Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Информация стабилизатор напряжения у нас на сайте.

ТРАНСФОРМАТОРЫ

ТИПЫ И ПАРАМЕТРЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

На генераторных напряжениях ГЭС питаются только местные по-требители, в радиусе до 5 км. Передача энергии удаленным потребителям производится на повышенных напряжениях. Электроснабжение агрегатов крупных НС и соединение с энергосистемой обратимых агрегатов ГАЭС осуществляется на высоких напряжениях. Питание электроэнергией маломощных пристанционных потребителей, в том числе собственных нужд ГЭУ, включая электроснабжение оборудования и механизмов водного транспорта, требует понижения генераторного напряжения.

Для преобразования (трансформации) переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения применяются повышающие и понижающие трансформаторы. Трансформаторы выполняются двухобмоточными и трехобмоточными.

У двухобмоточных трансформаторов на общем сер-дечнике размещаются две обмотки — одна низшего напряжения (НН), с малым числом витков токопровода большого сечения, и другая — высшего напряжения (ВН), с большим числом витков проводов небольшого сечения. Отношение числа витков обмоток ВН и ИИ равно отношению напряжений при холостом ходе трансформатора. У трехобмоточных трансформаторов на общем сердечнике размещаются три обмотки, благодаря чему, подводя к трансформатору одно напряжение, например НН, можно получить два повышенных — среднее СН и высшее ВН. Между обмотками у двухобмоточных и трехобмоточных трансформаторов имеется только магнитная связь.

На станциях и подстанциях при напряжениях 150—750 кВ взамен трехобмоточных трансформаторов могут применяться также ав- т отрансформатор ы, у которых обмотка СН берется ответвлением от части обмотки ВН. Таким образом, между обмотками СН и ВН существует не только магнитная, но и электрическая связь. Автотрансформаторный принцип трансформации обладает значительными технико-экономическими преимуществами по сравнению с трансформаторным.

Выбор более мощных трансформаторов приводит к снижению расхода материалов и потерь энергии на 1 кВ А установленной мощности. Кроме того, при применении укрупненных трансформаторов уменьшается количество ячеек распределительных устройств.

Применяются трехфазные и однофазные трансформаторы, из которых комплектуются трехфазные группы. Трехфазные транс-форматоры дешевле групп из трех однофазных трансформаторов той же мощности и требуют меньшей площади для установки, эксплуатация их проще и дешевле. Резервные трехфазные трансформаторы не устанавливаются. Однофазные трансформаторы применяются при большой мощности, для которой трехфазиые трансформаторы не изготавливаются, или если условиями доставки на площадку строительства (габариты и грузоподъемность мостов, уклоны, радиусы закруглений и пр.) накладываются ограничения на транспортируемое оборудование. Для нескольких групп однофазных трансформаторов обычно предусматривается резервная фаза.

Применение трансформаторов с расщепленными обмотками НН позволяет комплектовать два (три) генератора в укрупненный блок с одним повышающим трансформатором, что, кроме экономической целесообразности, приводит к значительному ограничению токов короткого замыкания вследствие только магнитной связи между генераторами станции. Трансформаторы с расщепленными обмотками на стороне НН применяются и в схемах собственных нужд мощных станций.

В процессе эксплуатации возможны изменения нагрузки трансформаторов в значительных пределах, что сопровождается большими отклонениями повышенного напряжения от нормальных значений. Сохранение необходимого уровня напряжения в блочных схемах может достигаться регулированием возбуждения генераторов, но чаще применением трансформаторов со встроенным регулированием напряжения. Выпускаются трансформаторы с регулированием напряжения при снятой нагрузке (переключение ответвлений обмоток без возбуждения — ПБВ) и с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН).

Для РПН применяются также устанавливаемые в комплекте с главными трансформаторами — вольтодобавочные регулировочные трансформаторы (ВР), вольтодобавочные последовательные трансформаторы (ВП), автовольтодобавочные регулировочные трансформаторы (АВР).

Регулирование напряжения в больших пределах требуется для трансформаторов ГАЭС, где необходимо обеспечить нужные уровни напряжений при реверсивной работе трансформаторов.

В буквенных обозначениях типов трансформаторов первая буква Т — трехфазный, О — однофазный; вторая буква (одна или две) —система охлаждения: С — сухие транс-форматоры с естественным воздушным охлаждением без масла; СЗ — сухой, в защищенном исполнении; М — естественное масляное; Д — масляное с дутьем (искусственное воздушное); Ц — принудительная циркуляция масла через водяной охладитель; ДЦ — принудительная циркуляция масла через охладители, обдуваемые вентиляторами.

Далее следуют буквы: Т — трехобмоточный; Н — встроенное регулирование напряжения под нагрузкой (АН — автоматическое встроенное регулирование под нагрузкой); Р — с расщеплением обмотки низшего напряжения на две или три параллельные ветви: У — усовершенствованный, с усиленными вводами (для районов с загрязненной атмосферой); С — (в конце марки) — трансформатор собственных нужд (с повышенным значением щ); Г — грозоупорный; А — автотрансформатор (буква А ставится спереди, если автотрансформатор понижающий, обмотка НН вспомогательная, и в конце обозначения типа, если автотрансформатор повышающий, к обмотке НН подключены генераторы); К — (в конце марки) — с кабельным вводом; Э — (в конце марки) — для электрификации железнодорожного транспорта.

За буквенным обозначением типа через дефис (черточку) ставится дробь: в числителе— мощность, кВ-A; в знаменателе — напряжение, кВ.

Например: тип ТДЦГ-400000/220 - значит трехфазный, с системой охлаждения ДЦ, грозоупорный, мощностью 400 MB-А, на напряжение 220 кВ; тип ОЦТНГА- 167000/500 — значит однофазный повышающий автотрансформатор, с циркуляционной (масляно-водяной) системой охлаждения, с регулированием напряжения под нагрузкой, грозоупорный, мощностью (фазы) 167 MB-А, с обмоткой ВН класса 500 кВ.

На рис. 10-9 показан трансформатор ТЦ-630000/220. Полная масса трансформатора (без системы охлаждения) 374,2 т; транспортная масса — 300 т; активной части — 256,2 т; верхней (съемной) части бака — 22 т; масла, включая масло в системе охлаждения)"— 75 т.


Номинальные мощности силовых трансформаторов и автотрансформаторов в кВ-А принимаются по ГОСТ 9680—61, а именно: 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630. 1000, 1600, 2500, 4000, 6300, 10 000, 16 000, 25 000, 32 000, 40 000, 63 000, 80 000, 100 000, 125 000, 160 000, 200 000, 250 000, 320 000, 400 000, 500 000, 630 000, 800 000, 1 000 000. Применяются также 1 250 000 и 1 600 000 кВ-А.

Номинальные мощности однофазных трансформаторов и автотрансформаторов, пред-назначенных для работы в трехфазной группе, должны составлять одну треть этих номи-нальных мощностей. Для трехобмоточных трансформаторов, указанным значениям должна соответствовать мощность наиболее мощной его обмотки, для автотрансформаторов — проходная мощность электрически связанных между собой обмоток.

Потери энергии в современных трансформаторах невелики. КПД высок, он находится в пределах от 98,5 до 99,7 %.

Номинальные междуфазовые напряжения трансформаторов по ГОСТ 721—74 принимаются:

а) для первичных обмоток трансформаторов, присоединенных непосредственно к шинам генераторного напряжения электрических станций или соединенных непосредственно с генераторами в блочных схемах: 3,15; 6,3; 10,5; 13,8; 15,75; 18; 20; 21 кВ. Напряжения свыше 21 кВ допускаются по соглашению между заинтересованными орга-низациями;
б) для вторичных обмоток: 3,15 и 3,3; 6,3 и 6,6; 10,5 и 11,0; 21 и 22; 38,5; 121; 165; 242; 347; 525; 787 кВ.

В условных изображениях схем соединения обмоток трансформаторов вверху — схема обмотки ВН, в середине — СМ, внизу — НН, цифры через тире показывают угловое смеще-ние одноименных векторов вторичных напряжений по отношению к первичным (угол в 30° принимается за единицу).

У всех мощных трансформаторов (начиная с мощности 0,63 MB-А) обмотка НН соеди-няется в треугольник д для компенсации намагничивающих токов третьей гармоники.

Трансформаторы собственных нужд небольшой мощности, со вторичным напряжением 0,4/0,23 кВ изготовляются со схемой соединения звезда —звезда Y/Y- На стороне по-ниженного напряжения четырехпроводной системы нейтраль звезды заземляется наглухо.

СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Существуют следующие системы охлаждения трансформаторов:

1. Естественное воздушное охлаждение. Оно применяется для трансформаторов мощностью до 1600 кВ-А. Это сухие (С) трансформаторы без жидкой пожароопасной среды; они устанавливаются внутри зданий, плотин, на подземных установ-ках, в качестве трансформаторов собственных нужд.
2. Естественное масляное охлаждение (М). Тепло отдается в окружающий воздух конвекцией и излучением. Для лучшей теплоотдачи баки делаются реб-ристыми или трубчатыми. Баки мощных трансформаторов снабжаются радиаторами, иногда радиаторы монтируются на рядом стоящих шатровых рамах.
3. Система форсированного охлаждения (Д — дутье) масляных трансформаторов.¦Вентиляторы устанавливаются под радиаторами, иногда сбоку. Теп- лосъем увеличивается на 40—50 %, при прежних перепадах температур масла и воздуха. При снижении нагрузки на 50—60 % вентиляторы могут быть отключены.
4. Система охлаждения с принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители (ДЦ) применяется для трансформаторов большой мощности. Она целесообразна только для трансформаторов наружной установки.
5. Масляно-водяная циркуляционная (Ц) система охлаждения. Бак трансформатора не имеет радиаторов. Нагретое масло забирается центробежным насосом из верхней части бака трансформатора, прогоняется через внешний охладитель, после чего подается в иижшою часть бака. Охлаждение водой в охладителях. Маслоохладители гладкотрубные, вода течет по трубам, а масло зигзагообразным направлением в межтрубном пространстве с поперечным обтеканием труб. Давление масла должно быть несколько выше давления воды. Водяное охлаждение очень эффективно, охладители более компактны, чем в системе ДЦ.

Для мощных трансформаторов ГЭУ наиболее целесообразна система охлаждения типа Ц. Она обладает высокой эффективностью, надежностью, компактностью, небольшими габаритами и небольшой массой. Площадь, требуемая для установки трансформаторов много меньше, чем при системе ДЦ. Система охлаждения Ц признана самой дешевой, однако, так как на баках нет радиаторов, нельзя работать без принудительного охлаждения, даже при холостом ходе трансформаторов.

ТРАНСПОРТИРОВКА ТРАНСФОРМАТОРОВ

Трансформаторы к месту установки доставляются в основном же-лезнодорожным транспортом. При перевозке необходимо соблюдать железнодорожный габарит 0-4, с. 387—388.

Размеры ворот въезда на монтажную площадку должны обеспечивать провоз полностью собранного трансформатора. Высота машинного зала от пола монтажной площадки до верхнего положения. крюка крана и свободная площадь монтажной площадки обычно определяются условиями монтажа и демонтажа турбин и генераторов. Эти габариты должны быть также достаточными для возможности сборки, ревизии и ремонта трансформатора. В ряде случаев обеспечивается возможность подъема активной части из бака, перенос ее в сторону и установка на шпальной выкладке. Если трансформаторы имеют ниж-ний разъем бака, то поднимается и относится в сторону верхняя съемная часть бака с крышкой. Также необходимо обеспечить возможность установки вводов трансформатора. Довольно часто высота монт-ажной площадки оказывается невелика и тогда предусматривается люк в полу монтажной площадки. Прибывший для монтажа или ремонта трансформатор опускается краном машинного зала через люк в нижнее помещение. Снимается транспортировочная крышка (при ремонте смонтированная крышка трансформатора), поднимается активная часть, бак откатывается в сторону, активная часть опускается на шпальную выкладку. Аналогично выполняются операции у трансформаторов с нижним разъемом бака; при этом поднимается верхняя съемная часть бака с крышкой. Ревизия активной части может производиться и непосредственно внутри бака трансформатора, однако с соблюдением всех мер предосторожности.

С места установки на монтажную площадку и обратно трансформатор перемещается или на своих катках или на тележке. В первом случае для изменения направления движения трансформатор поднимается на домкратах и его катки поворачиваются в нужном направлении.

РАЗМЕЩЕНИЕ И УСТАНОВКА ГЛАВНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ (АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ)

Выбор месторасположения главных трансформаторов определяется двумя условиями: 1—при блочной схеме — как можно ближе к генераторам, при схеме со сборными шинами генераторного напряжения— как можно ближе к помещению сборных шин; 2 — удобной выкаткой и транспортной связью с монтажной площадкой станции или трансформаторной башней, где намечено производить монтаж и ремонт трансформаторов.

На низконапорных ГЭС главные трансформаторы обычно располагаются фронтом вдоль стены машинного зала со стороны НБ, над отсасывающими трубами. Трехфазные трансформаторы умещаются в пределах длины блока ГЭС. Предпочтительнее трансформаторы с масляно-водяной системой охлаждения, так как они не имеют радиаторов. Для групп однофазных трансформаторов длина блока может оказаться недостаточной, поэтому приходится располагать трансформаторы узкой стороной вдоль здания станции. Электрические соединения трансформаторов, расположенных со стороны НБ у стены здания ГЭС, сРУ высокого напряжения, размещенным на берегу, выполняются воздуш-ными перекидками через акваторию НБ.

На приплотинных ГЭС трансформаторы обычно размещаются фронтом вдоль стены машинного зала со стороны ВБ. При таком расположении провода высокого напряжения от трансформаторов приходится перекидывать через здание машинного зала или трассировать вдоль корпуса станции.

На деривационных ГЭС трансформаторы устанавливаются на анкерных опорах трубопроводов или выносятся на берег, где компонуются вместе с ячейками РУ высокого напряжения.

Трансформаторы напряжением 110 кВ и выше, мощностью 60 MB-А и больше должны устанавливаться на расстоянии, в свету, не менее 15 м друг от друга. При меньшем расстоянии необходимо предусматривать разделительные огнестойкие перегородки, с проходами не уже 1 м вокруг трансформатора. Для сохранения оборудования при авариях и пожарах и для предотвращения проникновения растекающегося горящего масла в соседние ячейки и в кабельные сооружения под трансформаторами устраиваются бетонированные маслосборные устройства — гравийные засыпки с бортовыми ограждениями, уклоны с закрытым стоком и т. п.

Если трансформаторы устанавливаются на конструкциях зданий (например, над отсасывающими трубами), под ними выполняются герметизированные перекрытия во избежание протечек масла в нижние помещения.

Масло сливается в специальные резервуары или колодцы, с последующей откачкой насосом. Нельзя допускать загрязнения маслом ливневых водотоков, оврагов, рек, прилежащих водоемов. Над мощными трансформаторами предусматриваются стационарные устройства для тушения пожара распыленной водой.

Высотная планировка на каждой станции должна обеспечивать возможность простой транспортировки смонтированных трансформаторов на место установки и обратно для ремонта. Перемещение трансформаторов по территории станции производится или на собственных поворотных катках, или на специальной тележке высотой 1 —1,2 м. При транспортировке на собственных катках для перемены направления движения трансформатор поднимается на домкратах (сначала одна сторона, потом другая) и катки поворачиваются. При транспортировке на собственных катках уровни фундаментов под трансформаторы, подъездных путей и пола монтажной площадки, или трансформаторной башни, должны быть одинаковыми. Если трансформатор перевозится на тележке, то уровень фундаментов под трансформаторы, а иногда и пола монтажной площадки (трансформаторной башни) выполняется приподнятым, относительно подъездных путей, на высоту транспортной тележки. Необходимо обеспечить возможность провоза трансформатора вдоль фронта их расположения, с учетом допустимых приближений к работающим трансформаторам и к проводам ВН.

В особо сложных .условиях компоновки, а также при установке трехобмоточпых трансформаторов или автотрансформаторов, иногда выполнение отводов воздушными проводами становится невозможным. В таких случаях выбираются трансформаторы с кабельными вводами. Они соединяются на высокой стороне маслонаполненными кабелями, чаще высокого давления, прокладываемыми в стальных трубопроводах.

Если размещение трансформаторов вдоль здания станции невозможно, приходится располагать их совмещенно с конструкциями РУ высокого напряжения. Кроме описанных, возможны и иные варианты размещения трансформаторов.

Регулмро вюч ные трансформаторы устанавливаются рядом с главными трансформаторами. Их размеры меньше, чем габариты главных трансформаторов. Если главные трансформаторы устанавливаются вдоль стены машинного зала, внутри помещений или под землей, установка вместе с ними регулировочных трансформаторов может быть затруднительна. Тогда желательно ограничиться встроенным регулированием.

Расположение трансформаторов на поверхности земли допускает комплектацию их вместе с регулировочными трансформаторами при соблюдении общих нормативов их взаимного расположения.

При подземном расположении машинного зала трансформаторы могут располагаться между агрегатами, против генераторов в нишах машинного зала, в нишах транспортного туннеля или на дневной поверхности земли (см. гл. 22). При подземном расположении имеют преимущества трансформаторы без радиаторов с масляно-водяной или криогенной системой охлаждения, снабженные кабельными вводами ВН. Для пожарной безопасности применяются трансформаторы без масла, заполненные, например, элегазом.

Д.С.Щавелев, Гидроэнергетические установки (гидроэлектростанции, насосные станции и гидроаккумулирующие электростанции), Л., 1981

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики