Отчет по производственной практике на трансформаторе

       Масляный трансформатор состоит из магнитопровода, обмоток, бака, крышки с вводами. Магнитопровод собирают из изолированных друг от друга (для уменьшения потерь на вихревые токи) листов холоднокатаной электротехнической стали. Обмотки изготовляют из медного или алюминиевого провода. Для регулирования напряжения обмотка ВН имеет ответвления, соединяющиеся с переключателем. В трансформаторах предусмотрено два вида переключении ответвлений: под нагрузкой — РПН (регулирование под нагрузкой) и без нагрузки, после отключения трансформатора от сети — ПБВ (переключение без возбуждения). Наиболее распространен второй способ регулирования напряжения как наиболее простой.

       Кроме указанных трансформаторов с масляным охлаждением (ТМ) выпускаютсятрансформаторы в герметичном исполнении (ТМГ), в которых масло не сообщается с воздухом и, следовательно, исключается его ускоренное окисление и увлажнение. Масляные трансформаторы в герметичном исполнении полностью заполнены трансформаторным маслом и не имеют расширителя, а температурные изменения его объема при нагревании и охлаждении компенсируются изменением объема гофров стенок бака. Эти трансформаторы заполняются маслом под вакуумом, вследствие чего повышается электрическая прочность их изоляции.

       Сухой трансформатор, так же как и масляный, состоит из магнитопровода, обмоток ВН и НН, заключенных в защитный кожух. Основной изолирующей и охлаждающей средой является атмосферный воздух. Однако воздух является менее совершенной изолирующей и охлаждающей средой, чем трансформаторное масло. Поэтому в сухих трансформаторах все изоляционные промежутки и вентиляционные каналы делают большими, чем в масляных.

        Сухие трансформаторы изготовляют с обмотками со стеклоизоляцией класса нагревостойкости В (ТСЗ), а также с изоляцией на кремнийорганических лаках класса Н (ТСЗК). Для уменьшения гигроскопичности обмотки пропитывают специальными лаками. Применение в качестве изоляции обмоток стекловолокна или асбеста позволяет значительно повысить рабочую температуру обмоток и получить практически пожаробезопасную установку. Это свойство сухих трансформаторов дает возможность применять их для установки внутри сухих помещений в тех случаях, когда обеспечение пожарной безопасности установкиявляется решающим фактором. Иногда сухие трансформаторы заменяют более дорогими и сложными в изготовлении совтоловыми.

       Сухие трансформаторы имеют несколько большие габаритные размеры и массу (ТСЗ) и меньшую перегрузочную способность, чем масляные, и используются для работы в закрытых помещениях с относительной влажностью не более 80%. К преимуществам сухих трансформаторов относят их пожаробезопасность (отсутствие масла), сравнительную простоту конструкции и относительно малые затраты на эксплуатацию.

6. Классификация трансформаторов  тока

 

Трансформаторы тока классифицируются по различным признакам:

1. По назначению  трансформаторы тока можно разделить  на измерительные, защитные, промежуточные  (для включения измерительных  приборов в токовые цепи релейной  защиты, для выравнивания токов  в схемах дифференциальных защит  и т. д.) и лабораторные (высокой  точности, а такжесо многими коэффициентами  трансформации).

2. По роду установки  различают трансформаторы тока:

    а) для  наружной установки (в открытых распределительных  устройствах);

    б) для  внутренней установки;

в) встроенные в  электрические аппараты и машины: выключатели, трансформаторы, генераторы                                    и т. д.;

г) накладные —  одевающиеся сверху на проходной  изолятор (например, на высоковольтный     ввод силового трансформатора);

    д) переносные (для контрольных измерений и  лабораторных испытаний).

    3. По  конструкции первичной обмотки  трансформаторы тока делятся  на:

    а) многовитковые (катушечные, с петлевой обмоткой и  с восьмерочной обмоткой);

    б) одновитковые (стержневые);

    в) шинные.

4. По способу установки  трансформаторы тока для внутренней  и наружной установки разделяются  на:

    а) проходные;

    б) опорные.

5. По выполнению  изоляции трансформаторы тока  можно разбить на группы:

    а) с  сухой изоляцией (фарфор, бакелит, литая  эпоксидная изоляция и т. д.);

    б) с  бумажно-масляной изоляцией и с  конденсаторной бумажно-масляной изоляцией;

    в) с  заливкой компаундом.

    6. По  числу ступеней трансформации  имеются трансформаторы тока:

    а) одноступенчатые;

    б) двухступенчатые (каскадные).

 7. По рабочему напряжению различают трансформаторы:

                    а) на номинальное напряжение выше 1000 В;

                    б) на номинальное напряжение до 1000 В.

       Сочетание различных классификационных признаков вводится в обозначение типа трансформаторов тока, состоящее из буквенной и цифровой частей.

       Трансформаторы тока характеризуются номинальным током, напряжением, классом точности и конструктивным исполнением. На напряжении 6—10 кВ их изготовляют опорными и проходными с одной и двумя вторичными обмотками классов точности 0,2; 0,5; 1 и 3. Класс точности указывает предельную погрешность, вносимую трансформатором тока в результаты измерений. Трансформаторы классов точности 0,2, имеющие минимальную погрешность, используют для лабораторных измерений, 0,5 — для питания счетчиков, 1 и 3 — для питания токовых обмоток реле и приборов технических измерений. Для безопасной эксплуатации вторичные обмотки должны быть заземлены и не должны быть разомкнуты.

       При монтаже распределительных устройств напряжением 6—10 кВ применяют трансформаторы тока с литой и фарфоровой изоляцией, а при напряжении до 1000 В — с литой, хлопчатобумажной и фарфоровой.

       Принцип действия и устройство трансформатор

        Действие трансформатора основано на явлении взаимной индукции. Если первичную обмотку трансформатора включить в сеть источника переменного тока, то по ней будет протекать переменный ток, который создаст в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток. Этот магнитный поток, пронизывая витки вторичной обмотки, будет индуктировать в ней электродвижущую силу ( ЭДС ). Если вторичную обмотку замкнуть на какой-либо приемник энергии, то под действием индуктируемой ЭДС по этой обмотке и через приемник энергии начнет протекать ток.

       Одновременно в первичной обмотке также появится нагрузочный ток. Таким образом, электрическая энергия, трансформируясь, передается из первичной сети во вторичную при напряжении, на которое рассчитан приемник энергии, включенный во вторичную сеть.

        В целях улучшения магнитной связи между первичной и вторичной обмотками их помещают на стальной магнитопровод. Обмотки изолируют как друг от друга, так и от магнитопровода. Обмотка более высокого напряжения называется обмоткой высшего напряжения ( ВН ), а обмотка более низкого напряжения - обмоткой низшего напряжения ( НН ). Обмотка, включенная в сеть источника электрической энергии, называется первичной;обмотка, от которой энергия подается к приемнику, - вторичной. 

        Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинаковы. Если первичное напряжение меньше вторичного, трансформатор называется повышающим, если больше вторичного - понижающим. Любой трансформатор может быть использован и как повышающий, и как понижающий. Повышающие трансформаторы применяют для передачи электроэнергии на большие расстояния, а понижающие - для ее распределения между потребителями.

        В трехобмоточных трансформаторах на магнитопровод помещают три изолированные друг от друга обмотки. Такой трансформатор, питаемый со стороны одной из обмоток, дает возможность получать два различных напряжения и снабжать электрической энергией две различные группы приемников. Кроме обмоток высшего и низшего напряжения трехобмоточный трансформатор имеет обмотку среднего напряжения ( СН ).

       Обмоткам трансформатора придают преимущественно цилиндрическую форму, выполняя их при малых токах из круглого медного изолированного провода, а при больших токах - из медных шин прямоугольного сечения

       Ближе к магнитопроводу располагают обмотку низшего напряжения, так как ее легче изо лировать от него, чем обмотку высшего напряжения.

       Обмотку низшего напряжения изолируют от стержня прослойкой из какого-либо изолировочного материала. Такую же изолирующую прокладку помещают между обмотками высшего и низшего напряжения.

       При цилиндрических обмотках поперечному сечению стержня магнитопровода желательно придать круглую форму, чтобы в площади, охватываемой обмотками, не оставалось немагнитных промежутков. Чем меньше немагнитные промежутки, тем меньше длина витков обмоток, а следовательно, и масса меди при заданной площади сечения стального стержня

       Однако стержни круглого сечения изготовлять сложно. Магнитопровод набирают из тонких стальных листов, и для получения стержня круглого сечения понадобилось бы большое число стальных листов различной ширины, а это потребовало бы изготовления множества штампов. Поэтому в трансформаторах большой мощности стержень имеет ступенчатое поперечное сечение с числом ступеней не более 15-17. Количество ступеней сечения стержня определяется числом углов в одной четверти круга. Ярмо магнитопровода, т. е. та его часть, которая соединяет стержни, имеет также ступенчатое сечение

        Для лучшего охлаждения в магнитопроводах, а также в обмотках мощных трансформаторов устраивают вентиляционные каналы в плоскостях, параллельных и перпендикулярных плоскости стальных листов.

        В трансформаторах малой мощности площадь сечения провода мала и выполнение обмоток упрощается. Магнитопроводы таких трансформаторов имеют прямоугольное сечение. 

7. Технология  передачи и распределение  электроэнергии

        Реформирование электроэнергетики является в настоящее время наиболее актуальной проблемой для России, а направления, формы и сроки проведения реформы — это наиболее популярные темы дискуссии среди экономистов. Особое значение для формирования рынка электроэнергии имеет выделение главных направлений его создания. На наш взгляд, одним из таких направлений является создание организованного конкурентного рынка электроэнергии, основанного, прежде всего, на биржевых принципах функционирования. Не разработанность этих вопросов применительно к электроэнергетике, специфика электроэнергии как торгуемого инструмента, приводит к необходимости формирования соответствующих теоретических положений и методических приемов, позволяющих организовать в России биржу электроэнергии и предложить адекватный механизм ее функционирования. Создание биржи электроэнергии должно базироваться на определенных принципах формирования организованных рынков. В настоящее время в России начала реализовываться концепция создания конкурентного организованного оптового рынка электроэнергии, в основе которого находится Администратор торговой системы (АТС). АТС может выполнять функции биржи электроэнергии непосредственно или через дочерние компании. Линия электропередачи (ЛЭП), сооружение, состоящее из проводов и вспомогательных устройств, предназначенное для передачи или распределения электрической энергии. ЛЭП, являясь основным звеном энергосистемы, вместе с электрическими подстанциями образует электрические сети. Одна из первых опытных ЛЭП (постоянного тока) напряжением 1,5—2 кв Мисбах — Мюнхен (протяжённостью 57 км) была сооружена в 1882 французским учёным М. Депре. В 1891 впервые в мире была осуществлена электропередача трёхфазным переменным током на 170 км по ЛЭП Лауфен — Франкфурт, спроектированной и построенной М. О. Доливо-Добровольским. ЛЭП работала при напряжении 15 кв, передаваемая мощность 230 ква, кпд около 75%. Первые кабельные линии (подземные, радиус действия — 1 км, напряжение — 2 кв) в России появились в конце 70-x гг. 19 в.; электроэнергия, поступавшая в кабельную сеть, использовалась главным образом для освещения частных домов. В начале 20 в. в связи с электрификацией промышленности и общим повышением уровня потребления электроэнергии появились кабельные линии напряжением 6,6, 20 и 35 кв; в 1922 была пущена первая линия на 110 кв (Каширская ГРЭС — Москва). Быстрое развитие и совершенствование ЛЭП обусловлены созданием развитых электрических сетей и объединением их в электроэнергетические системы. Различают воздушные ЛЭП, провода которых подвешены над землёй или над водой, и подземные (подводные) ЛЭП, в которых используются главным образом силовые кабели. По воздушным ЛЭП электрическая энергия передаётся на значительные расстояния по проводам, прикрепленным к опорам (столбам) с помощью изоляторов. Воздушные ЛЭП являются одним из основных звеньев современных энергосистем. Напряжение в линии зависит от её протяжённости и передаваемой по ней мощности. Для воздушных ЛЭП применяют неизолированные провода (однопроволочные, многопроволочные и полые) из меди, алюминия, сталеалюминия, реже стальные (главным образом при электрификации сельских местностей). Важнейшие характеристики воздушных ЛЭП: l — длина пролёта линии (расстояние между соседними опорами); f — наибольшая стрела провеса провода в пролёте; h — наименьшее (габаритное) допустимое расстояние от низшей точки провода до земли; l — длина гирлянды изоляторов; a — расстояние между соседними проводами (фазами) линии; Н — полная высота опоры. Конструктивные параметры воздушной ЛЭП зависят от номинального напряжения линии, от рельефа и климатических условий местности, а также от технико-экономических требований. Допустимое расстояние от низшей точки провода до земли составляет в ненаселённой местности 5—7 м, а в населённой 6—8 м.

        На воздушных ЛЭП применяют различные по конструкции опоры (см. Опоры линий электропередачи). Провода воздушных ЛЭП должны обладать хорошей проводимостью, механической прочностью, стойкостью против атмосферных и химических воздействий (см. Провод для воздушных линий электропередачи). Для защиты воздушных ЛЭП от атмосферных перенапряжений, возникающих при грозовых разрядах в линию или вблизи неё, применяют грозозащитные тросы или разрядники, которые устанавливают на ЛЭП с напряжением до 35 кв (см. Защита электрической сети).

        Для воздушных ЛЭП (переменного тока) в СССР принята следующая шкала напряжений: 35, 110, 150, 220, 330, 400, 500 и 750 кв. Напряжение 35 кв широко используется для создания центров питания электрических сетей (6 и 10 кв); общая протяжённость ЛЭП на 35 кв к 1972 составляла 189 тыс. км. Распределит. сети большинства энергосистем имеют напряжение 110 кв; протяжённость ЛЭП 110 кв — 197 тыс. км. Напряжение 150 кв используется в распределительных сетях энергосистемы Днепроэнерго и примыкающих к ней районов соседних энергосистем — Киевской, Харьковской и Одесской, а также частично в Кольской энергосистеме; общая протяжённость ЛЭП 150 кв — 6,2 тыс. км. ЛЭП протяжённостью порядка 100 км сооружают на напряжение 220—330 кв; их общая длина около 70 тыс. км. Напряжение 400 кв в 1972 использовалось только в Объединённой энергосистеме (ОЭС) Юга для связи с энергосистемами стран — членов СЭВ. ЛЭП с напряжением 500 кв сооружают главным образом для передачи электроэнергии на большие расстояния (св. 100 км); общая протяжённость ЛЭП 400—500 кв — около 15 тыс. км. В 1972 на напряжении 750 кв действовала только одна опытная ЛЭП Конаковская ГРЭС — Москва; первая промышленная передача 750 кв сооружается в ОЭС Юга. Развитие сетей с напряжением 750 кв приведёт к превращению сети 330 кв в распределительную. Примером крупнейшей ЛЭП может служить ЛЭП 500 кв Волжская ГЭС им. 22-го съезда КПСС — Москва общей протяжённостью 2060 км (в одноцепном исчислении). За рубежом одна из крупнейших ЛЭП — электропередача 500 кв (переменного тока) между энергосистемами Северо-Запада и Юго-Запада Тихоокеанского побережья США общей протяжённостью 1070 км (в одноцепном исчислении); ЛЭП 765 кв действует в США в энергосистеме American Electric Power (AEP), а в Канаде эксплуатируется ЛЭП на 735 кв ГЭС Маникуаган — Квебек — Монреаль. Подземная ЛЭП состоит из одного или нескольких кабелей, стопорных, соединит. и концевых муфт (заделок) и крепёжных деталей, а ЛЭП, содержащая маслонаполненный или газонаполненный кабель, снабжается также подпитывающей системой и сигнализацией давления масла (газа). Подземные ЛЭП широко применяются при прокладке электрических сетей на территории городов и промышленных предприятий. Но их стоимость в 2—3 раза выше стоимости воздушных ЛЭП. Кабели прокладываются в земле, в траншеях на глубине 0,8—1,0 м, в кабельных каналах, блоках или тоннелях. Наиболее экономична подземная прокладка кабелей — до 6 кабелей в одной траншее при расстоянии между кабелями 0,2—0,3 м. В одном тоннеле допускается прокладка не менее 20 кабелей.