Распределительные трансформаторы 6(10)кВ ООО "МТК г. Одинцово.

Распределительные трансформаторы 6(10)кВ ООО "МТК г. Одинцово.

Силовые трансформаторы от ООО «МТК» является одним из важнейших элементов каждой электрической сети. Передача электрической энергии на большие расстояния от места ее производства до места потребления требует в современных сетях не менее чем пяти - шестикратной трансформации в повышающих и понижающих трансформаторах. По мере удаления от электростанции единичные мощности трансформаторов уменьшаются, аудельный расход материалов на изготовление трансформатора и потери, отнесенные к единице мощности, а также цена 1 кВт потерь возрастают. Поэтому одной из важнейших задач в настоящее время является уменьшение потерь энергии в распределительных трансформаторах класса напряжения 6(10) кВ, которые составляют наибольшую часть всего трансформаторного парка. В этих трансформаторах возникает основная масса потерь энергии, которая оплачивается потребителем по наиболее высокой цене.

В электрических сетях 0,4 кВ с большим удельным весом однофазных потребителей очень сложно равномерно распределить нагрузки по фазам, поскольку они включаются не зависимо друг от друга в разные моменты времени. Главной причиной увеличения потерь в таких сетях является несимметричная нагрузка, под действием которой значительно увеличиваются потери энергии в трансформаторе, и ухудшается качество выходного напряжения. Увеличение этих потерь и ухудшение качества отпускаемой энергии сильно зависят от применяемой схемы соединения обмоток трансформатора.

Несимметричный режим, схема соединения У/Ун

Оценим влияние однофазной нагрузки на работу трансформатора со схемой соединения У/Ун (рис. 1).

Рис.1. Однофазная нагрузка для трансформатора со схемой У/Ун.

Во вторичной цепи нагружена только одна обмотка и, следовательно, созданная вторичной обмоткой намагничивающая сила (н.с.) размагничивает только один стержень, но первичный ток, компенсирующий размагничивающее действие вторичной обмотки, протекать только по одной нагруженной фазе не может, это связано с отсутствием нейтрального провода на первичной стороне (ВН).

Первичный ток в различной степени протекает через все три обмотки ВН. Созданная им н.с. неравномерно распределяется между стержнями магнитопровода и не компенсируется в не нагруженных фазах - магнитное равновесие нарушено. Последствия этого нарушения сводятся к возникновению в трех стержнях магнитного потока рассеяния, направленного в одну сторону Фа3, Фb3, Фc3 (рис. 2). Он замыкается через масло, бак и дно трансформатора и нагревает его. Кроме того, магнитный поток рассеяния значительно увеличивает сопротивление магнитно неуравновешенной части первичной обмотки. Это приводит к неравномерному распределению первичного напряжения между обмотками. Но если первичные напряжения отличаются, то и вторичные напряжения не могут быть равными. Следствием всего этого является смещение нейтрали фазных э.д.с. первичной и вторичной обмоток, что приводит к значительным дополнительным активным потерям в трансформаторе.

Рис. 2. Фа3 , Фb3 , Фc3 - совпадающие по фазе магнитные потоки одинаково направлены в стержнях и поэтому вынуждены замыкаться через бак трансформатора.

Фа1 , Фb1 , Фc1 - магнитные потоки основной частоты.

Несимметричный режим, схема соединения У/Zн

Соединение обмоток в «зигзаг» применяется для более равномерного распределения нагрузки вторичных обмоток между фазами трансформатора, что позволяет даже при неравномерной нагрузке сохранять магнитное равновесие.

Для соединения вторичных обмоток (НН) трансформатора в схему «зигзаг», обмотка каждой фазы составляется из двух половин: одна половина расположена на одном стержне, другая - на другом (рис. 3). Данные половины обмотки включены встречно, т.е. конец x1 соединен с концом y2 и т.д. Начала a2, b2 и c2 соединены и образуют нейтраль. К началам a1, b1 и c1 присоединены линейные провода вторичной сети. При таком соединении э.д.с. обмоток, расположенных на разных стержнях, сдвинуты на 120°; векторная диаграмма э.д.с. вторичной обмотки показана на рис. 4.

Рис. 3. Схема соединения вторичных обмоток в «зигзаг».

Рис.4. Векторная диаграмма э.д.с. обмоток при схеме соединения «зигзаг».

Для того чтобы трансформатор со схемой соединения У/Zн имел аналогичные характеристики потерь холостого хода и потерь короткого замыкания, что и трансформатор со схемой соединения У/Ун, необходимо использовать большее количество материалов, поскольку соединение в «зигзаг» требует большего числа витков.Действительно, при последовательном соединении двух половин обмотки, расположенной на одном стержне, э.д.с. складываются алгебраически, т.е. в данном случае удваиваются. При соединении обмоток, расположенных на разных стержнях, э.д.с. складываются геометрически под углом 120° и дают э.д.с. в больше одной из них, т.е.э.д.с. не в 2-а, а всего в 1,732 раза больше. Следовательно, чтобы получить э.д.с. той же величины при соединении в «зигзаг», нужно на 15% больше витков, чем при соединении в звезду.

Рассмотрим работу трансформатора со схемой соединения У/Zн при однофазной нагрузке (рис. 5)