3.2 Перенапряжения трансформатора
Виды перенапряжений.
В процессе применения трансформаторы могут подвергаться напряжению, превосходящему рабочие характеристики. Эти перенапряжения обозначаются сообразно их длительности на 2 категории: Кратковременное перенапряжение - усилие промышленной частоты условной длительности, колеблющейся в пределах наименее 1 секунды до нескольких часов.
Переходное перенапряжение - кратковременное перенапряжение в пределах от наносекунд по нескольких миллисекунд. Период нарастания может колебаться от нескольких наносекунд по нескольких миллисекунд. Переходное перенапряжение имеет возможность быть колебательным и неколебательным. Они традиционно имеют однонаправленное действие. Трансформатор еще может быть подвергнут композиции кратковременных и переходных перенапряжений. Временные перенапряжения могут вытекать сразу за переходными перенапряжениями. Перенапряжения обозначаются на 2 главные категории, описывающих их возникновение. Перенапряжения, стимулированные атмосферными действиями. Чаще только переходные перенапряжения появляются вследствие грозовых разрядов поблизости высоковольтных линий передач, подсоединенных к трансформатору, но время от времени грозовой импульс имеет возможность поразить трансформатор либо саму линию передачи.
Пиковая величина напряжения находится в зависимости от тока грозового импульса, считается статистической переменной. Зарегистрированы токи грозового импульса выше 100 кА. В согласовании с измерениями, проведенными на высоковольтных линиях электропередач в 50 % вариантах пиковая величина токов грозового импульса располагается в пределах от 10 до 20 кА. Переключения в энергосети вызывают серию импульсных перенапряжений разной силы, сопровождаемую радиочастотными помехами широкого диапазона. Природа происхождения помех приведена на примере ниже. К примеру при выключении разделительного трансформатора мощностью 1кВА 220\220 В от сети вся запасенная трансформатором энергия "выбрасывается" в нагрузку в виде высоковольтного импульса напряжением до 2 кВ. Мощности трансформаторов в энергосети существенно более, сильнее и выбросы. Не считая такого переключения сопровождаются происхождением дуги, являющейся источником радиочастотных помех. Электростатический заряд, накапливающийся при работе научно-технического оснащения занимателен тем, что хоть и владеет небольшую энергию, однако разряжается в непредсказуемом месте. Форма и амплитуда импульсного перенапряжения находятся в зависимости не лишь от источника помехи, однако и от характеристик лично сети. Не существует 2 схожих варианта импульсного перенапряжения, однако для изготовления и испытания приборов охраны введена нормализация ряда характеристик тока, напряжения и формы перенапряжения для разных случаев внедрения. Так для имитации тока ряда молнии используется импульс тока 10/350 мкс, а для имитирования косвенного действия молнии и разных коммутационных перенапряжений импульс тока с временными чертами 8/20 мкс. [5]
Способность трансформатора выдерживать перенапряжения
Трансформаторы должны пройти конкретные испытания электрической прочности изоляции пред выпуском с завода. Изучение этих тестирований говорят о вероятности бесперебойной эксплуатации трансформатора. Тесты описаны в интернациональных и государственных эталонах. Трансформаторы, прошедшие тесты, одобряют высшую надёжность эксплуатации. Дополнительным условием высочайшей ступени прочности считается снабжение применимых ограничений перенапряжения, так как трансформатор в процессе эксплуатации может быть подвергнут наиболее серьёзным перенапряжениям сообразно сопоставлению с критериями тестовых тестирований. Нужно выделить чрезвычайную значимость планирования и учёта всех типов перенапряжений, которые могут появиться в силовой системе. Для обычного исполнения предоставленного условия, необходимо сознание возникновения разных типов перенапряжения. Величина разных типов перенапряжений считается статистической переменной. Дееспособность изоляции выдерживать перенапряжения еще считается статистической переменной. [7]
4. Срок службы трансформаторов
Срок службы трансформатора может быть разделен на две категории:
Экономический срок службы - экономический срок службы заканчивается, когда капитализированная стоимость непрерывной работы существующего трансформатора превысит капитализированную стоимость доходов от эксплуатации этого трансформатора. Или экономический срок жизни трансформатора (как актива) заканчивается тогда, когда удельные затраты на трансформацию энергии с его помощью становятся выше удельной стоимости аналогичных услуг на рынке трансформации энергии. Параллельная работа трансформаторов нужна по очень простой причине. При малой нагрузке мощный трансформатор имеет большие потери холостого хода, поэтому вместо него подключают несколько трансформаторов меньшей мощности, которые отключаются, если в них нет необходимости. При параллельном подключении двух и более трансформаторов требуется следующее. Параллельно могут работать только трансформаторы, имеющие одинаковую угловую погрешность между первичным и вторичным напряжениями. Полюса с одинаковой полярностью на сторонах высокого и низкого напряжения должны быть соединены параллельно.
Трансформаторы должны иметь примерно тот же самый коэффициент передачи по напряжению. Напряжение полного сопротивления короткого замыкания должно быть одинаковым, в пределах ±10 %. Отношение мощностей трансформаторов не должно отклоняться более чем 1:3. Переключатели числа витков должны стоять в положениях, дающих коэффициент передачи по напряжению как можно ближе. Другими словами, это значит, что следует использовать наиболее схожие трансформаторы. Например, если известно, что нагрузка трансформатора на протяжении всего срока службы не превышала 50% номинальной, температура верхних слоев масла при этом была ниже допустимой на 30-40 °С и другие данные указывают на отсутствие опасных перегревов, то очевидно, что и через 30-40 лет эксплуатации термический износ незначителен и поэтому проведение дорогостоящих процедур для подтверждения этого факта не имеет смысла. Другое дело, когда нагрузка и другие параметры, определяющие процесс износа изоляции, близки к предельным значениям. В этом случае неточность исходных данных может существенно повлиять на корректность оценки степени старения изоляции.
Для повышения точности оценки в этом случае необходимо применение дополнительных косвенных методов. Наименее затратным из таких методов является определение содержания фурановых соединений в масле, которое теоретически хорошо согласуется со степенью полимеризации бумаги и соответственно со степенью ее старения. Однако, к сожалению, на содержание фурановых соединений в масле влияют и другие факторы, снижающие их концентрацию в масле (прежде всего разложение фурановых соединений в термосифонных фильтрах при наличии поглощенных силикагелем кислот). Тем не менее, высокое содержание фурановых соединений в масле является достаточным основанием для проведения отбора образцов изоляции с целью определения степени полимеризации бумаги.
Таким образом, при оценке степени старения изоляции в качестве косвенных показателей вполне можно использовать данные о диэлектрических характеристиках изоляции и масла. Однако для получения достоверной информации методика проведения этих измерений должна отличаться от закрепленной в действующей нормативной документации («Объем и нормы испытания электрооборудования»). Прежде всего, это касается условий отбора проб масла и проведения измерений диэлектрических характеристик изоляции. Для подтверждения предыдущих данных в табл. 1 приведены новые результаты измерений на трансформаторе, предельное состояние изоляции которого было подтверждено комплексом других измерений, в том числе и измерением степени полимеризации целлюлозы образцов, отобранных при ревизии активной части. Эти данные еще раз показывают, что измерения характеристик изоляции трансформаторов с большим сроком службы при относительно низких значениях температуры могут создать ложное представление о состоянии их изоляции. [5]
Заключение
Из суждений безопасности и для уменьшения массы изоляции в быту лучше применять не настолько огромные напряжения. Потому для более выгодной транспортировки электричества в электросети многократно используют трансформаторы: сначала для увеличения напряжения генераторов на электростанциях пред перевозкой электричества, а потом для снижения напряжения полосы электропередач по приемлемого для покупателей значения. Так как в электрической сети 3 фазы, для преображения напряжения используют трёхфазные трансформаторы, или категорию из 3-х однофазных трансформаторов, объединенных в схему звезды либо треугольника. У трёхфазного трансформатора сердечник для всех 3-х фаз совместный. Невзирая на высочайший КПД трансформатора (выше 99 %), в совсем массивных трансформаторах электросетей отличается крупная емкость в виде тепла (к примеру, для обычной мощности блока электростанции 1 ГВт на трансформаторе может выдаваться мощность по нескольких мегаватт).
Потому трансформаторы электросетей употребляют специальную систему остывания: трансформатор вмещается в баке, переполненном трансформаторным маслом либо особой негорючей жидкостью. Масло циркулирует перед действием конвекции либо принудительно меж баком и массивным радиатором. Для питания различных узлов электроприборов потребуются наиболее различные напряжения. К примеру, в телеке употребляются напряжения от 5 вольт для кормления микросхем и транзисторов, до 30 киловольт для питания анода кинескопа. Все данные напряжения традиционно получаются с поддержкою строчного трансформатора. В блоке питания индивидуального компьютера традиционно еще используется трансформатор, на который сервируется неустойчивый ток от особого контролируемого электрического генератора. С поддержкою обратных взаимосвязей выходное усилие поддерживается на нужном уровне. Блоки питания в приспособлениях, которые употребляют некоторое количество значительно разных напряжений, часто содержат трансформаторы со многими вторичными обмотками. В прошедшем сетевой трансформатор (на 50-60 Гц) был одной из самых тяжких подробностей почти всех устройств. Дело в том, будто линейные габариты трансформатора ориентируются передаваемой им мощностью, при этом как оказалось, будто прямолинейный величина сетевого трансформатора приблизительно пропорционален силы в ступени 1/4. Величина трансформатора разрешено убавить, если прирастить частоту переменного тока.
Потому в передовых блоках питания переменное усилие сети выпрямляют, а потом преобразуют в высокочастотные импульсы, которые сервируются на пульсирующий трансформатор, который преобразует их во все нужные напряжения. Разделительные трансформаторы (трансформаторная гальваническая развязка). Промежуточный провод электросети может обладать контакт с «территорией», потому при одновременном касании человеком фазового провода (а еще корпуса устройства с плохой изоляцией) и заземлённого предмета тело человека замыкает электрическую цепь, что создаёт угрозу поражения электрическим током. Если же устройство подключено в сеть через трансформатор, соприкосновение устройства одной рукою полностью безопасно, так как вторичная цепь трансформатора ни малейшего контакта с землёй никак не имеет.
Импульсные трансформаторы (ИТ). Главное использование содержится в передаче прямоугольного электрического импульса (очень крутой фронт и срез, условно неизменная амплитуда). Он работает для трансформации кратковременных видеоимпульсов напряжения, традиционно временами циклических с высокой скважностью. В основной массе случаев главное заявочное пожелание, предъявляемое к ИТ содержится в неискажённой передаче формы трансформируемых импульсов напряжения; при действии на вход ИТ напряжения той либо другой формы на выходе лучше получить импульс напряжения той же лично формы, однако, существовать может, другой амплитуды либо иной полярности. Измерительные трансформаторы. Используют для измерения совсем огромных либо совсем маленьких переменных напряжений и токов в цепях РЗиА.
Измерительно-силовые трансформаторы. Имеют обширное использование в схемах генераторов переменного тока маленькой и средней силы (до мегаватта), к примеру, в дизель-генераторах. Таковой трансформатор представляет собой замерный трансформатор тока с первичной обмоткой, включённой последовательно с перегрузкой генератора. Во вторичной обмотке снимается переменное напряжение, которое после выпрямителя сервируется на обмотку подмагничивания ротора. (Если генератор - трёхфазный, непременно используется и трёхфазный трансформатор).
Таким образом, достигается стабилизация выходного напряжения генератора - чем более перегрузка, тем сильнее ток подмагничивания, и напротив для передачи и распределения электрической энергии. В настоящие время для высоковольтных рядов электропередач используются силовые трансформаторы с масляным охлаждением напряжением 330, 500 и 750 кВ, мощностью по 1200-1600 МВ*А. Таковым образом снижаются потери энергии и сокращается расход цветных металлов. Трансформаторы, увеличивая усилие, автоматически уменьшают ток, потому передаваемая емкость остается постоянной, а потери в проводах полосы, пропорциональные квадрату силы тока, грубо ужимаются. Для данного строят подстанции, распределяющие электричество между группами потребителей (заводами, фабриками, поселками домами и др.). В прогрессивной электроэнергетике основную роль играют силовые трансформаторы, т.е. трансформаторы, служащие для преображения электрической энергии в электросетях и установках, принимающих и использующих ее.
Список использованной литературы
1. Основы теории цепей. Атабеков Г.И., Лань, С-Пб. - М.: Краснодар, 2006. -215 с.
. Электрические машины, Пиотровский Л.М., Л., «Энергия», 1972. - 421 с.
. Силовые трансформаторы. Справочная книга./ Под ред. Лизунова С. Д., Лоханина А.К. - М.: Энергоиздат 2004. - 458 с.
. Электрические машины: Трансформаторы: Учебное пособие для электромех. спец. вузов/ Сергеенков Б.Н., Киселёв В.М., Акимова Н.А.; Под ред. Копылова И. П.. - М.: Высш. шк., 1989. - 365 с.
. Электрические машины, Вольдек А.И. - Л., «Энергия», 1974. - 547 с.
. Электромагнитные расчеты трансформаторов и реакторов. Атабеков Г. И - М.: Энергия, 1981. - 197 с.
. Конструирование трансформаторов. Сапожников А.В - М.: Госэнергоиздат. 1959. - 645 с.
. Расчёт трансформаторов. Учебное пособие для вузов. Тихомиров П.М. - М.: Энергия, 1976. - 339 с.