Назначение трансформаторов в системе передачи и распределения электроэнергии.

Трансформатор предназначен для повышения или понижения напряжения в процессе передачи электроэнергии потребителю.

Обычно на электростанциях генераторы переменного тока вырабатывают электрическую энергию при напряжении 6-24 кВ, а передавать электроэнергию на дальние расстояния выгодно при значительно больших напряжениях (110, 220, 330, 400, 500, и 750 кВ). Поэтому на каждой электростанции устанавливают трансформаторы, осуществляющие повышение напряжения.

Трансформатор это статическое устройство, состоящее из двух и более обмоток предназначенное для преобразования, посредством электромагнитной индукции, первичного напряжения и тока во вторичное.

Распределение электрической энергии между промышленными предприятиями, населёнными пунктами, в городах и сельских местностях, а также внутри промышленных предприятий производится по воздушным и кабельным линиям, при напряжении 220, 110, 35, 20, 10 и 6 кВ. Следовательно, во всех распределительных узлах должны быть установлены трансформаторы, понижающие напряжение до величины 220, 380 и 660 В, см.рис.10.

 

Рис.10. Схема электрической сети.

 

Рассмотрим схему электрической сети, показанную на рис.9. Напряжение на генераторе, равное номинальному напряжению генератора, на 5 % выше номинального напряжения сети. Если сеть имеет номинальное напряжение 10 кВ, то номинальное напряжение генератора 10,5 кВ. На генераторе допускается нормальное превышение напряжения относительно его номинального напряжения на 5%. Пусть генератор (рис. 8) работает с наибольшим рабочим напряжением, тогда отклонение напряжение на его выводах составляет +10% относительно номинального напряжения сети

Силовые трансформаторы, как правило, имеют номинальные напряжения обмоток на 5... 10 % выше номинального напряжения сети, к которой они присоединены. Это требуется потому, что рабочее напряжение сети стремятся поддерживать выше номинального напряжения из условия необходимости компенсации потерь напряжения. Обмотки трансформатора рассчитывают на номинальное напряжение, большее чем номинальное напряжение сети.

Рис.11. Схема электрической сети и графики отклонения напряжения.

 

 

В каждом элементе цепочки шин а, А, А, показанной на рис. 11, теряется напряжение. В режиме максимальных нагрузок эта величина в среднем для достаточно протяженных ВЛ равна 10%, а для трансформаторов 5%. Отклонение напряжения в конечной точке А без использования специальных средств составило бы величину:

Такое снижение напряжения недопустимо для всякого потребителя и для электрической сети. Поэтому трансформаторы даже без каких-либо средств регулирования напряжения изготовляются с таким соотношением напряжений обмоток, чтобы обеспечить добавку напряжения при трансформации порядка 5 %. На рис. 9 указаны действительные и относительные величины номинальных напряжений обмоток трансформаторов. Разность относительных напряжений для каждого трансформатора дает его добавку напряжения Е _т, следовательно, в среднем можно считать, что при потерях напряжения в трансформаторе порядка 5 % они компенсируются добавкой напряжения трансформатора, и в расчете по формуле (5.2) отклонение напряжения в точке It окажется не —40 %, а -20 %. Этого, однако, также нельзя допустить, поскольку в конечном счете к точке h присоединяется распределительная сеть 10/0,38 кВ, где тоже есть потери напряжения, которые необходимо компенсировать положительным отклонением величины напряжения в точке h до 5...10%. Следовательно, в цепочке а,..., h требуется еще суммарная добавка напряжения порядка (5... 10 %) - (-20 %) = 25...30%. Это достигается установкой в сети устройств регулирования напряжения, которые либо обеспечивают снижение потерь напряжения в линиях и трансформаторах, либо вводят дополнительные добавки напряжения в трансформаторах. Следует отметить, что в рассматриваемой схеме сети трансформатор Т1 является повышающим, а все другие - понижающими. Повышающий трансформатор на электростанции не имеет устройства регулирования напряжения, и регулирование напряжения на электростанции возможно только за счет генераторов.

4.2.Классификация трансформаторов.

1. По назначению трансформаторы разделяют на силовые общего и специального применения. Силовые трансформаторы общего применения используются в линиях передачи и распределения электроэнергии.

К трансформаторам специального назначения относятся силовые специальные (печные, выпрямительные, сварочные, радиотрансформаторы), измерительные и испытательные трансформаторы и т.д.

2. По виду охлаждения – с воздушным (сухие трансформаторы) и масляным (масляные трансформаторы) охлаждением.

3. По числу фаз на первичной стороне – однофазные и трёхфазные.

4. По форме магнитопровода – стержневые, броневые, тороидальные.

5. По числу обмоток на фазу – двухобмоточные, трёхобмоточные, многообмоточные (более трёх обмоток).

6. По конструкции обмоток – с концентрическими и чередующимися (дисковыми) обмотками.