Электрические машины. Трансформаторы

1.

Электрические машины
г.Ханты-Мансийск,2020

2.

Электрическая энергия в промышленных масштабах не может передаваться в виде однофазного переменного тока. С этой
целью применяется трехфазный ток, а для его передачи используются трехфазные трансформаторы. Одним из способов
трансформации трехфазного тока служит применение трех однофазных трансформаторов.
Соединение первичных и вторичных обмоток в этих устройствах осуществляется в одну из трехфазных систем – звезду
или треугольник. Именно по этому принципу происходит работа мощных однофазных трансформаторов, которыми
оборудуются крупные электростанции. Их первичные обмотки соединяются с соответствующими фазами генераторов, а
вторичные обмотки, соединенные звездой, подключаются к соответствующим фазам линий электропередачи.

3.

Трансформация трехфазных токов и напряжений может быть произведена либо с помощью группы из
трех однофазных трансформаторов, либо с помощью трехфазного двухобмоточного трансформатора,
обмотки которого размещаются на общем магнитопроводе стержневой или бронестержневой конструкции
Трехфазный трансформатор является более экономичным, поэтому группу однофазных
трансформаторов применяют лишь в тех случаях, когда трехфазный трансформатор соответствующей
мощности не может быть использован из-за чрезмерно большой массы или габаритов.

4.

Соединения обмоток трансформаторов
Для силовых трансформаторов, согласно ГОСТ, установлены стандартные обозначения (маркировка)
начал и концов (выводов) обмоток и их ответвлений (отводов). В однофазном трансформаторе начало и
конец обмотки высшего напряжения (ВН) обозначают соответственно прописными латинскими буквами
А и X, а начало и конец обмотки низшего напряжения (НН)— строчными латинскими буквами а и х. При
наличии третьей обмотки с промежуточным (средним) напряжением (СН) начало и конец ее обозначают
соответственно Аm и Хm.
В трехфазном трансформаторе начала и концы обмоток ВН обозначают; соответственно А, В, С и X, Y,
Z; начала и концы обмоток СН— Аm, Bm, Cm и Хm, Ym, Zm, начала и концы обмоток НН — a, b, с, и х, у, z.
При этом чередование фаз А, В, С принято считать слева направо, если смотреть на трансформатор со
стороны отводов ВН.

5.

В сетях с напряжением 110 кВ и выше обычно применяют трансформаторы с соединением обмоток
Ун/Д. Это связано с тем, что при заземлении нулевой точки напряжение отводов ВН трансформатора и
проводов линии передачи относительно земли будет в 1,73 раз меньше линейного, что приводит к
снижению стоимости изоляции и облегчает борьбу с перенапряжениями.
В трансформаторах мощностью до 2500 кВА широко применяется соединение У/Ун, основным
достоинством которого является то, что по сравнению с соединением Д/Ун изготовление обмотки ВН
дешевле и технологичнее. Однако с точки зрения влияния высших гармонических и работы
трансформатора при несимметричных нагрузках предпочтительнее соединение Д/Ун, а там, где не
требуется вывод нулевой точки со стороны НН, — соединение У/Д. С аналогичной целью в
трансформаторах мощностью до 250 кВ-А используется соединение У/Z вместо У/Ун, хотя в этом
случае расход меди увеличивается.

6.

При трёхфазной трансформации только отношение фазных напряжений всегда приближённо равно отношению
витков первичной и вторичной обмоток. Отношение же линейных напряжений зависит от способа соединения
обмоток трансформатора.

7.

8.

9.

Группы соединений
При эксплуатации трансформатора, например при их параллельной работе, необходимо знать
относительный угол сдвига фаз между ЭДС обмоток высшего и низшего напряжений. Этот угол
понимается как угол между ЭДС обмоток высшего и низшего напряжений, измеренными на
одноимённых выводах. Для оценки угла сдвига фаз вводится понятие о группе соединения обмоток,
которая зависит от маркировкой выводов обмоток трансформатора, а у трехфазных трансформаторов —
еще и схемой соединения фаз между собой.
В зависимости от сдвига по фазе между линейными первичной и вторичной э.д.с. на одноименных
зажимах трансформаторы разделяются на группы соединений, причем каждую группу составляют
трансформаторы с одинаковым сдвигом по фазе между указанными э.д.с.
Для обозначения группы соединений выбирается ряд целых чисел от 0 до 11; здесь условно принято, что
единица соответствует 30° по аналогии с углами между минутной и часовой стрелками часов в 1, 2,..., 12 ч.
При определении группы соединений с вектором э.д.с. обмотки высшего напряжения нужно совместить
минутную стрелку, а с вектором э.д.с. обмотки низшего напряжения — часовую стрелку. Отсчет угла
производится от минутной стрелки к часовой по направлению их вращения.
Из всех возможных групп соединения трехфазных двухобмоточных трансформаторов
стандартизованы, согласно ГОСТ 11677—85, только две группы: О и 11—с выводом в случае
необходимости нулевой точки звезды или зигзага (У/Ун—О, Ун/Д-11, У/Zн-ll).
В однофазных трансформаторах возможны только две группы соединения: 0 и 6 изготовляются
однофазные трансформаторы только с соединением обмоток 1/1—0.

10.

Рассмотрим однофазный трансформатор у
которого известна маркировка начал и
концов обмоток высшего и низшего
напряжений, а так же направление намотки
обмоток на стержень магнитопровода.
Считаем ЭДС обмотки положительной,
если она действует от конца обмотки к её
началу. Поскольку обмотки
рассматриваемого однофазного
трансформатора сцепляются одним и тем
же магнитным потоком Ф ЭДС этих
обмоток будут действовать в одинаковых
направления, т.е. будут совпадать по фазе.
Если поменять маркировку одной из
обмоток трансформатора или изменить
направление одной из обмоток, тогда
изменится и направление одной из ЭДС,
что приведёт к тому, что ЭДС первичной и
вторичной обмоток будут в противофазе.

11.

Трансформаторы, имеющие одинаковые углы между ЭДС первичной и вторичной обмоток относятся к
одной и той же группе соединения, характеризующейся своим номером. Номер группы соединения
обмоток трансформатора определяется следующим образом: минутная стрелка совмещается с ЭДС
первичной обмотки трансформатора и устанавливается на цифре 0(12). Часовая стрелка совмещается с
ЭДС вторичной обмотки и сдвигается по ходу часовой стрелки относительно минутной на угол, равный
углу фазового сдвига между ЭДС первичной и вторичной обмоток. При этом она указывает на одно из
делений циферблата часов, цифра которого и является номером группы соединения трансформатора.
Таким образом, поскольку в однофазных трансформаторах угол между ЭДС первичной и вторичной
обмоток может быть равным только 0º или 180º, однофазные трансформаторы могут иметь только
группу соединения 0(12) или группу 6. Обозначается номер группы соединения однофазных
трансформаторов 1/1-0 или 1/1-6.

12.

Трёхфазные трансформаторы могут иметь любую из 12-ти групп соединения. При этом, для
определения номера группы соединения трёхфазного трансформатора используются вектора линейных ЭДС
первичной и вторичной обмоток. Обозначается номер группы соединения трёхфазного трансформатора
после обозначения схемы соединения его обмоток, например, Y/Y - 0 или Y/Y – 6.

13.

Круговой перемаркировкой обозначений выводов (без внутренних пересоединений) из группы 0
можно получить группу соединений 4 и группу соединения 8.
Для получения группы соединения 6 достаточно перенести нулевую перемычку внутри
трансформатора, изменяя начальную фазу фазной ЭДС вторичной обмотки на 1800.
Круговой перемаркировкой обозначений выводов фаз вторичной обмотки можно из группы
соединений 6 получить группы соединений 10 и 2

14.

Нечетные номера групп соединений обмоток получаются при соединении первичной и вторичной обмоток по
схеме Y/Δ .Если фазы вторичной обмотки соединить согласно схеме рис.1 линейная ЭДС Eab, являющаяся
одновременно фазной ЭДС вторичной обмотки, совпадает по направлению с фазной ЭДС фазы В первичной
обмотки, трансформатор в данном случае будет иметь группу соединения 11. Путём круговой
перемаркировки обозначений выводов вторичной обмотки получаются соответственно группы соединения
обмоток 3 и 7. Меняя местами обозначения начал и концов фазных обмоток можно осуществить переход от
группы соединения 11 к группе соединения 5 (рис.2) и, наконец, от 5-ой группы соединения обмоток путём
круговой перестановки выводов, можно перейти к группам соединения 9 и 1.

15.

Стандартизованы две группы соединения со сдвигом фаз 0 и 330° - У/У-0 и У/Д-11.
Определить группу соединений обмоток трансформатора можно одним из следующих методов:
прямым, двух вольтметров, моста и постоянного тока.

16.

17.

18.

МЕТОД ДВУХ ВОЛЬТМЕТРОВ. Он основан на объединении векторных диаграмм первичной и
вторичной ЭДС и измерении напряжений между соответствующими выводами с последующим
сравнением этих напряжений с расчетными. Принято объединять начала одноименных фаз обмоток
высшего и низшего напряжений (на практике объединяют выводы A и a).
Для проверки группы соединения обмоток необходимо определить напряжения на выводах B-b, C-c, а
затем сравнить полученные результаты с напряжениями, вычисляемыми по формулам, приведенным в
таблице
Группа соединения обмоток
У/У-0
У/Д-11
U Bb
U BC (K-1)
U BC / 3 (K2-K+1)
U Сc
U BC (K-1)
U BC / 3 (K2-K+1)

19.

Параллельная работа трансформаторов
Параллельное
соединение
трансформаторов
используется для достижения следующих целей:
Для
обеспечения
бесперебойного
энергоснабжения потребителей в случае аварии
и последующего ремонта трансформаторов;
Для
обеспечения
бесперебойного
энергоснабжения потребителей во время
обслуживания трансформаторов;
Для
обеспечения
возможности
работы
трансформаторов с максимальным КПД и
эффективного
построения
сетей
электроснабжения.

20.

Для включения трансформаторов на параллельную работу необходимо выполнение
следующих условий:
1. первичные и вторичные номинальные напряжения трансформаторов должны быть
соответственно равны, что практически сводится к требованию равенства
коэффициентов трансформации; ГОСТ 11677-85 допускает параллельную работу
трансформаторов при условии, что их коэффициенты трансформации отклоняются
не более чем на 0,5% от среднего арифметического значения.
2. трансформаторы должны иметь одну и ту же группу соединении;
3. напряжения короткого замыкания трансформаторов должны быть одинаковы;
Допускается иметь отклонение по напряжениям короткого замыкания, но не более
чем на 10% от среднего арифметического значения.
4. различие номинальных мощностей параллельно работающих трансформаторов
должно быть не более 3:1.

21.

Рассмотрим примеры использования параллельного включения при
нарушении условий параллельной работы:
1. Два одинаковых трансформатора включены параллельно, однако из-за
неправильного регулирования коэффициенты трансформации отличаются на
5%. Рассмотрим режим холостого хода и определим уравнительный ток при
условии, что UК= 10% и напряжение первичной обмотки равно номинальному.
UK%
U 1Í
0,1U1Í
100
Z kI Z kII
3I1Í
3I1Í
(k I k II )U1 0,05U H 0,05 3
I I I II
I H 0,433I H ,
0,1U H
Z kI Z kII
2 0,1
2
3I H
то есть уравнительный ток достигает почти половины номинального.
Суммируясь с током нагрузки, уравнительный ток вызовет перегрев
обмоток трансформатора и увеличение тепловых потерь.

22.

2. Два одинаковых по параметрам трансформатора, имеющих группы
соединения, отличающиеся на 1, включены параллельно. Рассмотрим режим
холостого хода и определим уравнительный ток при условии, что UК= 10% и
напряжение первичной обмотки равно номинальному.
В данном случае разность коэффициентов трансформации
k
следует определять как разность векторов вторичных ЭДС.
Угол между векторами 30 , следовательно k при единичной
ЕII
длине векторов ЭДС:
ЕI
k 2E cos 75 2 1 0,259 0,517
Дальнейшее аналогично предыдущему пункту:
(k I k II )U1 0,517U H 0,517 3
I I I II
I H 4,47 I H
0,1U H
Z kI Z kII
2 0,1
2
3I H
То есть уравнительный ток более чем в 4 раза превышает номинальный.

23.

3. Параллельно включены два одинаковых трансформатора, но у одного из
них напряжение короткого замыкания UkI=10%, а у другого UkII=20%.
Подключенная нагрузка по полной мощности равна сумме номинальных
мощностей трансформаторов. Уравнительный ток отсутствует, так как kI-kII=0.
0,2U H
Z kII
3I H
2
II I2
I2
I2
0
,
1
U
0
,
2
U
Z kI Z kII
3
H
H
3I H
3I H
0,1U H
Z kI
3I H
1
I II I 2
I2
I2
0,1U H 0,2U H 3
Z kI Z kII
3I H
3I H
таким образом первый трансформатор возьмет на себя 2/3 нагрузки и будет
перегружен.

24.

4. При включении на параллельную работу трансформаторов с сильно
отличающимися (более чем 3:1) номинальными мощностями с точки зрения
режима работы (при соблюдении остальных условий параллельной работы)
ничего ненормального не произойдет. Однако такая пара трансформаторов не
сможет выполнить ни одно из назначений параллельного включения, т.к.
трансформатор меньшей мощности не обеспечит работу потребителей при
выводе из работы большего трансформатора.
В практических расчетах для определения загрузки двух параллельно
работающих трансформаторов используют выражение:
SI
II
U
S
S HI
U
KII HI или
KII ,
S II
I II
U KI S HII
U KI
S HII
которое наглядно показывает, что нагрузка распределяется между
параллельно работающими трансформаторами прямо пропорционально их
номинальным мощностям и обратно пропорционально напряжениям короткого
замыкания.

25.

Регулирование напряжения на вторичной обмотке трансформатора.
Системы регулирования напряжения трансформаторов подразделяют на три основных типа.
1. Чисто механические системы регулирования напряжения:
а) ПБВ — регулирование без возбуждения с полным отключением трансформатора от первичной
и вторичной электрических сетей на интервал изменения коэффициента трансформации;
б) РПН — регулирование с переключением под нагрузкой контактными устройствами,
обеспечивающими ограничение тока в контурах регулирования и гашение дуги при переключениях
регулировочных ответвлений обмоток.
2.
Сочетание тиристорных и механических систем регулирования, обеспечивающих
непосредственное переключение регулировочных ответвлений обмоток основного силового
трансформатора или косвенное переключение через дополнительный вольтдобавочный
трансформатор (ВДТ).
3. Системы плавного бесконтактного регулирования:
а) дискретного типа;
б) с фазовым регулированием коэффициента трансформации;
в) с высокочастотной коммутацией регулировочных ответвлений обмоток силового
трансформатора.

26.

Регулировка напряжения с переключением без возбуждения (ПБВ). Применяется в силовых
трансформаторах небольшой и средней мощности для регулирования напряжения в диапазоне ±5 % относительно номинального. Как правило, регулирование напряжения осуществляется за счёт изменения
числа витков в обмотке высшего напряжения, так как ток в ее цепи меньше и поэтому отводы и
переключатель получаются более компактными. Кроме того, число витков обмотки высшего напряжения
больше, чем в обмотке низшего напряжения, вследствие чего регулирование напряжения может быть
выполнено более точно. Для регулирования напряжения предусматривается пять ответвлений: +5; +2,5; 0;
—2,5; —5 %.
Ответвления выполняют в наружном слое обмотки симметрично относительно середины ее высоты, так
как в этом случае в меньшей мере нарушается равномерность распределения магнитного поля рассеяния.
Неравномерность распределения поля рассеяния вызывает появление осевых электромагнитных сил,
которые могут привести к разрушению обмотки при коротком замыкании. Изменение числа витков обмотки
осуществляется при помощи располагаемого внутри бака трансформатора контактного переключателя,
имеющего систему неподвижных и движущихся контактов. К неподвижным контактам подсоединяются
ответвления от обмотки. Перевод переключателя из одного положения в другое осуществляется при помощи
рукоятки, устанавливаемой на крышке или стенке бака трансформатора.

27.

Регулирование напряжения под нагрузкой (РПН).
Трансформаторы с РПН, выпускаемые отечественной промышленностью, позволяют регулировать
напряжение в диапазоне ±9 - ± 16 %. Регулирование может осуществляться в шесть — девять ступеней.
При переходе с одной ступени на другую, для того чтобы не было разрыва тока, контакты применяемого
в этом случае переключающего устройства в промежуточном положении должны замыкать два соседних
ответвления (и часть обмотки, включенной между ними). Для ограничения тока короткого замыкания
здесь применяются более сложные переключающие устройства, содержащие резисторы или реакторы
(индуктивности).

28.

Автотрансформатор
Автотрансформатор представляет собой трансформатор, у которого обмотка низкого
напряжения является частью обмотки высокого напряжения.
У однофазного автотрансформатора всего одна
обмотка. В режиме холостого хода автотрансформатор
ничем не отличается от обычного трансформатора. В
режиме нагрузки по общей части витков протекает ток,
который равен разности токов (i1 – i2), т.к. вторичный ток
ослабляет магнитный поток в сердечнике (т.е.
соответствующий магнитный поток имеет знак,
противоположный знаку потока, создаваемого током
первичной обмотки).
Чаще всего автотрансформаторы изготавливают со
скользящим
контактом,
что
позволяет
плавно
регулировать выходное напряжение в широких пределах.
Примером
может
служить
лабораторный
автотрансформатор ЛАТР.

29.

Автотрансформаторы могут служить как для понижения, так и для повышения напряжения. Они
выполняются для небольших коэффициентов трансформации, не сильно отличающихся от единицы, и в этом
случае, как показано в дальнейшем, экономичнее в работе и требуют на изготовление меньше материалов, чем
обычные двухобмоточные трансформаторы на ту же номинальную мощность.
За номинальную мощность автотрансформатора принимается мощность Sн = U1нI1н = U2нI2н
автотрансформатор по массогабаритным показателям по сравнению с обычным силовым трансформатором
обладает следующими преимуществами:
1. Электромагнитная мощность меньше в ( 1 – 1/ n т)раз, т.е. сердечник по размерам меньше;
2. Ток в общей части обмотки меньше в ( 1 – 1/ n т) раз, т.е. обмотка выполнена из проводника меньшего
сечения;
3. КПД выше, а изменение напряжения при нагрузке меньше, то есть эксплуатационные характеристики
лучше.
В то же время автотрансформатор по сравнению с трансформатором обладает рядом недостатков, которые
ограничивают его применение:
1. Ток короткого замыкания больше в ( 1 – 1/ n т) раз.
2. Имеется возможность появления высокого напряжения на стороне низкого из-за электрической связи
между обмотками, что опасно для оборудования и обслуживающего персонала. Поэтому изоляция сети
низкого напряжения, питаемого через автотрансформатор, должна быть такой-же, как высокого.

30.

Именно поэтому автотрансформаторы применяются при n т< 2, когда удорожание изоляции сети низкого
напряжения окупается уменьшением потерь и массы автотрансформатора.
При использовании трехфазных автотрансформаторов его обмотки могут иметь те же соединения, что и
трехфазные трансформаторы. Безусловно, при этом схема соединения обмоток ВН и НН одинакова.
Наиболее распространенной схемой соединения обмоток трехфазных автотрансформаторов является
звезда, в которой треугольники первичных и вторичных линейных напряжений параллельны друг другу,
т. е. не имеют фазового сдвига.
При соединении обмоток трехфазного автотрансформатора треугольником, треугольники первичных и
вторичных напряжений имеют сдвиг по фазе, равный

31.

В сетях 500…110 кВ большое распространение получили трехобмоточные автотрансформаторы, у
которых две обмотки - ВН и СН связаны электрически, а обмотка НН не имеет электрической связи с
другими обмотками и используется для питания местной нагрузки.
Обозначение на схемах:
трехобмоточный
автотрансформатор
двухобмоточный
автотрансформатор
УН/УН/Д - 0 - 11
УН/УН - 0
Автотрансформаторы находят себе применение в качестве пусковых, для пуска больших синхронных
двигателей и короткозамкнутых асинхронных двигателей.

32.

Трехобмоточный трансформатор
Большие трансформаторы, устанавливаемые в начале или конце длинных линий электропередачи и иногда
на мощных промежуточных подстанциях, часто выполняются с тремя обмотками на каждую фазу, причем
одна из них обычно служит в качестве первичной, а две другие — в качестве вторичных Например, на
электрических станциях, от которых отходят две линии электропередачи, часто устанавливаются
трехобмоточные трансформаторы с первичным напряжением 10,5 кВ и вторичными напряжениями 121 и
38,5 кВ (для линий электропередачи).
Трансформаторы с тремя (и больше) обмотками малой мощности применяются также в радиотехнических
устройствах.
Трехобмоточный трансформатор заменяет собой два двухобмоточных трансформатора. Его применение,
очевидно, выгоднее, чем последних.
Если пренебречь током холостого хода, то можно написать, что сумма намагничивающих сил всех трех
обмоток равна нулю:
I 1w1 I 2 w2 I 3 w3 0
I 1 I 2 I 3 0,

33.

w2
I I2
w1
'
2
w3
I I3
w1
'
3
― токи второй и третьей обмоток, приведенные к числу витков
первой обмотки.
Пусть первая обмотка будет первичной, а вторая и третья — вторичными, получаем:
I 1 ( I 2 I 3 ),
т. е. первичный ток равен не арифметической, а геометрической сумме приведенных вторичных токов
(взятой с обратным знаком). Учитывая это равенство, а также то, что вторичные обмотки обычно не
имеют одновременно и длительно полной нагрузки, номинальная мощность первичной обмотки
берется меньше суммы номинальных мощностей обеих вторичных обмоток.

34.

Различают трансформаторы с несколькими первичными и одной вторичной обмоткой, с одной
первичной и несколькими вторичными обмотками, а так же трансформаторы имеющее несколько
первичных и несколько вторичных обмоток.

35.

36.

Специальные виды трансформаторов
Измерительные трансформаторы – служат для
включения измерительных и защитных приборов,
когда приборы не могут быть включены
непосредственно в цепь, в которой необходимо
измерить электрические величины.
В электроустановки до 380В и выше измерительные
приборы включают в цепь через измерительные
трансформаторы . Это делается по условиям
безопасности наблюдения за показаниями приборов и
их обслуживания, так из-за возможности применения
легких и дешевых измерительных приборов,
изготовленных на малый ток (5А) и малое напряжение
(100В). Изготовление измерительных приборов
рассчитанных на большие токи, с изоляцией на
высокое напряжение нецелесообразно по
конструктивным соображениям: такие приборы были
бы громоздки, неудобны и дороги.

37.

Трансформаторы напряжения ( режим близкий к ХХ)– представляет собой обычные понижающие
трансформаторы малой мощности, изготавливают их одно- и трехфазными на первичное (высшее)
напряжение 0,38; 0,66; 3;6;10 кВ и выше. Вторичное (низшее) напряжение на которое включают ИП и
приборы защиты у всех ТН = 100В. ТН, служат для питания катушек напряжения ИП. Шкала ИП,
предназначенных для работы от ТН, градуируется таким образом, чтобы прибор давал сразу истинные
показания измеряемой величины. (н-р стрелка вольтметра предназначенного для измерения напряжения в РУ
10кВ через ТН 10000/100В, показывает на шкале прибора 10000В, в то время как на зажимах прибора
напряжение будет всего 100В. Шкала такого вольтметра градуируется с учетом п т = 10000/100
Т.к. сопротивление вольтметра велико, то во вторичной обмотке течёт небольшой ток, и можно
считать, что трансформатор напряжения работает в режиме холостого хода, т.е. изменения вторичного
напряжения пропорциональны изменениям первичного при постоянном коэффициенте трансформации.
Выводы трансформатора обозначают следующим образом: выводы первичной обмотки – А, Х, вторичной
– а, х. Все трансформаторы напряжения изготавливаются таким образом, чтобы номинальное напряжение
вторичной обмотки было равно 100 вольт. Один зажим вторичной обмотки и стальной корпус
трансформатора обязательно заземляют. Конструктивно трансформаторы напряжения похожи на
маломощные силовые трансформаторы.

38.

ТН для внутренней установки 3; 6 и 10 кВ, изготавливают типов: НОЛ, НОЛТ, 3НОЛТ, НТЛ,
НТЛТ.
Буквы обозначают:
Н – трансформатор напряжения
О – однофазный
Л – с литой изоляцией из эпоксидной смолы
Т (последняя) – трехобмоточный
Т (вторая) – трехфазный
З – с одним заземленным выводом ВН.
К буквенному обозначению добавляется через дефис напряжение на первичной стороне в
кВ.
Изготавливают также масляные ТН типов НОМ, НТМК, НТМИ
М – масляный
К – с компенсационной обмоткой
И – пятистержневой.

39.

Трансформатор тока ( режим близкий к КЗ) – первичная обмотка включается в цепь измеряемого тока
последовательно. Она имеет малое число витков, а при большом токе ( выше 600А) – всего один виток.
Вторичная обмотка служит для питания токовых катушек ИП амперметра, ваттметра, счетчиков и приборов
защиты. Она имеет большое число витков. При работе ТТ цепь его вторичной обмотки всегда замкнута на
катушки ИП, или замкнута накоротко. В противном случае на разомкнутой вторичной обмотки ТТ появится
большое напряжение опасное для жизни обслуживающего персонала и для изоляции измерительных цепей.
ТТ – для внутренней установки изготавливают различных типов: катушечные, проходные, шинные и др. В
РУ 6 и 10 кВ применяются проходные ТТ типов ТПЛ и ТПОЛ. В установках большей мощности применяют
ТТ с литой изоляцией, шинного типа ТШЛО и ТШЛ, в установках до 3 кВ применяют катушечные ТТ с
литой изоляцией ТКЛ-3 от 5 до 600А
Т – трансформатор тока
П – проходной
Л – с литой изоляцией
О – одновитковой первичной обмоткой
О (последняя) – опорный
Ш – шинного типа
ТТ – для внутренней установки, изготавливают на первичный номинальный ток от 10 до 10000 А,
номинальный вторичный ток у всех ТТ равен 1 или 5А.

40.

У трансформатора тока первичная обмотка обозначается Л1 и Л2, а вторичная – И1 и И2. Один и тот
же трансформатор можно использовать для подключения нескольких приборов, но желательно, чтобы
их было не больше двух. Трансформатор тока не только расширяет пределы измерения, но и
гальванически отделяет первичную цепь от вторичной, изолируя тем самым прибор от высоких
напряжений сети. Один из выводов вторичной обмотки заземляют. Трансформаторы тока
изготавливают таким образом, чтобы номинальный ток вторичной обмотки составлял 5 А.
NB! Вторичную обмотку работающего трансформатора нельзя размыкать и оставлять
разомкнутой. Она всегда должна быть замкнута на прибор или закорочена.
При разомкнутой вторичной обмотке магнитный поток в сердечнике обусловлен лишь большим
первичным током, а не разностью потоков первичного и вторичного токов. Это может создать во
вторичной обмотке высокое напряжение опасное для жизни. Конструктивно трансформаторы тока
выполняются по-разному. Наиболее удобный переносной трансформатор тока – измерительные
клещи. Это трансформатор с разъёмным сердечником, смонтированным в одном корпусе с
амперметром.

41.

42.

Конструкция элегазовых трансформаторов
Эскизы строения элегазовых трансформаторов большой мощности в Японии. Тип А (а): 1 —
охладитель; 2 — распределитель охлаждающей жидкости; 3 — смесь элегаза и паров охлаждающей
жидкости; 4 — компрессор; 5 — баллон с газом; 6 — магнитопровод; 7— обмотка; 8 — охлаждающая
жидкость (PFC); 9— насос. Тип В (б): 1 — элегаз; 2 — магнитопровод; 3 — охлаждающая панель; 4 —
регулятор давления; 5 — листовая обмотка; 6 — насос; 7— теплообменник; 8 — возврат охладителя; 9 —
бак. Тип С (в): 1 — бак; 2— элегаз; 3— распределительная мембрана; 4— охлаждающая жидкость (PFC); 5
— охладитель; 6— обмотка; 7— изоляционный цилиндр (стенка сосуда); 8— магнитопровод; 9— насос.

43.

Тип
Тип трансформатора и
обмотки
Изоляция
А
С потоком охлаждающей
жидкости сверху вниз
(рис. а)
В
С раздельным
охлаждением (рис. б)
Броневой
Стержневой с листовыми
обмотками
Элегаз (4 кгс/см2).
Витковая изоляция —
синтетическая пленка
Охлаждение
Элегаз + перфторуглерод
(2 кгс/см2). Витковая
изоляция —
синтетическая пленка
Принудительная
циркуляция жидкости перфторуглерода в
охладительных каналах
между катушками
Параметры
трансформатора
Трехфазный 275 кВ, 300
MB-А с РПН
Принудительная
циркуляция жидкости
перфторуглерода в
охладительных панелях в
обмотке
Трехфазный, 275 кВ, 300
MB • А, с регулировочным
трансформатором в
нейтрали
С
С заполнением
жидкостью внутреннего
бака с активной частью
(рис. в)
Стержневой с дисковыми
обмотками
Элегаз (3,5 кгс/см2).
Изоляция обмотки — PFC.
Витковая изоляция —
синтетическая пленка
Принудительная
циркуляция жидкости
перфторуглерода в
изоляционном отсеке
(магнитопровод и обмотки
в перфторуглероде)
Трехфазный, 275 кВ, 250
MB-А с РПН

44.

Физические свойства элегаза, воздуха и масла
Элегаз
Воздух
Масло
Характеристики
0 кгс/см2
1,2 кгс/см2
0 кгс/см2
Плотность, кг/см3
6,15
13,48
1,205
866
Вязкость, м2/с
0,153- 10"4
0,157- 10~4
0,188- 10"4
0,0314
Динамическая вязкость, м3/с
0,0249- 10~4
0,0116- 10"4
0,156- 10"4
0,363- 10~4
Тепловая
0,0115
0,0126
0,0221
0,106
0,144
0,145
0,246
0,452
Число Прандтля
0,669
0,669
0,735
482
Диэлектрическая
1
1
1
2,3
Около 1/2
Около 1
Около 1/4
1
Около 1/440
Около 1/200
Около 1/140
1
Около 1/15
Около 1/7,5
Около 1/33
1
проводимость,
ккалДм • ч • °С)
Удельная
теплоемкость,
ккалДкг- ч • °С)
постоянная
Электрическая
прочность
(относительное значение)
Отношение
теплоемкостей
равных объёмов
Отношение
теплопроводности
потоков
с
для
одинаковой
скоростью
Горючесть
негорючее
горючее
Разлагаемость
Не разлагается в присутствии кислорода
Окисляется

45.

Основным значимым для трансформатора различием элегаза и масла является теплопередающая
способность на единицу объема. Например, при рабочем давлении газа 1,2 кгс/см2 теплопередающая
способность элегаза составляет 1 /200 от масла (плотность 1/65, удельная теплоемкость 1/3).
Для обеспечения требуемого отвода тепла в элегазовых трансформаторах должна быть более
совершенная система охлаждения. Например, охлаждающие каналы в обмотках должны увеличить
циркуляцию газа, а изоляция провода должна быть выполнена из высокотемпературного изоляционного
материала, такого как PET (полиэтилен телефтолат) или PPS (полиэтилен сульфид).
Элегазовые трансформаторы без принудительной циркуляции может иметь мощность до 30 MB-А. Для
элегазового трансформатора большей мощности требуется принудительная циркуляция. При мощности
более 100 М В • А становится трудно охлаждать обмотку только газом. В этих случаях необходимо
прибегать к охлаждению обмоток жидкостью, например, перфторуглеродом. В таблице приведены
основные характеристики перфторуглерода, который помимо хорошей теплопередающей способности
имеет также хорошие изоляционные свойства.
На начальных стадиях разработок, применялось охлаждение с помощью испарения перфторуглерода на
обмотках. С таким охлаждением были созданы трансформаторы мощностью от 20 до 40 MB • А.

46.

Характеристики фтороуглерода и минерального масла
Характеристики
Перфторуглерод
Минеральное
масло
Температура вспышки, °С
нет
130
Температура кипения, °С
100
280-450
Плотность, г/см3
1,76
0,87
Кинематическая вязкость, сСт при 25 °С
0,8
7,5
Удельная теплоемкость, кал/г, при 25 °С
0,25
0,45
Тепловая проводимость, ккалДм • ч • °С)
0,05
0,11
Диэлектрическая постоянная
1,86
2,2
Электрическая прочность, кВ/2,5 мм
60
60
Растворимость элегаза, мл/мл, при 25 °С
7,7
0,3

47.

Преимущества элегазовых трансформаторов
Первым и основным преимуществом элегазовых трансформаторов
является их полная пожаробезопасность. Кроме того, они имеют следующие преимущества но
сравнению с маслонаполненными трансформаторами, устанавливаемыми в закрытых помещениях и под
землей:
· Отпадает необходимость в противопожарном оборудовании и аварийной емкости для масла.
· Отпадает необходимость в защитном ограждении (стенках) для защиты другого оборудования.
· Охладители могут быть установлены значительно выше самого трансформатора.
· Уменьшенный вес благодаря отсутствию масла
· Сниженный уровень шума по сравнению с маслонаполненными трансформаторами.
Эти преимущества позволяют уменьшить размеры подстанции или помещения и снизить стоимость.
Недостатком является меньшее значение тепловой постоянной времени по сравнению с маслонаполненными
трансформаторами. Поэтому допустимая длительность перегрузок меньше.

48.

Номенклатура силовых трансформаторов.
Номер габарита
Диапазон мощностей, кВА
Класс напряжения, кВ
I
До 100
До 35
II
Свыше 100 до 1000
До 35
III
Свыше 1000 до 6300
До 35
IV
Свыше 6300
До 35
V
До 32000
Свыше 35 до 110
VI
Свыше 32000 до 80000
До 330
VII
Свыше 80000 до 200000
До 330
VIII
Свыше 200000
До 330
Независимо от мощности
Свыше 330
Независимо от мощности для ЛЭП постоянного
Независимо от напряжения
тока

49.

Структурная схема условного обозначения трансформатора
Буквенная часть условного обозначения должна содержать обозначения в следующем порядке:
Климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ
15150-69
Класс напряжения стороны ВН, кВ
Номинальная мощность трансформатора, кВА
Буквенная часть обозначения типа согласно п. 2
Для автотрансформаторов при классах напряжения стороны СН или НН 110 кВ и свыше после
класса напряжения стороны ВН через черту дроби указывают класс напряжения стороны СН или НН.

50.

Условное обозначение различных типов трансформаторов включает в себя:
1) буквенное обозначение, характеризующее число фаз, вид охлаждения, число
обмоток и вид переключения ответвлений. Кроме вышеуказанных обозначений
стандартами и техническими условиями на отдельные виды исполнений
трансформаторов могут предусматриваться дополнительные буквенные обозначения,
характеризующие специальные особенности данного типа трансформатора;
2) обозначение номинальной мощности и класса напряжения;
3) обозначение года выпуска рабочих чертежей трансформаторов данной
конструкции; указываются последние две цифры;
4) обозначение климатического исполнения и категории размещения по ГОСТ 1515069.

51.

2 Буквенная часть условного обозначения
Буквенная часть должна соответствовать следующему порядку обозначений:
А - автотрансформатор;
О или Т - однофазный или трехфазный трансформатор;
Р - расщепленная обмотка НН;
буквы условного обозначения видов охлаждения - по таблице 1 настоящего стандарта;
З - трансформатор с естественным масляным охлаждением или с охлаждением негорючим жидким
диэлектриком с защитой при помощи азотной подушки без расширителя;
Л - трансформатор с литой изоляцией;
Т - трехобмоточный трансформатор (для двухобмоточного трансформатора букву не указывают);
Н - трансформатор РПН;
С - трансформатор собственных нужд электростанций.
А.3. В НД на конкретные трансформаторы могут быть предусмотрены дополнительные буквенные
обозначения после букв, перечисленных выше.
А.4. Для трансформаторов с разными классами напряжения обмоток ВН допускается применять
одинаковые условные обозначения, если эти трансформаторы различаются лишь номинальными
напряжениями. В этом случае указывают наибольший из классов напряжения обмотки ВН.

52.

Система охлаждения
Условное
обозначение
Сухие трансформаторы
Естественное воздушное при открытом исполнении
Естественное воздушное при защищенном исполнении
Естественное воздушное при герметичном исполнении
Воздушное с принудительной циркуляцией воздуха
С
СЗ
СГ
СД
Масляные трансформаторы
Естественная циркуляция воздуха и масла
Естественная циркуляция воздуха и принудительная циркуляция масла с ненаправленным потоком масла
М
Д
МЦ
Естественная циркуляция воздуха и принудительная циркуляция масла с направленным потоком масла
НМЦ
Принудительная циркуляция воздуха и масла с ненаправленным потоком масла
ДЦ
НДЦ
Ц
НЦ
Принудительная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла
Принудительная циркуляция воздуха и масла с направленным потоком масла
Принудительная циркуляция воды и масла с ненаправленным потоком масла
Принудительная циркуляция воды и масла с направленным потоком масла
Трансформаторы с негорючим жидким диэлектриком
Естественное негорючим жидким диэлектриком
Негорючим жидким диэлектриком с принудительной циркуляцией воздуха
Негорючим жидким диэлектриком с принудительной циркуляцией воздуха и с направленным потоком жидкого диэлектрика
Н
НД
ННД

53.

ТМ-100/10-У1 — трехфазный двухобмоточный трансформатор с естественным масляным охлаждением,
номинальная мощность 100 кВА, класс напряжения 10 кВ, для районов с умеренным климатом, установка на
открытом воздухе.
ТСЗ-100/10-75УЗ — трехфазный сухой трансформатор защищенного исполнения, номинальная
мощность 100 кВА, класс напряжения 10 кВ, конструкция 1975 г., для районов с умеренным климатом,
установка в помещениях с естественной вентиляцией.
ТРДНС-40000/35 -Т1 — трехфазный двухобмоточный трансформатор с расщепленной обмоткой НН, с
принудительной циркуляцией воздуха в системе охлаждения, с РПН, для собственных нужд электростанций,
номинальная мощность 40 MBА, класс напряжения 35 кВ, тропического исполнения, для наружной
установки.
АТДЦНТ-125000/220/110-98У1 — трехфазный трехобмоточный автотрансформатор с принудительной
циркуляцией масла и воздуха в системе охлаждения, с РПН, номинальная мощность 125 MBА, с обмоткой ВН
напряжением 220 кВ и обмоткой СН напряжением 110 кВ, конструкция 1998 г., для районов с умеренным
климатом, для наружной установки.
ТЦ250000/500-ХЛ1 — трехфазный двухобмоточный трансформатор с принудительной циркуляцией масла
и воды в системе охлаждения, номинальная мощность 250 MBА, класс напряжения 500 кВ, для районов с
холодным климатом, для наружной установки.
ОДЦНГТ-175000/750-У1 — однофазный трансформатор с принудительной циркуляцией масла и воздуха
в системе охлаждения, с РПН, для линий передачи постоянного тока, номинальная мощность 175 MBА, класс
напряжения 750 кВ, для районов с умеренным климатом, для наружной установки.

54.

Полная мощность, на которую рассчитан трансформатор, называется номинальной. Все другие величины, которые
характеризуют его работу при этой мощности, также называются номинальными. Основные номинальные величины
указываются в паспортной табличке (на щитке). Силовые масляные трансформаторы обычно имеют щитки со
следующими данными:
1) мощность трансформатора, выраженная в вольт-амперах (ВА) или киловольт-амперах (кВА);
2) междуфазные (линейные) напряжения каждой обмотки в вольтах (В) или киловольтах (кВ) на основных выводах и
ответвлениях;
3) линейные токи в амперах (А) при номинальной мощности;
4) частота;
5) число фаз;
6) схема и группа соединения обмоток;
7) напряжение короткого замыкания, характеризующее падение напряжения в обмотках;
8) режим работы, указывающий, рассчитан ли трансформатор в отношении нагрева на длительную или
кратковременную работу при номинальной мощности;
9) способ охлаждения.
Кроме того, на щитке указываются данные, необходимые для монтажа и эксплуатации трансформатора: полная масса
трансформатора; масса масла;
масса “выемной” (активной) части трансформатора, а также тип трансформатора, название завода-изготовителя, год
выпуска и др.
К нормируемым параметрам трансформатора относятся: потери холостого хода, ток холостого хода, потери короткого
замыкания и др.