6. Силовые трансформаторы на электростанциях.

6.1 Назначение силовых трансформаторов

Силовые трансформаторы предназначены для преобразования электроэнергии переменного тока с одного напряжения в другое.

На электростанциях они применяются в качестве блочных повышающих трансформаторов (на КЭС, АЭС, средних и мощных ГЭС), в качестве трансформаторов связи между распределительными устройствами разных напряжений и в качестве понижающих трансформаторов собственных нужд. В качестве блочных применяются двухобмоточные трансформаторы, в качестве трансформаторов связи, в зависимости от типа и схемы станции, могут применяться двухобмоточные, трехобмоточные или автотрансформаторы, в качестве трансформаторов собственных нужд могут применяться трансформаторы с расщепленной низкой обмоткой или двухобмоточные. Трансформаторы бывают однофазные (из них собирают трехфазные группы) и трехфазные.

Наибольшее распространение получили трехфазные трансформаторы и автотрансформаторы, так как потери в них на 12—15 % ниже, а расход активных материалов и стоимость на 20 — 25 % меньше, чем в группе трех однофазных трансформаторов такой же суммарной мощности.

Предельная единичная мощность трансформаторов ограничивается массой, размерами, условиями транспортировки.

На подстанциях также могут применяться двухобмоточные, трехобмоточные и автотрансфоматоры. Здесь они обычно являются понижающими трансформаторами.

6.2 Схемы и группы соединений обмоток трансформаторов.

Обмотки трансформаторов имеют обычно соединения: звезда — Y, звезда с выведенной нейтралью — Y и треугольник — Δ. Сдвиг фаз между ЭДС первичной и вторичной обмоток (Е₁ и Е₂) принято выражать условно группой соединений.

В трехфазном трансформаторе применением разных способов соединений обмоток можно образовать двенадцать различных групп соединений, причем при схемах соединения обмоток звезда — звезда мы можем получить любую четную группу (2, 4, 6, 8, 10, 0), а при схеме звезда—треугольник или треугольник—звезда — любую нечетную группу (1, 3, 5, 7, 9, 11).

Группы соединений указываются справа от знаков схем соединения обмоток. Трансформаторы на рис. 6.1 имеют схемы и группы соединения обмоток: Y/Δ-11; Y/Ύ/Δ-0-11; Y/Δ/Δ - 11 - 11.

Соединение в звезду обмотки ВН позволяет выполнить внутреннюю изоляцию из расчета фазной ЭДС, т.е. в раз меньше линейной. Обмотки НН преимущественно соединяются в треугольник, что позволяет уменьшить сечение обмотки, рассчитав ее на фазный ток . Кроме того, при соединении обмотки трансформатора в треугольник создается замкнутый контур для токов высших гармоник, кратных трем, которые при этом не выходят во внешнюю сеть, вследствие чего улучшается симметрия напряжения на нагрузке.

Рис. 6.1 Условное обозначение и схемы соединения обмоток трансформаторов: а – двухобмоточного; б – трехобмоточного; г - с расщепленной обмоткой низкого напряжения

6.3 Режимы нейтралей силовых трансформаторов

Соединение обмоток в звезду с выведенной нулевой точкой применяется в том случае, когда нейтраль обмотки должна быть заземлена. Эффективное заземление нейтрали обмоток ВН обязательно в трансформаторах 330 кВ и выше и во всех автотрансформаторах (подробнее ниже). Системы 110, 150 и 220 кВ также работают с эффективно заземленной нейтралью, однако для уменьшения токов однофазного КЗ нейтрали части трансформаторов могут быть разземлены. Так как изоляция нулевых выводов обычно не рассчитывается на полное напряжение, то в режиме разземления нейтрали необходимо снизить возможные перенапряжения путем присоединения ограничителей перенапряжений к нулевой точке трансформатора (рис. 6.2 ).

Рис.6.2 . Схемы заземления трансформаторов и автотрансформаторов:

а – трансформаторов 110 – 220 кВ без РПН; б – трансформаторов 330 – 750 кВ без РПН; в – трансформаторов 110 кВ с РПН; г – автотрансформаторов всех напряжений; д - трансформаторов 150 – 220 кВ с РПН; е – трансформаторов 330 – 500 кВ с РПН.

Нейтраль заземляется также на вторичных обмотках трансформаторов, питающих четырехпроводные сети 380/220 и 220/127 В. Нейтрали обмоток при напряжении 10—35 кВ не заземляются или заземляются через дугогасящий реактор для компенсации емкостных токов. Технические данные силовых трансформаторов и автотрансформаторов, их схемы и группы соединений определяются действующими ГОСТ и приводятся в каталогах и справочниках.