Рабочая учебная программа по дисциплине конспект лекций задание на контрольную работу и общие указания к выполнению контрольной работы

2.11. Устройства противоаварийной автоматики трансформаторов Устройство автоматического включения резервного трансформатора (АВР) широко применяется не только для автоматического включения резервных линий, но и трансформаторов. Схемы подстанций обычно выполняются так, что при наличии двух трансформаторов шины низшего напряжения секционируются (рис.2.19). В нормальном режиме работы секционный выключатель Q5 отключен и каждый трансформатор питает свою секцию шин. При аварийном отключении одного из трансформаторов, например, Т1 устройства АВР и включает секционный выключатель Q5 и электроснабжение потребителей, подключенных к секции 1 сохраняется. Рис.2.19. Схема с устройством автоматического включения резервного трансформатора Автоматическое повторное включение (АПВ) трансформатора после его аварийного отключения повышает надежность электроснабжения потребителей на однотрансформаторных подстанциях с односторонним питанием. АПВ происходит успешно, когда повреждение самоустраняется. Устройство АПВ (УАПВ) предусматривают на трансформаторах мощностью более 1 МВ·А. Пуск УАПВ обычно выполняют так, чтобы повторное включение не производилось при внутренних повреждениях, которые как правило, не могут самоустраниться. Это обеспечивается блокировкой пускового органа АПВ контактами газового реле. УАПВ могут предусматриваться и на подстанциях с двумя и более трансформаторами. При этом действиям УАПВ должны согласовываться с действиями устройств АВР. Устройство аварийной разгрузки трансформаторов автоматически поочередно отключает потребителей до тех пор, пока перегрузка трансформатора не устраняется. При определении отключаемой нагрузки исходят из того¸ чтобы трансформатор с оставшейся нагрузкой мог работать в течение 1,5-2 часов, пока обслуживающий персонал не примет меры по требуемой разгрузке трансформатора. Кроме рассмотренных устройств для трансформаторов применяют автоматическое включение и отключение параллельно работающих трансформаторов для уменьшения потерь электроэнергии, а также устройства автоматического регулирования напряжения. 2.12. Защита от перенапряжений При нормальных условиях работы трансформатора между каждым витком его обмотки и заземленным корпусом и между любыми витками обмотки действуют синусоидальные напряжения номинальной частоты, которые не представляют опасности для изоляции трансформатора. К каждому витку обмотки приложено одинаковое вполне определенное напряжение, равное числу вольт на один виток, на которое рассчитывалась обмотка трансформатора. Однако в эксплуатации к обмоткам трансформатора могут прикладываться импульсные напряжения, значительно превосходящие нормальные рабочие напряжения. Такие напряжения называют перенапряжениями. Внешние или грозовые перенапряжения могут возникать при ударах молнии в провода или опоры ЛЭП, к которой подключен трансформатор, а также индуктироваться при ударе молнии вблизи линии. Перенапряжения атмосферного характера обычно длятся несколько десятков микросекунд, а их амплитуда может достигать десятикратного номинального напряжения трансформатора, что очень опасно для изоляции трансформатора. Коммутационные или внутренние перенапряжения возникают при коммутационных операциях (включении и выключении трансформаторов и линий и при резком изменении нагрузки), а также при перемежающихся дуговых замыканиях на землю в системах с изолированной нейтралью. Коммутационные перенапряжения имеют большую длительность по сравнению с атмосферными перенапряжениями, но значительно меньшую амплитуду. Импульсы перенапряжения обычно имеют апериодический характер и движутся вдоль линий электропередачи в виде волн со скоростью, близкой к скорости света. Они могут быть представлены гармоническими колебаниями очень высокой частоты. При импульсных перенапряжениях схему замещения трансформатора, приведенную на рис.4.5 использовать нельзя, так как при высоких частотах и больших значениях начинают сказываться емкости между витками обмоток и между обмотками трансформатора и заземленными частями обмотки (рис.10.6). В результате этого схема замещения становится более сложной. На рис.10.6 показана лишь упрощенная схема замещения при перенапряжениях. В действительности она гораздо сложнее. Отметим, что емкости С и СЗ существуют и при нормальных режимах работы, однако при частоте f=50 Гц емкостные сопротивления их настолько велики, что ими можно пренебречь. Поскольку анализ процессов, связанных с перенапряжениями, носит сложный характер, мы рассмотрим здесь только качественно простейший случай, когда трансформатор имеет одну обмотку и перенапряжение приходит к началу А обмотки при заземленном конце Х. Когда волна перенапряжения с крутым фронтом длительностью около одной микросекунды, двигаясь вдоль линии, достигнет подстанции, на которой установлен трансформатор, напряжение на его выводах, после кратковременного уменьшения до нуля, начинает быстро возрастать. Волновое сопротивление линии гораздо меньше волнового сопротивления трансформатора. Поэтому, когда волна перенапряжения переходит из линии в трансформатор, то амплитуда ее увеличивается, достигая в пределе двукратного значения. Рис.2.20. Упрощенная схема замещения обмотки трансформатора при воздействии на нее импульсных перенапряжений Поскольку фронт волны очень крутой, то индуктивное сопротивление витков обмотки трансформатора резко возрастает, и ток в начале процесса не проходит по виткам обмотки трансформатора, а проходит только по емкостным цепям обмотки. Как показано в курсе ТОЭ, после того, как волна перенапряжения достигнет обмотки трансформатора, емкости начинают заряжаться, и напряжение на выводе А обмотки трансформатора сначала кратковременно падает до нуля, а затем достигает двойного значения амплитуды волны. Рассмотрим, как напряжение распределяется вдоль обмотки трансформатора. Если рассматривать схему замещения трансформатора как однородную линию с распределенными параметрами, то напряжение вдоль обмотки трансформатора при заземленном выводе Х будет распределяться в соответствии с уравнением: . (10.1) Здесь L –длина всей обмотки; x – длина обмотки от конца до точки х, в которой определяется напряжение ; - коэффициент затухания; sinh - гиперболический синус. На рис.2.20. показаны кривые распределения напряжения вдоль обмотки трансформатора при четырех разных значениях α: 1- α=0; 2- α=0,2; 3 – α=0,5; 4 – α=5. Это распределение напряжения называют начальным. Как видно из рис.10.6, если , напряжение вдоль обмотки распределяется неравномерно. На ближайшие к выводу А витки приходится большее напряжение, а на витки, ближайшие к концу обмотки – меньшее напряжение, причем крутизна напряжения в начале обмотки с ростом α увеличивается. При α=5 все напряжение приходится на первые витки, ближайшие к началу обмотки А. У обмоток современных трансформаторов коэффициент затухания α лежит в пределах 5-15. Это значит, что при перенапряжениях в трансформаторах практически все напряжение прикладывается к первым от начала обмотки виткам или катушкам. Такое распределение напряжения является опасным для изоляции обмотки, и, если не принять специальных мер, то изоляция ближайших к началу обмотки витков будет пробиваться, что подтверждается опытом эксплуатации трансформаторов. Отметим, что и при незаземленном конце обмотки, картина неравномерного распределения напряжения вдоль обмотки качественно сохраняется. Хотя рассмотренный нами анализ был проведен лишь для качественной оценки процессов в изоляции обмоток трансформатора, однако он позволяет сформулировать основные положения правильного конструирования обмоток высоковольтных трансформаторов и выбрать меры защиты изоляции от возможных перенапряжений. На основании исследований можно сделать следующие практические выводы. Для надежной работы трансформатора необходимо во-первых, не допускать воздействия на обмотку волн с амплитудой напряжения, превышающей пределы, установленные для данного класса изоляции обмоток (внешняя защита) и во-вторых, усиливать изоляцию крайних катушек и принять меры для выравнивания начального распределения напряжения вдоль обмотки трансформатора в момент прихода волны перенапряжения (внутренняя защита). Соблюдение этих условий позволит повысить эксплуатационную надежность трансформаторов. Для выполнения первого условия трансформаторные подстанции защищают молниеотводами, а линии электропередачи - заземленными тросами, а также вентильными разрядниками (РВ) и нелинейными ограничителями перенапряжений (ОПН). Вентильный разрядник представляет собой защитный аппарат, имеющий однократный или многократный искровой промежуток ИП, соединенный последовательно с варистором - нелинейным резистором НР, выполненным из вилита – материала на основе карбида кремния, обладающего нелинейной вольт-амперной характеристикой (рис.10.7,а). Рис.2.21.Принципиальная схема защиты трансформатора с использованием вентильного разрядника (а) и согласование вольт-секундных характеристик трансформатора и вентильного разрядника (б) Вентильный разрядник подключают параллельно защищаемому объекту – трансформатору Т. Чем больше величина напряжения, прикладываемого к искровому промежутку разрядника, тем быстрее он пробивается. Эта зависимость 2, показанная на рис. 10.7,б, называется вольт-секундной характеристикой разрядника. В нормальных условиях искровой промежуток не пробит и ток через РВ не протекает. Когда же перенапряжение падающей волны uПАД достигнет значения, определяемого вольт-секундной характеристикой 2 разрядника РВ, то происходит его срабатывание, т.е. искровой промежуток ИП пробивается, соединяя линию, по которой идет перенапряжение, и защищаемую изоляцию с землей и отводя электрические заряды опасной волны перенапряжения в землю через искровой разряд. Вольт-секундная характеристика 2 вентильного разрядника РВ с учетом разброса его параметров должна лежать ниже вольт-секундной характеристики 1 защищаемой изоляции (рис.10.7,б). По опытным данным этот интервал должен быть не менее 15-20%. При выполнении этого требования появление опасных для изоляции трансформаторов перенапряжений невозможно, так как при набегании импульса перенапряжения uПАД пробой ИП происходит при напряжении uПР раньше, чем произойдет пробой изоляции защищаемого объекта. Необходимость включения в защитную цепь искрового промежутка связано с тем, что вилит обладает слабой нелинейностью. Наличие искрового промежутка значительно увеличивает напряжение срабатывания разрядника, а, следовательно, и напряжение на защищаемом объекте. Чтобы улучшить защитные характеристики разрядника и отказаться от искровых промежутков, необходимы резисторы из материала с резко нелинейной вольт-амперной характеристикой и достаточной пропускной способностью. Такие материалы позволяют, отказавшись от искровых промежутков, обеспечить глубокое ограничение перенапряжений и удешевить изоляцию защищаемого оборудования. Высоконелинейные резисторы на основе окиси цинка с применением окислов других металлов получили название оксидно-цинковых резисторов (ОЦР). Аппараты глубокого ограничения перенапряжений с высоконелинейными оксидно-цинковыми резисторами получили название ОПН – ограничители перенапряжений нелинейные. Уровень ограничения грозовых перенапряжений с помощью ОПН составляет (2,2-2,4)UФ в сетях 110 кВ и снижается до2UФ в сетях 750 кВ. Соблюдение второго условия по ограничению перенапряжений представляет большие трудности и приводит к усложнению конструкции обмоток и технологии их производства. В настоящее время масляные трансформаторы напряжением до 35 кВ включительно имеют защиту от перенапряжений в виде усиленной изоляции начальных и концевых катушек обмотки ВН, где наибольшая вероятность появления перенапряжений. Число катушек с усиленной изоляцией составляет 5-7 % от общего числа катушек обмотки. Толщину изоляции в этих катушках увеличивают в три раза. Простейшим мероприятием для выравнивания начального распределения напряжения является емкостная защита, основанная на применении разомкнутых «емкостных колец», являющихся электростатическими экранами. Эти кольца изготовляются из электрокартона с металлизированной поверхностью. Они охватывают несколько первых начальных витков обмотки и соединяются с началом обмотки. Схема замещения обмотки трансформатора с электростатическими экранами вокруг первых катушек трансформатора приведена на рис.10.8. Электростатический экран позволяет снять большое напряжение с первых витков обмотки за счет того, что он его несколько продвигает дальше от начала обмотки. Физически действие экрана можно объяснить следующим образом. Согласно законам коммутации ток через катушку и напряжение на конденсаторе не могут изменяться скачком. В первый момент времени катушка представляет собой разрыв, а незараженный конденсатор – короткое замыкание. Таким образом, конденсаторы СЗ в первый момент времени оказываются незаряженными. Ближайшие к началу обмотки незаряженные конденсаторы СЗ и обусловливают большое напряжение на первых витках обмотки. Роль емкостных колец или экранов заключается в том, что они создают конденсаторы СЭ, через которые могут заряжаться конденсаторы СЗ. Чтобы распределение напряжения вдоль обмотки было близко к линейному, емкости экранов СЭ должна быть неодинаковыми. По мере удаления от начала обмотки емкость должна уменьшаться. Для этого экран располагают так, чтобы расстояние от обмотки до экрана увеличивалось по мере удаления от ее начала. В этом случае токи через емкости СЭ и СЗ в соответствующих точках будут равны и обмотка не нагружается токами емкостей на землю. Распределение напряжения будет равномерным. Выше было показано, что при α=0, когда СЗ=0, распределение напряжения вдоль обмотки становится равномерным. Выполнить трансформатор так, чтобы его обмотки не имели емкости на землю, невозможно. Однако их можно исключить из схемы другим путем. Наличие емкостей СЭ, через которые заряжаются емкости СЗ от подведенного перенапряжения, позволяет сделать цепи СЭ -СЗ независимыми от обмотки и вынести их в качестве отдельной схемы. В этом случае для обмотки как бы соблюдается условие СЗ=0, α=0 и распределение напряжений будет равномерным. В некоторых случаях экранируют всю обмотку. Рис.2.22. Схема замещения обмотки трансформатора с электростатическими экранами вокруг первых катушек трансформатора Рассмотренные выше специальные конструкции обмоток высшего напряжения повышает импульсную прочность трансформаторов. Такие трансформаторы получили название грозоупорных или нерезонирующих.

Похожие:

	Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине ...		Задание на контрольную работу по дисциплине С помощью редактора Word составить и напечатать реферат по Вашей теме контрольной работы. Реферат должен быть сдан преподавателю...
	Методические рекомендации по выполнению контрольной работы по дисциплине... Адрес преподавателя – контрольную работу высылать на электронную почту Ковригиной В. А. 14		Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине «Имиджелогия» Программа курса, задания и методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине «Имиджелогия» для студентов заочной...
	Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине... Контрольная работа по дисциплине «Психология ведения переговоров» состоит из 3-х частей: реферата, итогового теста и контрольных...		Методические указания по выполнению контрольной работы Цели и задачи... Связи с общественностью: методические указания по выполнению контрольной работы, обучающихся на 6 курсе специальности «Маркетинг»-...
	Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине... Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Анализ музыкальных произведений» утверждены на заседании кафедры...		Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине «Финансы» Задания к контрольной работе даны в 10-ти вариантах. Номер варианта контрольной работы соответствует последней цифре номера зачетной...
	Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Управление затратами» Методические указания к изучению дисциплины «Управление затратами» и выполнению контрольной работы для студентов экономических специальностей...		Методические указания по выполнению контрольной работы для самостоятельной... Методические указания по выполнению контрольной работы одобрены на заседании Научно-методического совета взфэи
	Методические указания к выполнению контрольной работы для студентов... Студенты, обучающиеся по специальности 080507 «Менеджмент организации», выполняют контрольную работу по проблемным вопросам курса...		Методические указания для выполнения контрольной работы по дисциплине... Для достижения учебных целей дисциплины «Корпоративная социальная ответственность» студентам необходимо, наряду с другими видами...
	Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине... Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Основы научных музыкально-педагогических исследований» утверждены...		Методические указания по выполнению контрольной работы для студентов... Современные методы исследований : методические указания по выполнению контрольной работы / сост. В. И. Гузенко, Д. В. Сергиенко;...
	Методические указания по выполнению контрольных работ общие положения... Методические указания и задания контрольной работы по дисциплине для студентов специальностей 080301 – Коммерция (торговое дело);...		Материалы для подготовки контрольной работы по дисциплине «История... Студенты, не представившие в установленный срок контрольную работу или не получившие по ней зачета, к экзамену по данной дисциплине...