В. Н. Красильников

ВНЕСЕН Министерством электротехнической промышленности

Зам. министра Ю. А. Никитин

ПОДГОТОВЛЕН К УТВЕРЖДЕНИЮ Всесоюзным научно-исследовательским институтом по нормализации в машиностроении (ВНИННМАШ)

Директор В. А. Грешников

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 27 октяб ря 1977 г. № 2511

УДК 621.314.222.6 : 006.354 Группа Е64

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ТРАНСФОРМАТОРЫ СИЛОВЫЕ МОЩНОСТЬЮ 0,01 кВ А И БОЛЕЕ Ряд номинальных мощностей

Power transformers from 0,01 kVA and above. Series of power ratings

гост

9680—77

Взамен

ГОСТ 9680—61

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 27 октября 1977 г. № 2511 срок введения установлен

с 01.01 1979 г.

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

1. Настоящий стандарт распространяется на трехфазные и однофазные силовые трансформаторы и автотрансформаторы мощностью от 0,01 кВ-А и выше, включая трансформаторы, предназначенные для экспорта, и устанавливает для них ряд номинальных мощностей.

Стандарт не распространяется на трансформаторы для питания радиотехнических и электронных устройств, трансформаторы для питания бытовых электроприборов и измерительные трансформаторы, однако и для этих трансформаторов, когда это возможно, рекомендуется руководствоваться требованиями, установленными настоящим стандартом.

Термины, применяемые в настоящем стандарте, — по ГОСТ 16110—70 и ГОСТ 19294—73.

Стандарт в части регламентации номинальных мощностей соответствует Публикации МЭК № 76—1 (1976 г.) и рекомендациям СЭВ по стандартизации PC 676—66 и PC 2592—70.

Издание официальное Перепечатка воспрещена

★

Е

Издательство стандартов, 1977

2. Номинальные мощности трехфазных трансформаторов должны выбираться из следующего ряда кВ*А:

0,010 0,100 1,00 10,0 100 1000 10000 100000 1000000

(0,012) (0,125) (1,25) (12,5) (125) (1250) (12500) 125000 1250000 0,016 0,160 1,60 16,0 160 1600 16000 160000 1600000

(0,020) (0,200) (2,00) (20,0) (200) (2000) (20000) 200000 2000000

0,025 0,250 2,50 25,0 250 2500 25000 250000 2500000

320 3200 32000

(0,032) (0,315) (3,15) (31,5) (315) (3150) (31500) (315000) 3150000 0,040 0,400 4,00 40,0 40 0 4000 40000 400000 4000000

(0,050) (0,500) (5,00) (50,0) (500) (5000) (50000) 500000 5000000 0,063 0,630 6,30 63,0 630 6300 63000 630000 6300000

(0,080) (0,800) (8,00) (80,0) (800) (8000) 80000 800000 8000000

Примечание. Указанные в скобках номинальные мощности должны приниматься только для специальных трехфазных трансформаторов и трансформаторов, предназначенных для экспорта.

3. Номинальные мощности однофазных трансформаторов, предназначенных для работы в трехфазной группе, должны составлять одну треть номинальных мощностей, указанных в п. 2. Для однофазных трансформаторов, не предназначенных для такого применения, значения номинальных мощностей должны приниматься как для трехфазных.

4. Для трансформаторов, работающих в блоке с генераторами мощностью свыше 160000 кВ — А, допускается по согласованию между потребителем и изготовителем, устанавливать мощность, отличающуюся от указанной в п. 2.

Редактор Я. Б. Жуковская Технический редактор О. Я. Никитина Корректор В. М. Смирнова

Сдана в наб. 03 11.77 Поди, в печ. 17.11.77 0,25 п. л. 0,13 уч.-изд. л. Тир 9140 Цена 3 коп.

Ордена «Знак Почета» Издательство стандартов. Москва, Д-557, Новопресненский пер., 3 Тип «Московский печатник». Москва, Лялин пер., 6. Зак. 1373

Шкала стандартных мощностей силовых трансформаторов

На территории России используется единая шкала стандартных мощностей. Она разделяется на два шага: 1,35 и 1,6, каждый включает ряд величин, представленных в таблице ниже.

В настоящее время заводы выпускают трансформаторные подстанции (ТП), применяя мощности шага 1,6. Шкала шага 1,35 уже не используется на производствах, но старые установки, выпущенные в советское время, проектировались именно по этой шкале. При этом, исследования определили старые приборы как более выгодные, поскольку они могут работать в полную силу, в отличие от современных агрегатов.

При выборе разных видов приборов, учитывается, что они должны быть максимально близкими по наибольшему показателю нагрузки в обычном режиме и предельному напряжению в аварийном.