Справочник по проектированию электрических сетей - И. Карапетян

5.3.4. Режим работы автотрансформаторов

Для АТ характерны следующие основные режимы работы:

1. Режимы ВН — СН и СН — ВН являются чисто автотрансформаторными режимами. В этих режимах может быть передана полная номинальная мощность АТ.

2. Режимы ВН — НН и НН — ВН являются чисто трансформаторными и позволяют осуществлять передачу мощности, равной мощности обмотки НН.

3. Режимы СН — НН и НН — СН являются чисто трансформаторными и позволяют осуществлять передачу мощности, равной мощности обмотки НН.

4. Комбинированные трансформаторные и автотрансформаторные режимы ВН — СН и одновременно ВН — НН, а также СН — ВН и одновременно НН-ВН. Если нагрузка на стороне НН отсутствует, то эти режимы переходят в автотрансформаторные ВН — СН и СН — ВН. При возрастании нагрузки в обмотке НН должна соответственно снижаться мощность на стороне СН, чтобы последовательная обмотка не перегружалась.

Нагрузка (перегрузка) АТ в трехобмоточном режиме определяется по току наиболее нагруженной обмотки, причем контролируются как линейные токи, так и ток общей обмотки.

Загрузка общей обмотки определяется как отношение фактического тока к ее наибольшему длительно допустимому току, указанному в паспорте.

Ниже приводятся значения наибольшего допустимого тока в общей обмотке АТ нового поколения.

5.3.5. Трансформаторы с расщепленными обмотками

Трансформаторы с расщепленными обмотками — трансформаторы, у которых одна из обмоток разделяется на две или большее число гальванически не связанных частей. Суммарная номинальная мощность этих трансформаторов равна номинальной мощности трансформатора, а напряжения КЗ относительно другой обмотки практически равны, так что эти части допускают независимую нагрузку или питание. Такие обмотки, обычно обмотки НН, называются расщепленными. При КЗ в цепи одной из частей расщепленной обмотки в других обмотках трансформатора возникают токи и напряжения существенно меньшие, чем в таком же трансформаторе с нерасщепленной обмоткой НН.

Преобразование переменного напряжения и тока, его повышение или понижение более экономично может быть осуществлено путем применения АТ. В отличие от трансформатора в АТ для преобразования напряжения используется не только магнитная связь обмоток, но и их прямое или встречное соединение.

На преобразование напряжения при помощи АТ затрачивается меньше активных материалов, чем на преобразование, осуществляемое при помощи трансформаторов. Это снижает также потери мощности и электроэнергии.

5.3.6. Регулирование напряжения трансформаторов

В соответствии с ГОСТ 11677—85 и стандартами на трансформаторы различных классов напряжений и диапазонов мощностей большинство силовых трансформаторов выполняются с регулированием напряжения, которое может осуществляться либо без возбуждения, т. е. при отключенном трансформаторе (ПБВ), либо под нагрузкой без перерыва электроснабжения потребителя (РПН).

ПБВ не может обеспечить встроенное регулирование напряжения, так как нагрузка и, следовательно, напряжение могут меняться в течение суток, а осуществлять переключения с такой частотой заведомо невозможно.

ПБВ применяется в трансформаторах малой и средней мощности на напряжения 6, 10 и реже 20 и 35 кВ, а также для переключения на стороне СН мощных трансформаторов, у которых обмотки ВН переключаются под напряжением.

Регулировочные ответвления размещаются, как правило, у трансформаторов на стороне ВН (в нейтрали ВН), а у АТ — на стороне СН (в линии СН) или в общей части гальванически связанных обмоток (в «нуле»).

Выбор схемы регулирования напряжения определяется рядом факторов: классом напряжения, числом фаз, коэффициентом трансформации и др.

Так, все трехфазные АТ 220/110 кВ, 330/110-150 кВ и однофазные АТ 500/220 кВ выполняются с регулированием напряжения в линии СН 110–150—220 кВ. Эта схема регулирования в линии СН имеет очевидные преимущества по расходу материала, потерям и качеству регулирования.

Схемы регулирования в нейтрали применяются в том случае, когда применение схем регулирования напряжения в линии СН технически невыполнимо или значительно усложнено. В трехфазном АТ 250000/500/110, в однофазных АТ 417000/750/500 и АТ 333 0 00/ 750/330 применяется схема регулирования в нейтрали.

Преимуществом схемы регулирования в нейтрали является существенное упрощение конструкции АТ и повышение его надежности. Однако вследствие «связанного» регулирования обмоток ВН и СН при изменении напряжения на ВН имеют место изменения напряжения на обмотке НН.

Все блочные трансформаторы выполняются без регулирования напряжения, кроме трансформаторов 220 кВ мощностью 80—200 МВ А, где предусматривается ПБВ ±2×2,5 %. В трансформаторах, работающих в блоке с генераторами, напряжение регулируется изменением возбуждения генератора.

Из соображения надежности АТ 1150 кВ АОДЦТ— 667/1150/500 выполняются без встроенного РПН.

Для принудительного перераспределения потоков мощности между параллельно работающими линиями электропередачи 750 и 330 кВ в АТ АОДЦТН—333000/750/330 было внедрено поперечное регулирование напряжений, т. е. изменение фазового угла между фазными напряжениями обмоток ВН и СН. Поперечное регулирование в АТ осуществляется за счет подключения в нейтрали регулировочной обмотки трансформатора поперечного регулирования (табл. 5.28).

Необходимые уровни напряжения в сети не всегда можно обеспечить с помощью только одних трансформаторов и АТ со встроенным регулированием напряжения. В тех случаях, когда электроснабжение осуществляется одновременно от обмоток АТ СН и НН, бывает необходимо осуществлять регулирование напряжения в сетях обоих напряжений. Для этой цели служат линейные регулировочные агрегаты. Их установка также позволяет осуществить регулирование без замены ранее установленных нерегулируемых трансформаторов (см. табл. 5.29).

5.3.7. Нагрузочная способность трансформаторов

Нагрузочной способностью трансформаторов называется совокупность допустимых нагрузок и перегрузок трансформатора. Исходным режимом для определения нагрузочной способности является номинальный режим работы трансформатора на основном ответвлении при номинальных условиях места установки и охлаждающей среды, определяемых соответствующим стандартом или техническими условиями.

Допустимым режимом нагрузки называется режим продолжительной нагрузки трансформатора, при котором расчетный износ изоляции обмоток от нагрева не превышает износа, соответствующего номинальному режиму работы. Перегрузочным считается такой режим, при котором расчетный износ изоляции превосходит износ, соответствующий номинальному режиму работы.

Стандартами установлены предельно допустимые температуры трансформаторов. Они основаны на длительном опыте эксплуатации трансформаторов и предусматривают непрерывную работу трансформатора при его номинальной мощности и предписанных окружающих условиях в течение установленного срока службы (20–25 лет).

Основанием для ограниченных во времени нагрузок работы трансформатора, в том числе и выше номинальной, является неполная нагрузка трансформатора в период, предшествующий допустимой нагрузке, и пониженная температура охлаждающей среды (воздуха или воды).

ГОСТ 14209—97 (МЭК 354—91) «Нагрузочная способность трансформаторов (и автотрансформаторов)» (далее — стандарт) и технические условия (ТУ) на трансформаторы и АТ содержат рекомендации о предельных допустимых нагрузках.

Так, в указанном стандарте приведены допустимые аварийные перегрузки для трансформаторов классов напряжения до 110 кВ включительно в зависимости от предшествующей нагрузки и температуры охлаждающего воздуха во время перегрузки. Для предшествующей нагрузки не более 0,8 номинального значения мощности трансформатора и температуры охлаждающего воздуха во время перегрузки t = 0 и 20 °C для трансформаторов классов напряжения до 110 кВ включительно допустимые аварийные перегрузки трансформаторов характеризуются данными табл. 5.12.

Таблица 5.12

В соответствии с ТУ № 3411-001-498-90-270-2005, согласованными с ФСК ЕЭС России, АТ в зависимости от предшествующей нагрузки 0,7 номинального значения мощности и температуры охлаждающего воздуха во время перегрузки t = 25 °C допускают следующие кратности и длительности аварийных перегрузок:

1.0 ч — 1,4;

2.0 ч — 1,3;

4.0 ч — 1,2.

5.3.8. Технические данные трансформаторов

Классификация трансформаторов отечественного производства по габаритам приведена в табл. 5.13.