Фазы обмоток трансформаторов соединяются между собой следующими способами

Что такое группы соединения у трансформатора?

Мы уже рассмотрели соединение трансформаторов в треугольник, звезду и зигзаг. Теперь остановимся более подробно на группах соединения трансформаторов. Обмотки низкого, среднего и высокого напряжения трансформаторов могут соединяться по-разному – в треугольник, звезду, реже зигзаг, образуя схему соединения обмоток трансформатора.

Схема соединения – это сочетание схем соединения обмоток высшего и низшего напряжения для двухобмоточного трансформатора или обмоток высшего, среднего и низшего для трехобмоточного трансформатора. Однако, несмотря на различное соединение обмоток, схемы могут давать одинаковый сдвиг между одноименными векторами напряжения. Несколько схем, дающих одинаковый по величине угол сдвига фаз, образуют группу соединения.

Основных групп может быть 12. Для удобства представляют циферблат стрелочных часов. Каждой группе соответствует угол кратный 30 градусам от 0 до 360 градусов. Они отмечаются на циферблате часов, через один час, каждому часу соответствует сдвиг в 30 градусов. 360 градусов – 12 часов.

Групп 12 и имеется следующая закономерность – четные группы (2,4,6,8,10,12) образуются, если с высокой и низкой стороны одинаковое соединение (треугольник-треугольник, звезда-звезда). Нечетные группы (1,3,5,7,9,11) образуются, если с высокой и низкой сторон различное соединение (треугольник-звезда).

В ГОСТ 30830-2002 пишется, что вектор фазы А ВН откладывается параллельно и сонаправленно стрелке на 12 часов. Порядок фаз идет А-В-С, движение векторов на циферблате осуществляется против часовой стрелки.

Чтобы построить треугольник, сначала надо построить звезду, а потом вписать ее в треугольник.

Вот, например, двухобмоточный трехфазный трансформатор со схемой Y/Д-11, для примера. Где Y-значит звезда с высокой стороны, Д-треугольник с низкой стороны, между ними угол 360 градусов.

Если трансформатор трехобмоточный, то может быть (возьмем ради примера) Y0/Y/Д-12-5. Все как и в прошлом примере, только добавилась обмотка среднего напряжения. В этом примере обмотка ВН – звезда с нулем, СН – звезда, НН – треугольник. Сдвиг между обмотками ВН и СН – 12 часов, между ВН и НН – 11 часов (или 0 часов). Между СН и НН – 11 часов, про это писалось выше.

Существуют определенные действия с выводами обмоток, выполнив которые, можно добиться определенного результата группами трансформаторов.

• если по-порядку циклически перемаркировать фазы А-В-С(а-b-c) на В-С-А(b-c-a), то группа изменится на 4 (как в большую, так и в меньшую сторону)
• двойная перемаркировка двух фаз, на стороне ВН и НН, изменяют нечетную группу на плюс минус 2
• если поменять местами две фазы на одной из сторон (ВН или НН), то трансформатор потеряет группу и его запрещено будет включать на параллельную работу с другим трансформатором

Схемы групп соединения обмоток 3ф. 2обм. трансформаторов

Существует огромное множество схем соединения обмоток, некоторые из них образуют группы соединения трансформаторов. Рассмотрим некоторые из них, а именно схемы со звездой и треугольником с группами от 1 до 12.

Также схематично представим обозначения вводов на крышке трансформатора и векторные диаграммы.

12 группа (Y/Y-12, Д/Д-12)

Рисунок 1 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 12

11 группа (Y/Д-11, Д/Y-11)

Рисунок 2 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 11

10 группа (Д/Д-10, Y/Y-10)

Рисунок 3 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 10

9 группа (Y/Д-9, Д/Y-9)

Рисунок 4 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 9

8 группа (Y/Y-8, Д/Д-8)

Рисунок 5 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 8

7 группа (Y/Д-7, Д/Y-7)

Рисунок 6 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 7

6 группа (Y/Y-6, Д/Д-6)

Рисунок 7 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 6

5 группа (Y/Д-5, Д/Y-5)

Рисунок 8 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 5

4 группа (Y/Y-4, Д/Д-4)

Рисунок 9 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 4

3 группа (Y/Д-3, Д/Y-3)

Рисунок 10 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 3

2 группа (Y/Y-2, Д/Д-2)

Рисунок 11 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 2

1 группа (Y/Д-1, Д/Y-1)

Рисунок 12 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 1

Укажем некоторые особенности отдельных схем:

Схема Y0/Y-12 получается из схемы Y/Y-12 соединением нулевого ввода трансформатора с нейтралью звезды;

Схема Д/Д-12 – обе обмотки выполнены левыми, если же одну из обмоток выполнить правой, то выйдет схема Д/Д-6.

Схема Д/Д-10 – обе обмотки левые, если одну из обмоток выполнить правой, то получится схема Д/Д-4;

Схему Д/Д-8 можно получить, если в схеме Д/Д-2 одну из обмоток выполнить правой.

Схему Y/Д-5 можно получить, если в схеме Y/Д-11 одну из обмоток выполнить правой, а вторую левой.

Далеко не все из представленных схем широко распространены, однако, их знание не будет лишним.

2020 Помегерим! — электрика и электроэнергетика

Источник

3.2.2. Схемы и группы соединений обмоток трансформаторов

Обмотки трансформаторов имеют обычно схемы соединения: звезда Y, звезда с выведенной нейтралью Y- и треугольник Δ .

Сдвиг фаз между э. д. с. 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, 3, 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 по рис.3.6. имеют схемы и группы соединения обмоток:

(соответственно)

Соединение в звезду обмотки ВН позволяет выполнить внутрен­нюю изоляцию из расчета фазной э. д. с, т. Е. в раз меньше линейной. Обмотки НН преимущественно соединяются в треугольник, что позволяет уменьшить сечение обмотки, рассчитав ее на фазный токI/. Кроме того, при соединении обмотки трансформатора в треугольник создается замкнутый контур для токов высших гар­ 15 имой, кратных трем, которые при этом не выходят во внешнюю сеть, вследствие чего улучшается симметрия напряжения на нагрузке.

Сверхмощные генераторы конструктивно выполняются с двумя трехфазными обмотками статора, э. д. с. Которых сдвинуты на 30°. Для работы в блоке с такими генераторами изготовляются мощные однофазные трансформаторы с двумя обмотками низшего напряже­ния и двумя обмотками высшего напряжения. В трехфазной группе для компенсации сдвига э. д. с. Обмоток статора генератора одна обмотка низшего напряжения соединяется по схеме Δ, а другая — по схеме Y.

Соединение обмоток в звезду с выведенной нейтралью применяется в том случае, когда нейтраль обмотки должна быть заземлена. Нейтраль может быть «глухозаземленной» (во всех автотрансформаторах и трансформаторах 330 кВ и выше, см. рис.3.7(б,г,е)) и «эффективно заземленной» (в трансформаторах 110, 220 кВ; см.рис.3.7(а,в)). 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.3.7, а,в)

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 дугогасящую катушку для компенсации емкост­ных токов.

Рис. 3. 7. Способы заземления нейтралей трансформаторов и автотрансформа­торов.

А – трансформаторы 110 — 220 кВ без РПН; б- трансформаторы 330–500 кВ без РПН; в — трансформаторы 110 кВ с встроенным РПН;

г – автотрансформаторы; д- трансформаторы 150 — 220 кВ с РПН;

е – трансформаторы 330 — 500 кВ с РПН.

3.2.3. Элементы конструкции силовых трансформаторов

Мощный трансформатор высокого напряжения представляет собой сложное устройство, состоящее из большого числа конструк­тивных элементов. Основными элементами являются: магнитная система (магнитопровод), обмотки, изоляция, выводы, бак, охлаж­дающее устройство, механизм регулирования напряжения, защит­ные и измерительные устройства, тележка.

В магнитной системе проходит основной магнитный поток трансформатора (отсюда название «магнитопровод»). Магнито­провод является конструктивной и механической основой трансфор­матора. Он выполняется из отдельных листов электротехнической стали, изолированных друг от друга. Качество электротехнической стали влияет на допустимую магнитную индукцию и потери в магнитопроводе.

Уменьшение удельных потерь в стали, тщательная сборка магнитопровода, применение бесшпилечных конструкций, соединение стержней с ярмом с помощью косой шихтовки позволяют уменьшить потери холостого хода и ток намагничивания трансформатора. В современных мощных трансформаторах ток намагничивания составляет 0,5—0,6% I_ном, тогда как в трансформаторе с горячекатаной сталью ток достигал 3 %; потери холостого хода уменьшились примерно вдвое.

Рис.3. 8. Обмотки трансформатора: а — концентрическая; б — чередующаяся.

Листы трансформаторной стали должны быть тщательно изолированы друг от друга. Первоначально применялась бумаж­ная изоляция —листы оклеива­лись с одной стороны тонким слоем специальной бумаги. Бу­мага создает полную электриче­скую изоляцию между листами, но легко повреждается при сбор­ке и увеличивает размеры магнитопровода. Широко приме­няется изоляция листов лаком с толщиной слоя 0,01 мм. Ла­ковая пленка создает достаточ­но надежную изоляцию между листами, обеспечивает хорошее охлаждение магнитопровода, обладает высокой нагревостойкостью и не повреждается при сборке. Последнее время все шире применяется двустороннее жаростойкое покрытие листов стали, наносимое на металлургическом заводе после проката. Толщина покрытия меньше 0,01 мм, что обеспечивает лучшие свойства маг­нитной системы.

Магнитопровод и его конструктивные детали составляют остов трансформатора. На остове устанавливают обмотки и крепят провод­ 18 имо, соединяющие обмотки с вводами, составляя активную часть.

Обмотки трансформаторов могут быть концентри­ческими и чередующимися. В первом случае обмотки НН и ВН выполняют в виде цилиндров и располагают на стержне концентри­чески одна относительно другой (рис. 8, а). Такое выполнение принято в большинстве силовых трансформаторов. Во втором случае обмотки ВН и НН выполняются в виде невысоких цилиндров с оди­наковыми диаметрами и располагаются на стержне одна над другой (рис. 8, б). В такой обмотке значительное число паек, она менее компактна и применяется для специальных электропечных транс­форматоров или для сухих трансформаторов, так как обеспечивает лучшее охлаждение обмоток.

Обмотки трансформаторов должны обладать достаточной электри­ческой и механической прочностью. Изоляция обмоток и отводов от нее должна без повреждений выдерживать коммутационные и атмосферные перенапряжения. Обмотки должны выдерживать элек­тродинамические усилия, которые появляются при протекании токов к. з. Необходимо предусмотреть надежную систему охлажде­ния обмоток, чтобы не возникал недопустимый перегрев изоляции.

Для проводников обмотки используются медь и алюминий. Как известно, медь имеет малое электрическое сопротивление, легко поддается пайке, механически прочна, что и обеспечило широкое применение меди для обмоток трансформаторов. Алюминий дешевле, обладает меньшей плотностью, но большим удельным со­противлением, требует новой технологии выполнения обмоток. В настоящее время трансформаторы с алюминиевой обмоткой изго­товляются на мощность до 6300 кВ∙А.

В современных трансформаторах для обмотки применяется транспонированный провод, в котором отдельные проводники в параллельном пучке периодически изменяют свое положение. Это выравнивает сопротивление элементарных проводников, увеличивает механическую прочность, уменьшает толщину изоляции и размеры магнитопровода.

Изоляция трансформатора является ответственной частью, так как надежность работы трансформатора определяется в основном надежностью его изоляции. Подробное описание изоляционной конструкции дается в курсе «Техника высоких напряжений».

В масляных трансформаторах основной изоляцией является масло в сочетании с твердыми диэлектриками: бумагой, электрокартоном, гетинаксом, деревом и др.

Значительный эффект дает применение изоляции из специально обработанной бумаги (стабилизированной), которая менее гигро­скопична, имеет более высокую электрическую прочность и допус­кает большой нагрев. В сухих трансформаторах широко применяют­ся новые виды изолирующих материалов повышенной нагревостойкости на основе кремнийорганических материалов.

Активную часть трансформатора вместе с отводами и 19 имой 19 19 ю­чающими устройствами для регулирования напряжения помещают в бак. Основные части бака — стенки, дно и крышка. Крышку используют для установки вводов, выхлопной трубы, крепления расширителя, термометров и других деталей. На стенке бака укрепляют охладительные устройства — радиаторы.

В трансформаторах небольшой мощности бак выполняется с верхним разъемом: при ремонтах необходимо снять крышку транс­форматора, а затем поднять активную часть из бака.

Если масса активной части более 25 т, то она устанавливается на донную часть бака, а затем накрывается колоколообразной верхней частью бака и заливается маслом. Такие трансформаторы с нижним разъемом не нуждаются в тяжелых грузоподъемных уст­ройствах для выемки активной части, так как при ремонтах после слива масла поднимается верхняя часть бака, открывая доступ к обмоткам и магнитопроводу.

Для уменьшения потерь от потоков рассеяния стальные баки экранируются е внутренней стороны пакетами из электротехничес­кой стали или пластинами из немагнитных материалов (медь, алюминий).

Расширитель трансформатора представляет собой ци­линдрический сосуд, соединенный с баком трубопроводом и служа­щий для уменьшения площади соприкосновения масла с воздухом. Бак трансформатора полностью залит маслом, изменение объема масла при нагреве и охлаждении приводит к колебанию уровня масла в расширителе; при этом воздух вытесняется из расширителя или всасывается в него. Масло очень гигроскопично, и, если расши­ритель непосредственно связан с атмосферой, то влага из воздуха поступает в масло, резко снижая его изоляционные свойства. Для предотвращения этого расширитель связан с окружающей средой через силикагелевый воздухоосушитель. Силикагель поглощает влагу из всасываемого воздуха. При резких колебаниях нагрузки силикагелевый фильтр полностью не осушает воздух, поэтому постепенно влажность воздуха в расширителе повышается. Для предотвращения этого применяются герметичные баки с газовой подушкой из инертного газа или свободное пространство в расшири­теле заполняется инертным газом (азотом), поступающим из специ­альных эластичных емкостей. Возможно применение специальной пленки — мембраны на границе масло — воздух. Осушение воздуха в расширителе осуществляют термовымораживателями.

К баку трансформатора крепится термосифонный фильтр, заполненный силикагелем или другим веществом, поглощающим продукты окисления масла. При циркуляции масла через фильтр происходит непрерывная регенерация его.

Для контроля за работой трансформатора предусматриваются контрольно-измерительные и защитные устройства. К контрольным устройствам относятся маслоуказатель и термометры. Маслоуказатель устанавливается на расширителе, термометр — на крышке бака. К защитным устройствам относятся реле понижения уровня масла и газовое реле.

На мощных трансформаторах 330—750 кВ дополнительно при­меняются устройства контроля изоляции вводов (КИВ) и мано­метры, контролирующие давление масла в герметичных вводах ВН.

Основные конструктивные узлы трансформаторов показаны на рис. 9.

Рис 3.9. Трансформатор трехфазный масляный.с дутьевым охлаждением.

1 – ввод ВН; 2 – ввод НН; 3 – ввод ВН нулевой; 4 – расширитель; 5 – кожух контакторов; 6 – привод механизма РПН; 7 – электродвигатель дутья; 8 – каретка поворотная; 9 – каток; 10 – упоры для подъема трансформатора; 11 – пробка для сливов отстоев масла; 12 – кран для пробы масла; 13 – шкаф автоматического управления дутьем; 14 – шкаф автоматики механизма РПН; 15 – кран для доливки масла; 16 – воздухоосушитель; 17 – термосифонный фильтр.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Источник