Назначение и классификация силовых трансформаторных подстанций

Типы и назначение комплектных трансформаторных подстанций

Комплектная трансформаторная подстанция (КТП) — это электротехническое устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии одного напряжения в энергию другого напряжения. В народе ее иногда называют как «трансформаторная будка». В статье вы найдете информацию о том, что такое КТП, ее типы и преимущества.

Комплектные трансформаторные подстанции: киосковые, столбовые, мачтовые

Устройство и назначение КТП

КТП состоит из силового трансформатора, распределительного устройства и системы защиты. Трансформатор преобразует электрическую энергию высокого напряжения в энергию низкого напряжения, что позволяет снизить нагрузку на сеть и увеличить ее эффективность. Распределительное устройство предназначено для распределения электроэнергии по потребителям. Система защиты обеспечивает безопасность работы оборудования КТП. КТП широко используются в промышленности, энергетике и жилищно-коммунальном хозяйстве.

Комплектные трансформаторные подстанции предназначены для преобразования электрической энергии с одного напряжения на другое. Они широко используются для электроснабжения промышленных предприятий, жилых домов и других объектов, где требуется высокое качество электроэнергии и надежность работы системы электроснабжения. КТП также используются для подключения новых потребителей к существующей сети электроснабжения.

КТП киоскового типа

Барнаульский трансформаторный завод «Арктика» давно зарекомендовал себя как надежный и качественный производитель трансформаторного оборудования. Осуществляем доставку по всей России и странам ближнего зарубежья. Оставляйте заявку по телефону 8 800 301 79 59 или на электронную почту transformator1@ruteh.ru.

Особенности конструкции КТП

Комплектная трансформаторная подстанция представляет собой электротехническое сооружение, состоящее из трансформатора и распределительных устройств, обеспечивающих распределение электроэнергии по потребителям и защиту от перегрузок и коротких замыканий.

• Компактность. КТП имеет небольшие размеры и легко устанавливается на месте.
• Надежность. Конструкция КТП обеспечивает высокую надежность и безопасность работы.
• Удобство обслуживания. КТП легко обслуживается и ремонтируется.
• Экономичность. КТП позволяет снизить затраты на строительство и эксплуатацию электрических сетей.
• Универсальность. КТП может использоваться для электроснабжения различных объектов.

Типы комплектных трансформаторных подстанций

КТП киоскового типа — это комплектные трансформаторные подстанции, устанавливаемые на столбах или опорах линий электропередач. Они имеют небольшие размеры и предназначены для электроснабжения небольших объектов, таких как магазины, склады, офисы и т.д.

КТП мачтового типа устанавливаются на высоких мачтах или вышках. Они используются для электроснабжения удаленных объектов, таких как нефтедобывающие платформы, вышки, буровые установки и т.п.

Столбовые КТП устанавливаются на столбах линий электропередач и используются для электроснабжения населенных пунктов, коттеджных поселков, дачных кооперативов и других объектов.

Трансформаторные подстанции делятся по месту расположения:

• наружные
• внутренние

Преимущества КТП

• Высокая надежность. КТП обладают высокой степенью защиты от коротких замыканий и перегрузок, что обеспечивает безопасность эксплуатации.
• Простота монтажа и обслуживания. Комплектные трансформаторные подстанции легко устанавливаются и обслуживаются, что снижает затраты на эксплуатацию.
• Универсальность. КТП можно использовать для электроснабжения различных типов потребителей, таких как жилые дома, промышленные объекты и т.д.
• Возможность расширения. КТП позволяют увеличивать мощность системы электроснабжения путем добавления дополнительных трансформаторов.

Комплектные трансформаторные подстанции являются важным элементом системы электроснабжения и играют ключевую роль в обеспечении стабильной и надежной работы электрических сетей. Они преобразуют напряжение и распределяют энергию для питания различных потребителей, что позволяет значительно снизить затраты на транспортировку и распределение электроэнергии.

Приобрести качественные КТП различных мощностей можно на заводе «Арктика». Менеджеры «Арктики» помогут определиться с выбором подстанции и подберут трансформаторное оборудование именно для Вас! Звоните по телефону 8 800 301 79 59 или напишите нам на почту transformator1@ruteh.ru.

Силовые трансформаторы: назначение, устройство, типы и виды

Силовые трансформаторы имеют широкое практическое применение. Эти электромагнитные устройства используют, если нужно увеличить напряжение на стороне нагрузки.

Как работают силовые трансформаторы

Работа силового трансформатора происходит благодаря электромагнитной индукции. При подаче тока на первичную обмотку образуется сцепление между обмотками, вызывая электродвижущую силу. Это способствует появлению переменного магнитного потока в магнитопроводе.

При этом для получения напряжения на вторичной обмотке значение имеет соотношение витков между обмотками силового трансформатора. Это соотношение определяется тем, какую задачу должен решить трансформатор: повысить или понизить напряжение.

Как устроены силовые трансформаторы

Ключевой узел каждого устройства – магнитопровод (сердечник) с двумя и более обмотками. Его изготавливают из стали с высокой магнитной проницаемостью. Он обладает способностью быстро намагничиваться даже в слабых магнитных полях и быстро размагничиваться при отсутствии магнитного поля. Сердечник изготавливают из тонких листов металла таким образом, чтобы стержни были вписаны в окружность.

Обмотки силового трансформатора производят из меди или алюминия. Каждый виток в обмотке изолирован от магнитопровода и других витков обмотки. Между основными элементами так называемой активной части трансформаторов, а именно обмотками, магнитопроводом и другими конструкционными элементами, специально оставляют пространство, чтобы охлаждающая жидкость (масло) могла циркулировать и тем самым отводить тепло от обмоток и магнитопровода. Электрический ток подается на первичную обмотку, а после его преобразования в трансформаторе с вторичной обмотки снимается вторичный ток, отличающийся от первичного на коэффициент трансформации, который зависит от соотношения количества витков в первичной и вторичной обмотках (рис. 1).

Рис. 1. Устройство силового трансформатора: 1 – первичная обмотка с числом витков w₁; 2 – вторичная обмотка с числом витков w₂; 3 – стержень магнитопровода; 4, 5 – ярмо магнитопровода

Основные элементы конструкции силовых трансформаторов

1. Для электрического присоединения обмоток высокого (ВН), среднего (СН) или низкого (НН) напряжения к соответствующим устройствам электрической сети (генераторам, двигателям, линиям электропередач и так далее) на трансформаторах устанавливаются вводы различного типа и конструкционного исполнения. Так, например, вводы на стороне ВН имеют высокое номинальное напряжение, а вводы на стороне НН рассчитаны на высокие номинальные токи, что непосредственно влияет на их конструкцию и размеры.

2. Для регулирования напряжения и, соответственно, тока на первичной и вторичной обмотках трансформатора путем изменения коэффициента трансформации за счет электрического соединения различного количества витков обмоток применяются два типа переключателей. Один из них производит переключение, т.е. регулирование, под нагрузкой (РПН), а другой производит переключение без нагрузки и без напряжения (ПБВ), что означает переключение без возбуждения. Оба типа переключателей, как правило, устанавливаются в обмотках ВН, так как они имеют меньшие значения номинального тока, что особенно важно для РПН из-за необходимости гашения возникающей при переключении дуги меньшей энергии, чем если бы это было на стороне НН.

3. На масляных трансформаторах большой мощности устанавливается масляная система охлаждения. Масляное охлаждение бывает:

• естественное;
• естественное с дутьем;
• принудительное – с направленным движением масла;
• принудительное с дутьем;
• принудительное масляно-водяное.

Дополнительное навесное оборудование

Дополнительное навесное оборудование совершенствует работу силовых трансформаторов (рис. 2). К нему относятся:

1) защита, отключающая трансформатор или подающая оповещающие сигналы, – газовое реле. Принцип действия газового реле для защиты трансформатора основан на контроле давления газа. Реле врезают в маслопровод трансформатора между баком и расширителем. В случае резкого повышения температуры, которое может возникнуть, например, из-за электрического разряда внутри бака трансформатора, начинает разлагаться масло, отчего внутри трансформатора образуется газ. Разогретые газы стремятся попасть в расширитель устройства, проходя через корпус реле;

2) система защиты от повышения давления охладителя, которая работает автоматически;

3) индикаторы температуры – измеряют температуру масла в маслонаполненном оборудовании;

4) прибор, измеряющий уровень масла;

5) система фильтрации и сушки масла;

6) влагопоглотители конденсата, образующегося под крышкой трансформатора, препятствуют его попаданию в масло.

Рис. 2. Дополнительные функции управления, мониторинга и диагностики трансформаторов, применяемые в производстве силовых трансформаторов «Группы СВЭЛ»

Типы и виды силовых трансформаторов

Какие бывают силовые трансформаторы? Силовые трансформаторы можно разделить по различным основаниям.

По количеству фаз выделяют однофазные и трехфазные трансформаторы. Трехфазные используют на подстанциях, они более распространены.

По числу обмоток – двухобмоточные и трехобмоточные трансформаторы.

По задаче или назначению трансформаторы бывают повышающие или понижающие напряжение.

По месту установки – устанавливаемые внутри помещений и устанавливаемые снаружи помещений (рис. 3).

Рис. 3. Трансформатор, установленный на Курской АЭС

По преобразуемому параметру электрического напряжения выделяют силовой трансформатор тока и силовой трансформатор напряжения.

Силовые трансформаторы тока преобразуют силу тока без изменения его мощности.

Силовые трансформаторы напряжения помогают получить нужное напряжение от источника переменного тока, например, промышленной сети.

По виду диэлектрика выделяют сухие силовые трансформаторы (с литой или воздушно-барьерной изоляцией) и силовые маслонаполненные трансформаторы.

Сухие силовые трансформаторы с литой изоляцией (рис. 4) имеют ряд преимуществ:

• компактный размер;
• широкий диапазон допустимых температур (до –60 °С);
• повышенная пожарная и экологическая безопасность;
• пониженный уровень шума;
• простота монтажа;
• устойчивость обмоток к увлажнению и загрязнению.

Рис. 4. Основные элементы конструкции сухих трансформаторов

Трансформатор силовой масляный имеет широкий спектр применения в промышленности. По конструкции он представляет собой корпус (бак) с погруженными в него сердечником и обмотками и заполненный трансформаторным маслом.

• низким уровнем шума;
• отсутствием необходимости подпрессовки обмоток и капремонта в процессе всего срока эксплуатации;
• незначительными добавочными потерями в металлоконструкциях.

«Группа СВЭЛ» имеет площадки по производству сухих и масляных трансформаторов в Екатеринбурге. Все трансформаторы производятся с полным контролем на каждом этапе изготовления, сборки и проверки и соответствуют необходимым стандартам качества.

Силовые трансформаторы: определение, классификация и принцип работы

Наиболее распространенными электрическими устройствами в промышленности и в быту являются трансформаторы. Их назначение – передача мощности внутри несогласованной электрической цепи между ее различными схемами. Применяются в тех случаях, когда требуется понизить или повысить напряжение между источником энергии и потребителем. Также трансформаторы включены в схемы блоков питания, преобразующих переменный ток в постоянный. В основе работы трансформаторов лежит их способность передавать электроэнергию между контурами посредством магнитной индукции.

Силовые трансформаторы — электромагнитные устройства, предназначенные для преобразования напряжений переменного тока, сохраняя при этом его частоту, а также для преобразования самой системы электроснабжения.

Конструкция и устройство силовых трансформаторов

Основной частью каждого силового трансформатора является его сердечник с несколькими обмотками, изготовленный из ферромагнитного материала. Как правило, это тонкие листы специального трансформаторного железа, обладающего магнитомягкими свойствами. Листы укладываются таким образом, чтобы форма стержней под обмотками в сечении была приближенной к кругу. Для повышения КПД устройства и снижения потерь, целые листы перекрывают стыки между отдельно взятыми пластинами.

Трансформаторная обмотка выполняется, как правило, из медного провода с прямоугольным или круглым сечением. Каждый виток изолирован от самого магнитопровода, а также от соседних витков. Для циркуляции охладителя, между обмотками и отдельными ее слоями предусматриваются технические пустоты.

Каждый трансформатор имеет как минимум две обмотки: первичную (на нее подается электрический ток) и вторичную (ток снимается после преобразования его напряжения).

Принцип работы

Принцип работы любого силового трансформатора заключается в явлении электромагнитной индукции. На первичную обмотку подается переменный ток, который образует в магнитопроводе переменный магнитный поток. Это происходит за счет его замыкания на магнитопроводе и образования сцепления между обмотками, индуцируя ЭДС. Нагрузка, подключенная ко вторичной обмотке, приводит к образованию в ней напряжения и тока.

Конструктивно, для получения любого напряжения на вторичной обмотке, используется необходимое соотношение витков между обмотками. Силовой трансформатор обладает свойством обратимости. Иными словами, он может быть использован и для повышения, и для понижения напряжения. В большинстве случаев силовой трансформатор применятся для решения определенных задач. Например, конкретно повышать или понижать напряжение. У повышающего трансформатора напряжение на первичной обмотке ниже, чем на вторичной.

Классификация силовых трансформаторов

В зависимости от класса напряжения и полной потребляемой мощности, силовые трансформаторы условно делятся на следующие категории:

1. До 100 кВА, до 35кВ;
2. 100 – 1000 кВА, до 35кВ;
3. 1000 – 6300 кВА, до 35кВ;
4. Более 6300кВА, до 35кВ;
5. До 32 000 кВА, 35 – 110 кВ;
6. 32 000 – 80 000 кВА, до 330 кВ;
7. 80 000 – 200 000 кВА, до 330 кВ;
8. Более 200 000 кВА, более 330 кВ.

Виды силовых трансформаторов

Силовые трансформаторы можно разделить на несколько видов, основываясь на следующих характеристиках и показателях:

• Тип охлаждения. Различают сухие и масляные трансформаторы. Первый вариант имеет воздушное охлаждение, используется там, где повышены требования к экологии и пожаробезопасности. Второй вариант представляет собой корпус, заполненный маслом с диэлектрическими свойствами, в который погружен сердечник с обмотками;
• Климатическое исполнение: наружные и внутренние варианты;
• Количество фаз. Бывают трехфазные (наиболее распространенные) и однофазные;
• Количество обмоток. Различают двухобмоточные и многообмоточные варианты;
• Назначение: повышающие и понижающие.

Дополнительным критерием служит наличие или отсутствие регулятора выходного напряжения.

Элементы силового трансформатора

Конструкция силового трансформатора подразумевает наличие следующих элементов:

• Силовые вводы – устройства, через которые подается нагрузка. Могут быть расположены внутри изделия или снаружи. Вводы изолированы различными специальными материалами, отличаются по типу изоляции и конструкции;
• Охладители. Для мощных силовых трансформаторов предусматривается масляная система охлаждения. Охлаждение самого же масла производится посредством радиаторов, гофрированного бака, принудительной вентиляции, масляно-водных охладителей или циркуляционными насосами;
• Регуляторы выходного напряжения – устройства, предназначенные для изменения коэффициента трансформации. Могут срабатывать как под действием определенной нагрузки, так и без нее (в зависимости от конструкции). По сути, регуляторы добавляют, либо уменьшают в обмотке количество ее витков.

Силовые трансформаторы могут быть оснащены дополнительным навесным оборудованием:

• Газовое реле – устройство с функцией защиты. Если трансформатор работает нестабильно, масло разлагается на составляющие с выделением газа. Газовое реле либо отключает трансформатор, либо оповещает предупреждающими сигналами;
• Индикаторы температуры – датчики, производящие замеры температуры масла;
• Влагопоглотители – устройства, поглощающие образуемый под защитной крышкой конденсат, тем самым предотвращая его попадание в масло;
• Система регенерации масла;
• Автоматическая система защиты от повышения давления охладителя;
• Индикатор уровня масла.

Параметры силового трансформатора

• Номинальная мощность. Для трансформатора с двумя обмотками параметр равен мощности каждой из них. Для трехобмоточного варианта с разной мощностью обмоток параметр равен большему из показателей;
• Номинальное напряжение обмоток – характерный параметр для холостой работы;
• Номинальный ток – показатель, при котором разрешается длительная эксплуатация устройства;
• Напряжение короткого замыкания — характеристика полного сопротивления обмоток.
• Потери короткого замыкания;
• Ток холостого хода – потери материала магнитопровода (реактивные и активные);
• Потери тока холостого хода;
• Коэффициент трансформации.

Как выбрать силовой трансформатор

Выбор силового трансформатора для эксплуатации на предприятиях основан на подборе мощности, а также в соответствии с требованиями к надежности питания. Чтобы обеспечить бесперебойное питание, в некоторых случаях требуется установка нескольких трансформаторов. Мощность каждого устройства подбирается таким образом, чтобы при выходе его из строя, другие устройства были способны взять на себя функции этого недостающего звена, с учетом возможных перегрузок.

Еще один важный критерий – наличие защиты:

• От внутренних повреждений. Обеспечивается устройствами, контролирующими наличие газов, температуру, давление и уровень масляного охладителя;
• От перегрузок. Используется так называемая дифференциальная защита, когда на каждой фазе установлены трансформаторы тока.

Ремонт и техническое обслуживание

Надежность силовых трансформаторов напрямую зависит от качества и своевременности их обслуживания. Устройства, установленные в помещениях, где работает персонал предприятия, подвергаются ежедневному осмотру с контролем показателей уровня масла, состояния поглотителя и устройств регенерации. Кроме того, проверяется целостность корпуса и основных элементов. Трансформаторы в помещениях без персонала осматриваются раз в месяц, а трансформаторные пункты – дважды в год.

Внеплановый осмотр силового трансформатора и его систем защиты проводится при резком изменении температуры окружающего воздуха, а также при аварийных режимах. Периодическому обслуживанию подвергаются и устройства регулировки напряжения. Причина – окисление контактных групп, что приводит к возрастанию их переходного сопротивления. Перед сезонными изменениями нагрузки (обычно дважды в год) устройство отключается от потребителей и питания, после чего регулятор напряжения переводится последовательно во все возможные положения. Процедура способствует разрушению пленки окислов.

Лабораторный анализ масла производится каждый год при капитальном ремонте. Если масло не удовлетворяет требованиям при визуальном осмотре (цвет) или по данным обследования, производится его замена или доливка.

Основное назначение и устройство силовых трансформаторов

Назначение силовых трансформаторов – это преобразование энергии одного напряжения в энергию другого, сводится к преобразованию амплитуды переменного напряжения при сохранности частоты. В основе работы прибора лежит принцип электромагнитной индукции.

Силовые трансформаторы являются основным элементом всех электрических подстанций, поскольку передача электрического тока высокой мощности на большие расстояния более экономична, но требует преобразования.

Силовые трансформаторы: назначение и устройство

Силовой трансформатор имеет типичную конструкцию, которая включает следующие элементы:

• Основа конструкции трансформатора — активная часть с магнитопроводом, на котором располагаются обмотки высшего и низшего напряжения, а также переключающим устройством. Переключающее устройство дает возможность ступенчатого изменения напряжения в пределах обмотки, а также поддержания его на зажимах обмотки. Это необходимо, поскольку в электросистемах часто возникают отклонения от нормальных показателей электроснабжения.
• Бак трансформатора — это овальный резервуар с трансформаторным маслом. Масло выполняет функции охлаждения для обмоток магнитопровода, а также повышает уровень изоляционной защиты между частями, проводящими ток и заземленным баком.
• Термосифонный фильтр. Крепится к баку и предназначен для поддержания изоляционных свойств трансформаторного масла и увеличения срока его эксплуатации. Фильтры цилиндрической формы, заполнены сорбентом.
• Вводы катушек высокого и низкого напряжения (проходные изоляторы из фарфора), расширитель (компенсирует колебания масла при изменении температуры), маслоуказатель, воздуоосушитель, и другие дополнительные элементы.

Все трансформаторы имеют общий принцип действия.

Силовые трансформаторы: типы назначения

Силовые трансформаторы отличаются по показателям мощности, напряжения и назначению. В зависимости от типа трансформатора, ему присваивается определенный буквенный код:

• А — автоматический трансформатор. Если буква стоит в начале, то понижающий, если в конце обозначений, то повышающий.
• Д — дутьевой тип охлаждения, когда используется принудительная циркуляция воздуха вентиляторами;
• ДЦ — дутьевой, у которого принудительная циркуляция масла осуществляется насосом;
• М — естественное охлаждения масла;
• МЦ — масляный (циркуляция воздуха естественная, масла — принудительная);
• Н — регулировка напряжения под нагрузкой;
• Р — имеет расщепленную обмотку;
• С — имеет сухое естественное охлаждение воздухом;
• Т — обозначает трехобмоточный тип, если буква вторая, то трехфазный.

Кроме обозначения основного типа работы устройства, классификация производится по следующим категориям:

• Габариты;
• Количество фаз и обмоток;
• Исполнение — устанавливается внутри или снаружи помещения;
• Функциональное назначение – работает на повышение или понижение напряжения;
• Система отвода тепла – может быть воздушная или масляная.

От правильной работы трансформатора зависит работа всей системы, поэтому они должны отвечать требованиям ГОСТ, иметь соответствующие сертификаты и проходить своевременную проверку, которая включает:

• Контроль уровня масла и качество работы системы маслогенерации;
• Состояние влагопоглотителей, корпуса и основных узлов.

Регулярность осмотра зависит от типа и назначения силового трансформатора. При выявлении неполадок проводится ремонт, замена частей, доливается масло. Все действия по поддержанию работы трансформаторов выполняются специалистами соответствующего уровня допуска.