Мощность трансформатора

Правильный выбор мощности

Электрическая сеть в своём начале имеет всего лишь несколько генераторов. Они установлены на электростанции, которая проектируется как одно целое. На много лет вперёд в ней всё остаётся без изменений вплоть до завершения сроков службы турбин, генераторов и трансформаторов. Но в электросети, питаемой этой электростанцией, как говорится «всё течёт, всё изменяется». Предприятия имеют тенденции к развитию и росту на основе получаемой электрической энергии. Её источником является заводская трансформаторная подстанция и трансформаторы, которые на ней установлены.

Поэтому на этапе проектирования важно правильно выбрать каждый трансформатор в основном по мощности с учётом местных условий его эксплуатации. На них будут оказывать влияние

  • занимаемое предприятием место в схеме электроснабжения,
  • оборудование, работающее на предприятии,
  • ход процесса его развития.

Мощность трансформатора должна обеспечить внутренние потребности предприятия на весь период его эксплуатации, который составляет не один десяток лет. Если на этапе проектирования выбран менее мощный трансформатор, так же как и излишне мощный это лишние расходы которые всегда весьма нежелательны.

Замена трансформатора на новую более мощную модель это весьма дорогостоящая процедура. А поскольку на подстанции для надёжности всегда работают, как минимум два одинаковых трансформатора расходы удвоятся. Но и неиспользуемая мощность трансформатора это также «деньги на ветер». Сеть электроснабжения разветвляется на шести уровнях с использованием на каждом из них трансформаторов обычно на 6 и 10 кВ на главных понижающих подстанциях, сокращённо «ГПП». Самые мощные из них относятся к пятому уровню.

Уровни системы электроснабжения

Мощность трансформаторов измеряется в мегавольт – Амперах (МВ*А) и, как правило, соответствует одному из значений ряда

Значения

Высокая сторона напряжения трансформатора ГПП обычно равна одному из значений ряда

Значения

Подавляющее большинство видов электрооборудования работающих на предприятиях подключены к электросети предприятия с напряжением 220, 380, 500 или 600 В от цеховых трансформаторных подстанций с напряжениями 3, 6, 10 или 20 кВ на высокой стороне.

В этих подстанциях используются трансформаторы со стандартными значениями мощности:

Мощности

Номинал 2500 кВА мощности трансформатора в цеховых подстанциях распространён не так широко как другие номиналы мощностей. При авариях связанных с короткими замыканиями в электрических цепях вторичной обмотки величина тока получается слишком большой и требует дорогостоящих коммутаторов. По этой причине цеховые подстанции с трансформаторами 2500 кВА это специальные проекты.

Но не всегда трансформатор является пограничным устройством, объединяющим высоковольтную и низковольтную электросети которое своей мощностью определяет работу потребителей на низкой стороне напряжения. Среди потребителей электроэнергии есть и трансформаторы. Они являются частью электропечей, выпрямителей преобразователей, сварочного оборудования. Мощность этих трансформаторов выбирается исходя из специфики выполняемых ими функций.

При выборе мощности трансформатора, а также схемы, соответственно которой он присоединён в связи с особенностями питающих линий электропередачи, имеет значение схема ближайшей энергетической системы района и характеристики её источников питания. Поэтому для трансформаторных подстанций 3-го уровня с мощностями от 100 до 2500 кВА на этапе проектирования существенное значение имеют такие параметры как:

  • напряжение ЛЭП, насколько она протяжённа, сколько в ней проводов и какого они сечения,
  • используются ли компенсаторы реактивной мощности,
  • какие значения номинальных напряжений будут на подстанции и у скольких трансформаторов.

Чтобы мощность трансформатора получилась оптимальной для электропитания потребителей лучше всего основываться на распределении нагрузок в течение суток. Если таковых данных или графиков нет, путём суммирования активных нагрузок — потребителей вычисляется максимальная величина активной нагрузки.

Особенности конструкции и потери

Наиболее эффективным решением по суммарным издержкам является выбор такой мощности трансформатора, когда он в часы «пик» перегружен, но его номинальная мощность несколько меньше продолжительной максимальной нагрузки.

Допустимые аварийные нагрузки

При этом необходимо учитывать теплообмен его с окружающей средой, который зависит от её температуры и конструкции трансформатора. Технические решения с погружением магнитопровода с обмотками в масло способны лучше переносить перегрузки, чем трансформаторы с воздушным охлаждением. Нагрев и потери мощности происходят в результате больших токов в обмотках и нагрева магнитопровода. Нагрев от большой силы тока имеет две составляющие:

  • постоянную, которая определяется активным сопротивление провода обмотки;
  • переменную, которая увеличивается из-за вытеснения тока по мере возрастания его силы к наружной части провода.

Конструктивная схема масляного трансформатора

Ток вторичной обмотки трансформатора в номинальном режиме достигает нескольких тысяч ампер. Например, при мощности 2500 кВА во вторичной обмотке с фазным напряжением 400 В номинальный ток будет более 2000 Ампер в каждой фазе. При таком токе сопротивление обмотки даже в доли Ома приводит к нагреву. Другим источником потерь являются вихревые токи в магнитопроводе. Несмотря на применение сборки его из тонких стальных пластин трансформаторной стали потери существенно уменьшаются, но полностью не устраняются.

Индуктивность рассеяния ещё один важный параметр конструкции обмоток и магнитопровода. Она, по сути, является дросселем, который соединён последовательно с обмоткой и приводит к падению напряжения на выводах обмотки и нагрузке. Поскольку на этот вредный параметр можно повлиять только конструкцией магнитопровода и обмоток, а вариантов для них совсем немного, индуктивность рассеяния всегда значительна во всех трёхфазных трансформаторах. Причина заключается в их Ш – образных магнитопроводах. Минимальная индуктивность рассеяния у магнитопровода в форме тора, в котором обмотка равномерно распределена по нему. Однако сложность формирования обмоток определила магнитопроводу в форме тора место только среди маломощных трансформаторов.

Мощность трансформатора определяет его конструкцию. Она получается довольно таки сложной несмотря на то, что в трансформаторе всего лишь несколько обмоток на одном общем для них магнитопроводе. Его конструкция определяется теми процессами, которые происходят как при нормальной работе, так и при аварийных режимах.

Но более детальное рассмотрение этого потребует отдельной большой статьи, а возможно и книги.

Электротехника Январь 27, 2017 admin в 12:07
8 907 0
Добавить отзыв