1. Основные сведения об электроустановках: понятия об электростанциях, подстанциях, энергосистеме
2. Типы электростанций и их особенности.
3. Графики нагрузок электростанций. Распределение нагрузки в системе между электростанциями разного типа. Основные величины, характеризующие графики нагрузок
4. Какие преимущества дает объединение электростанций в электрическую систему
5. Измерительные трансформаторы тока. Назначение, конструкция, классы точности. Условия выбора
6. Измерительные трансформаторы напряжения. Назначение, конструкция, классы точности. Условия выбора
7. Синхронные генераторы, конструкция, системы охлаждения
8. Способы гашения магнитного поля генератора.
9. Системы возбуждения синхронных генераторов.
10. Расчет токов КЗ для выбора и проверки эл. аппаратов и токоведущих частей ( )
11. Методы ограничения токов короткого замыкания.
12. Токоограничивающий реактор. Его параметры. Потери напряжения в реакторе. Векторная диаграмма.
13. Силовые трансформаторы. Основные параметры. Маркировка. Системы охлаждения.
14. Автотрансформаторы. Отличие от силового трансформатора. Какими мощностями характеризуется автотрансформатор. Режимы работы автотрансформаторов
15. Способы гашения дуги в отключающих аппаратах до 1000
16. Способы гашения дуги в отключающих аппаратах свыше 1000 В
17. Высоковольтные выключатели. Их назначение. Типы. Достоинства и недостатки
18. Разъединители. Их назначение. Типы.
19. Физические процессы, происходящие в высоковольтных выключателях при отключении индуктивной нагрузки (тока КЗ). Меры, принимаемые в высоковольтных выключателях для ограничения восстанавливающего напряжения (UВ)
20. Условия выбора высоковольтных выключателей, разъединителей
21. Охарактеризовать коммутац аппараты свыше 1000 В (разъединители, короткозам, отделители)
22. Шинные конструкции. Типы проводников, применяемых в основных электрических цепях. Условия их выбора
23. Действие токов КЗ. Что понимают под электродинамической и термической стойкостью проводников и аппаратов.
24. Типы распределительных устройств (ОРУ, ЗРУ, КРУ). Требования, предъявляемые к ним.
25. Основные требования, предъявляемые к схемам электрических соединений. (Что понимают под главной, структурной, оперативной схемами).
26. Схемы электрических соединений, применяемые на напряжении 110-220 кВ, их преимущества и недостатки. Назначение обходной системы шин в схемах ОРУ 110- 220 кВ станций и подстанций.
27. Схемы электрических соединений, применяемые на напряжении 35 кВ (одна секционированная, две рабочих системы шин)
28. Схемы электрических соединений, применяемые на напряжении 330 кВ и выше при большом числе присоединений (3/2; 4/3), их преимущества и недостатки.
29. Схемы электрических соединений на генераторном напряжении ТЭЦ (ГРУ)
30. "Кольцевые" (многоугольников) схемы электрических соединений станций и подстанций , на какие напряжения, при каком числе присоединений применяются.
31. Схемы электрических соединений, применяемые на тупиковых и ответвительных подстанциях.
32. Схемы электрических соединений, применяемые на узловых подстанциях.
33. Схемы блоков, применяемые на КЭС (ГРЭС)
34. Охарактеризовать электрические сети с эффективно-заземленной нейтралью
35. Охарактеризовать сети с незаземленной (изолированной) нейтралью
36. Охарактеризовать электрические сети с резонансно-заземленной нейтралью
37. Собственные нужды электрических станций (потребители, источники питания рабочие и резервные)
38. Особенности питания собственных нужд КЭС
39. Особенности питания собственных нужд ТЭЦ
40. Вторичные цепи. Требования к схемам дистанционного управления выключателем
41. Систематические и аварийные перегрузки силовых трансформаторов. Правила перегрузок.
42. Cхема управления и сигнализации масляного выключателя с электромагнитным приводом.
43. Схема управления воздушным выключателем
1. Основные сведения об электроустановках: понятия об электростанциях, подстанциях, энергосистеме.
Электроустановка - установка, предназначенная для производства, распределения и потребления электроэнергии.
ОЭ - открытая электроустановка - т.е.установка с оборудованием на открытом воздухе
ЗЭ - закрытая электроустановка.
Электростанциями называются предприятия или установки, предназначенные для производства электроэнергии.
По особенностям основного технологического процесса преобразования энергии и виду используемого энергетического ресурса электростанции подразделяют на тепловые (ТЭС), атомные (АЭС), гидроэлектростанции (ГЭС), гидроаккумулирующие (ГАЭС), газотурбинные (ГТУ) и др.
Важную роль выполняют электрические подстанции -- электроустановки, предназначенные для преобразования и распределения электроэнергии.
Наибольшее распространение в энергосистеме имеют место трансформаторные ПС. Они преобразуют энергию напряжения одного вида в энергию другого вида.
Существуют преобразовательные ПС - выпрямительные и инверторные ПС.
Энергосистема - это совокупность электрических станций, электрич. тепловых сетей, потребителей эл. тепловой энергии, связанных общностью режима и непрерывностью процесса производства, распределения, преобразования и потребления электрич. тепловой энергии.
Электрическая система - это совокупность электрических станций, связанных общностью режима и непрерывностью процесса производства, распределения, преобразования и потребления электрической тепловой энергии.
Электрическая сеть - система проводов или кабелей для передачи электроэнергии от источников к потребителям.
Правила устройства электроустановок (ПУЭ) разделяют все электроустановки на две категории: электроустановки напряжением до 1 кВ и электроустановки выше 1 кВ. Это разделение вызвано различием в типах и конструкциях аппаратов, а также различием в условиях безопасности, в требованиях, предъявляемых при сооружении и эксплуатации электроустановок разных напряжений.
При проектировании, сооружении и эксплуатации электроустановок используют схемы - чертежи, на которых в условных обозначениях показывают элементы установки в той последовательности и взаимосвязи, которая существует на практике или которая будет осуществлена при ее сооружении.
2. Типы электростанций и их особенности.
Электростанциями называются предприятия или установки, предназначенные для производства электроэнергии.
По особенностям основного технологического процесса преобразования энергии и виду используемого энергетического ресурса электростанции подразделяют на тепловые (ТЭС - делятся на КЭС (ГРЭС) - конденсационные электрические станции и ТЭЦ - теплоэлектроцентрали), атомные (АЭС), гидроэлектростанции (ГЭС), гидроаккумулирующие (ГАЭС), газотурбинные (ГТУ), дизельные электростанции, гелиоэлектростанции (солнечные), геотермальные, приливные ЭС, ветровые ЭС и др.
а) Тепловые конденсационные электрические станции (КЭС)
На тепловых электростанциях химическая энергия сжигаемого топлива преобразуется в котле в энергию водяного пара, приводящего во вращение турбоагрегат (паровую турбину, соединенную с генератором). Механическая энергия вращения преобразуется генератором в электрическую. Топливом для электростанций служат уголь, торф, горючие сланцы, а также газ и мазут. В отечественной энергетике на долю КЭС приходится до 60% выработки электроэнергии.
Основными особенностями КЭС являются: удаленность от потребителей электроэнергии, что определяет в основном выдачу мощности на высоких и сверхвысоких напряжениях, и блочный принцип построения электростанции. Мощность современных КЭС обычно такова, что каждая из них может обеспечить электроэнергией крупный район страны. Отсюда еще одно название электростанций этого типа -- государственная районная электрическая станция (ГРЭС).
Энергоблок представляет собой как бы отдельную электростанцию со своим основным и вспомогательным оборудованием и центром управления - блочным щитом. Связей между соседними энергоблоками по технологическим линиям обычно не предусматривается. Построение КЭС по блочному принципу дает определенные технико-экономические преимущества, которые заключаются в следующем:
--
облегчается применение пара высоких и сверхвысоких параметров вследствие более простой системы паропроводов, что особенно важно для освоения агрегатов большой мощности;
--
упрощается и становится более четкой технологическая схема электростанции, вследствие чего увеличивается надежность работы и облегчается эксплуатация;
--
уменьшается, а в отдельных случаях может вообще отсутствовать резервное тепломеханическое оборудование;
--
сокращается объем строительных и монтажных работ;
--
уменьшаются капитальные затраты на сооружение электростанции;
--
обеспечивается удобное расширение электростанции, причем новые энергоблоки при необходимости могут отличаться от предыдущих по своим параметрам.
Современные КЭС весьма активно воздействуют на окружающую среду: на атмосферу, гидросферу и литосферу. Влияние на атмосферу сказывается в большом потреблении кислорода воздуха для горения топлива и в выбросе значительного количества продуктов сгорания. Это в первую очередь газообразные окислы углерода, серы, азота, ряд которых имеет высокую химическую активность.
Этот вид электростанций предназначен для централизованного снабжения промышленных предприятий и городов электроэнергией и теплом. Являясь, как и КЭС, тепловыми электростанциями, они отличаются от последних использованием тепла "отработавшего" в турбинах пара для нужд промышленного производства, а также для отопления, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения. При такой комбинированной выработке электроэнергии и тепла достигается значительная экономия топлива по сравнению с раздельным энергоснабжением, т. е. выработкой электроэнергии на КЭС и получением тепла от местных котельных. Поэтому ТЭЦ получили широкое распространение в районах (городах) с большим потреблением тепла и электроэнергии.
Специфика электрической части ТЭЦ определяется расположением электростанции вблизи центров электрических нагрузок. В этих условиях часть мощности может выдаваться в местную сеть непосредственно на генераторном напряжении. С этой целью на электростанции создается обычно генераторное распределительное устройство (ГРУ). Избыток мощности выдается, как и в случае КЭС, в энергосистему на повышенном напряжении.
Существенной особенностью ТЭЦ является также повышенная мощность теплового оборудования по сравнению с электрической мощностью электростанции. Это обстоятельство предопределяет больший относительный расход электроэнергии на собственные нужды, чем на КЭС.
в)Атомные электростанции (АЭС)
АЭС -- это по существу тепловые электростанции, которые используют тепловую энергию ядерных реакций.
Один из основных элементов АЭС - реактор. Используют в основном ядерные реакции расщепления урана U-235 под действием тепловых нейтронов. Для их осуществления в реакторе, кроме топлива (U-235), должен быть замедлитель нейтронов и, естественно, теплоноситель, отводящий тепло из реактора.
АЭС, так же как и КЭС, строятся по блочному принципу как в тепломеханической, так и в электрической части.
Ядерное топливо, запасы которого достаточно велики, обладает очень высокой теплотворной способностью (1 кг U-235 заменяет 2900 т угля), поэтому АЭС особенно эффективны в районах, бедных топливными ресурсами. АЭС выгодно оснащать энергоблоками большой мощности.
Перспективными являются АЭС с реакторами на быстрых нейтронах (БН), которые могут использоваться для получения тепла и электроэнергии, а также и для воспроизводства ядерного горючего.
АЭС не имеют выбросов дымовых газов и не имеют отходов в виде золы и шлаков. Важной особенностью возможного воздействия АЭС на окружающую среду является необходимость захоронения радиоактивных отходов. Это делается в специальных могильниках, которые исключают возможность воздействия радиации на людей.
г) Гидроэлектростанции (ГЭС)
На ГЭС для получения электроэнергии используется энергия водных потоков (рек, водопадов и т. д.). В настоящее время на ГЭС вырабатывается около 15% всей электроэнергии. Более интенсивное строительство этого вида станций сдерживается большими капиталовложениями, большими сроками строительства и спецификой размещения гидроресурсов.
На ГЭС, как правило, напор воды создается плотиной. Водное пространство перед плотиной называется верхним бьефом, а ниже плотины - нижним бьефом. Разность уровней верхнего (УВБ) и нижнего бьефа (УНБ) определяет напор Н.
В электрической части ГЭС во многом подобны конденсационным электростанциям. Как и КЭС, гидроэлектростанции обычно удалены от центров потребления, так как место их строительства определяется в основном природными условиями. Поэтому электроэнергия, вырабатываемая ГЭС, выдается на высоких и сверхвысоких напряжениях (110 -- 500 кВ). Отличительной особенностью ГЭС является небольшое потребление электроэнергии на собственные нужды, которое обычно в несколько раз меньше, чем на ТЭС. Это объясняется отсутствием на ГЭС крупных механизмов в системе собственных нужд.
При сооружении ГЭС одновременно с энергетическими решаются важные народнохозяйственные задачи: орошение земель и развитие судоходства, обеспечение водоснабжения крупных городов и промышленных предприятий и т. д.
Технология производства электроэнергии на ГЭС довольно проста и легко поддается автоматизации. Пуск агрегата ГЭС занимает не более 50 с, поэтому резерв мощности в энергосистеме целесообразно обеспечить именно этими агрегатами.
Коэффициент полезного действия ГЭС обычно составляет около 85-90%.
Благодаря меньшим эксплуатационным расходам себестоимость электроэнергии на ГЭС, как правило, в несколько раз меньше, чем на тепловых электростанциях.
Гидроаккумулирующие станции
Эти электростанции имеют как минимум два бассейна - верхний и нижний с определенными перепадами высот между ними. В здании ГАЭС устанавливаются так называемые обратимые гидроагрегаты. В часы минимума нагрузки энергосистемы генераторы ГАЭС переводят в двигательный режим, а турбины - в насосный. Потребляя мощность из сети, такие гидроагрегаты перекачивают воду по трубопроводу из нижнего бассейна в верхний. В период максимальных нагрузок, когда в энергосистеме образуется дефицит генераторной мощности, ГАЭС вырабатывает электроэнергию. Срабатывая воду из верхнего бассейна, турбина вращает генератор, который выдает мощность в сеть.
Таким образом, применение ГАЭС помогает выравнивать график нагрузки энергосистемы, что повышает экономичность работы тепловых и атомных электростанций.
Воздействие ГЭС и ГАЭС на окружающую среду связано с сооружением плотин и водохранилищ. Это обстоятельство, кроме отчуждения больших площадей земли с их природными богатствами, сказывается на изменении ландшафта, уровня грунтовых вод, на переформировании берегов, увеличении испарения воды и т. д. При сооружении крупных водохранилищ ГЭС, кроме того, создаются условия для развития тектонической активности.
д) Газотурбинные электростанции
Основу современных газотурбинных электростанций составляют газовые турбины мощностью 25 - 100 МВт. Запуск установки осуществляется при помощи разгонного двигателя и длится 1-2 мин, в связи с чем газотурбинные установки (ГТУ) отличаются высокой маневренностью и пригодны для покрытия пиков нагрузки в энергосистемах. Основная часть теплоты, получаемая в камере сгорания ГТУ, выбрасывается в атмосферу, поэтому общий КПД таких электростанций составляет 25 -- 30%.
Для повышения экономичности газовых турбин разработаны парогазовые установки (ПГУ). В них топливо сжигается в топке парогенератора, пар из которого направляется в паровую турбину.
е) Нетрадиционные типы электростанций
Это в первую очередь электростанции с магнитогидродинамическими генераторами (МГД-генераторами). МГД-генераторы планируется сооружать в качестве надстройки к станции типа КЭС. Они используют тепловые потенциалы в 2500 - 3000 К, недоступные для обычных котлов.
Во многих передовых и технически развитых странах мира проводятся работы по овладению энергией термоядерного синтеза. Сущность термоядерной реакции, в которой может быть высвобождено колоссальное количество энергии, состоит в слиянии двух атомов (ионов) легких элементов (обычно ионов изотопов водорода - дейтерия и трития либо водорода и дейтерия). В результате образуется частица с массой, меньшей, чем суммарная масса исходных элементов, а высвобождающаяся энергия соответствует разности масс.
Создание термоядерной электростанции поднимает ряд серьезных теоретических и практических проблем, требующих проведения сложных исследований, и поэтому окончательное овладение термоядерным синтезом является делом, может быть, не столь отдаленного, но все же будущего. Как показывает опыт, это одна из самых трудных технологических задач, за которую когда-либо бралось человечество. Однако в случае успеха будет обеспечено практически безграничное количество энергии.
Наряду с поисками новых мощных источников энергии ведется разработка и строительство станций на возобновляемых энергоресурсах экологически "чистого" типа, воздействие которых на окружающую среду минимально. Это станции, использующие энергию солнца, ветра, приливов и т. д.
Энергию солнца можно использовать через фотоэлементы путем прямого получения электроэнергии, или путем использования теплового излучения солнца, сфокусированного зеркалами на парогенераторе, пар из которого вращает турбину с генератором.
Ветроэлектростанции (ВЭС) используются для сравнительно небольших автономных потребителей.
Геотермальные электростанции используют энергию подземных термальных вод.
3. Графики нагрузок электростанций. Распределение нагрузки в системе между электростанциями разного типа. Основные величины, характеризующие графики нагрузок.
График нагрузки - диаграмма изменения мощности (тока) электроустановки во времени. Графическое изображение режима работы электроустановки. Они отражают колебание спроса на электроэнергию во времени.
По виду фиксируемого параметра различают графики активной P, реактивной Q, полной (кажущейся) S мощностей и тока I электроустановки.
Как правило, графики отражают изменение нагрузки за определенный период времени. По этому признаку их подразделяют на суточные (24 ч), сезонные, годовые и т. п.
По виду: непрерывные и ступенчатые.
По времени года: зимние, летние.
По месту изучения или элементу энергосистемы, к которому они относятся, графики можно разделить на следующие группы:
--
графики нагрузки потребителей, определяемые на шинах подстанций;
--
сетевые графики нагрузки - на шинах районных и узловых подстанций;
Годовой график нагрузки по продолжительности строится по двум характерным графикам зимнего и летнего дня. По годовому графику по продолжительности определяют расход топлива, расход воды.
По годовому графику месячных максимальных нагрузок определяют время и продолжительность ремонта основного оборудования.
Площадь, ограниченная кривой графика активной нагрузки, численно равна энергии, произведенной или потребленной электроустановкой за рассматриваемый период:
где Рi -- мощность i-й ступени графика; Ti -- продолжительность ступени.
Средняя нагрузка установки за рассматриваемый период (сутки, год) равна:
где Т - длительность рассматриваемого периода; Wп - электроэнергия за рассматриваемый период.
Плотность и заполнение графика нагрузки характеризуются коэффициентом заполнения.
Коэффициент заполнения графика нагрузки показывает, во сколько раз выработанное (потребленное) количество электроэнергии за рассматриваемый период (сутки, год) меньше того количества энергии, которое было бы выработано (потреблено) за то же время, если бы нагрузка установки все время была максимальной. Очевидно, что чем равномернее график, тем ближе значение kзап к единице.
Для характеристики графика нагрузки установки можно воспользоваться также условной продолжительностью использования максимальной нагрузки.
Время, в течение которого необходимо работать с максимальной мощностью, чтобы обеспечить то количество электроэнергии, которое задано по действительному графику нагрузки.
В практике применяют также коэффициент использования установленной мощности:
или продолжительность использования установленной мощности:
, где Руст - суммарная установленная мощность всех агрегатов, включая резервные.
При проектировании по графикам нагрузки определяют максимальную нагрузку станции или подстанции и выбирают наиболее экономичное и удобное в эксплуатации число агрегатов и их мощность. Графики нагрузок также используют для определения наиболее экономичного режима работы агрегатов на станции и трансформаторов на подстанции.
Графики эл.нагрузок промышленных предприятий, городов, рабочих поселков позволяют прогнозировать ожидаемые максимальные нагрузки, режим и размеры потребления эл.энергии и особенно проектировать развитие энергосистем.
Используемыые в проектной практике методы определения перспективных режимов эл. потребления энергосистем базируется на суммировании графиков нагрузки отдельных отраслей народного хозяйства.
Для каждой отрасли известны характерные значения продолжительности использования совмещенной максимальной нагрузки.
Зная годовое электропотребление и значение ТmaxI можно определить расчетное максимальное значение нагрузки отраслей.
При проектировании ПС известны параметры механизмов и установленной мощности электродвигателей.
Рпр макс - присоединенная мощность во время максимальной нагрузки
Графики нагрузки имеют большое значение при эксплуатации объединенных энргосистем, в которых работают электростанции разного типа.
Важнейшей задачей является рациональное распределение активной нагрузки между электростанциями разного типа, что позволяет получить наименьший расход топлива на выработку электроэнергии.
4. Какие преимущества дает объединение электростанций в электрическую систему.
Электростанциями называются предприятия или установки, предназначенные для производства электроэнергии.
Энергосистема - это совокупность электрических станций, электрич. тепловых сетей, потребителей эл. тепловой энергии, связанных общностью режима и непрерывностью процесса производства, распределения, преобразования и потребления электрич. тепловой энергии.
Электрическая система - это совокупность электрических станций, связанных общностью режима и непрерывностью процесса производства, распределения, преобразования и потребления электрической тепловой энергии.
Объединение электростанций на параллельную работу и создание энергосистем (ЕЭС) имеет большое народнохозяйственное значение и дает ряд технических и экономических преимуществ:
1. Повышает надежность эл.снабжения потребителей
2. Уменьшает требуемый резерв мощности в энергосистеме, который должен составлять 12 - 20% общей мощности агрегатов энергосистемы.
3. Улучшаются условия загрузки агрегатов, благодаря выравниванию графика нагрузки и снабжению максимальной нагрузки энергосистемы.
4. Появляется возможность более полного использования генерирующих мощностей электростанций, обусловленных их различным географическим месторасположением.
5. Улучшаются технико-экономические показатели энергетики в виду использования более мощных агрегатов.
6. Создаются оптимальные условия для управления развитием и режимами работы энергосистемы в целом.
7. Создаются условия для работы АСДУ, АСУ, ОДУ, ЦДУ.
Наибольшее распространение в энергосистеме имеют место трансформаторные ПС. Они преобразуют энергию напряжения одного вида в энергию другого вида.
Существуют преобразовательные ПС - выпрямительные и инверторные ПС.
При параллельной работе нескольких энергосистем в составе объединенной энергосистемы указанные преимущества проявляются в еще большей степени.
Для оперативного руководства работой энергосистем создана единая система диспетчерского управления:
ЦДУ - центральное диспетчерское управление
ОДУ - объединенные диспетчерские управления
АСУ - автоматизированная система управления
АСДУ - автоматизированная система диспетчерского управления
пункты управления электростанциями и др.
Диспетчерские пункты оборудуются новейшими средствами управления: диспетчерскими щитами, устройствами телеуправления, телесигнализации, телеизмерений, средствами связи, вычислительной техники, автоматики и т. п.
5. Измерительные трансформаторы тока. Назначение, конструкция, классы точности. Условия выбора.
Измерительный трансформатор тока - трансформатор, у которого при начальном условии вторичный ток пропорционален первичному и при правильном включении сдвинут относительно него на угол 0®.
Трансформатор тока предназначен для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.
Трансформатор тока имеет замкнутый магнитопровод 2 (рис. 1) и две обмотки - первичную 1 и вторичную 3. Первичная обмотка включается последовательно в цепь измеряемого тока I1, ко вторичной обмотке присоединяются измерительные приборы, обтекаемые током I2.
Трансформатор тока характеризуется номинальным коэффициентом трансформации
где, I1ном и I2ном - номинальные значения первичного и вторичного тока соответственно.
Значения номинального вторичного тока приняты равными 5 и 1 А.
Коэффициент трансформации трансформаторов тока не является строго постоянной величиной и может отличаться от номинального значения вследствие погрешности, обусловленной наличием тока намагничивания. Токовая погрешность определяется по выражению
Погрешность трансформатора тока зависит от его конструктивных особенностей: сечения магнитопровода, магнитной проницаемости материала магнитопровода, средней длины магнитного пути, значения I1w1. В зависимости от предъявляемых требований, выпускаются трансформаторы тока с классами точности 0,2; 0,5; 1; 3; 10. Указанные цифры представляют собой токовую погрешность в процентах номинального тока при нагрузке первичной обмотки током 100 - 120% для первых трех классов и 50 - 120% для двух последних. Для трансформаторов тока классов точности 0,2; 0,5 и 1 нормируется также угловая погрешность.
Трансформаторы тока класса 0,2 применяются для присоединения точных лабораторных приборов, класса 0,5 - для присоединения счетчиков денежного расчета, класса 1 - для всех технических измерительных приборов, классов 3 и 10 - для релейной защиты.
Кроме рассмотренных классов выпускаются также трансформаторы тока со вторичными обмотками типов Д (для дифференциальной защиты), 3 (для земляной защиты), Р (для прочих релейных защит).
По типу первичной обмотки различают: По способу установки:
- катушечные - до 3 кВ включительно - проходные (П)
- одновитковые - на Iном ™600 А - опорные (О)
- многовитковые - встроенные (В) в силовые Т, Q, и т.д.
По способу выполнения 1-ой обмотки:
- стержневые
- шинные одновитковые
- встроеные
- многовитковые (используются при 1-ом токе <1000 - 1500 А)
По числу ступеней трансформации:
- одноступенчатые
- каскадные (U™330 кВ)
Конструкции трансформаторов тока :
Трансформаторы тока для внутренней установки до 35 кВ имеют литую эпоксидную изоляцию.
Например, трансформатор тока ТПОЛ-20 (проходной, одновитковый, с литой изоляцией на 20 кВ). В этих трансформаторах токоведущий стержень, проходящий через "окна" двух магнитопроводов, является одним витком первичной обмотки.
Трансформатор ТПОЛ-20 имеет два магнитопровода, на каждый из которых намотана своя вторичная обмотка. Классы точности этих трансформаторов тока 0,5; 3 и Р. Магнитопроводы вместе с обмотками заливаются компаундом на основе эпоксидной смолы, который после затвердения образует монолитную массу.
Рассматриваемый трансформатор тока в распределительном устройстве выполняет одновременно роль проходного изолятора. |
При токах, меньших 600 А, применяются многовитковые трансформаторы тока ТПЛ, у которых первичная обмоткасостоит из нескольких витков, количество которых определяется необходимой МДС.
В комплектных распределительных устройствах применяются опорно-проходные трансформаторы тока ТЛМ-10, ТПЛК-10, конструктивно совмещенные с одним из штепсельных разъемов первичной цепи ячейки КРУ.
На большие номинальные первичные токи применяются трансформаторы тока, у которых роль первичной обмотки выполняет шина, проходящая внутри трансформатора.Например, ТШЛ-20 (шинный, с литой изоляцией, на 20 кВ и токи 6000 -- 18 000 А). Эти трансформаторы представляют собой кольцеобразный эпоксидный блок с залитым в нем магнитопроводом и вторичными обмотками. Первичной обмоткой является шина токопровода. В изоляционный блок залито экранирующее силуминовое кольцо, электрически соединенное с шиной с помощью пружины.
Для наружной установки выпускаются трансформаторы тока опорного типа в фарфоровом корпусе с бумажно-масляной изоляцией типа ТФЗМ. В полом фарфоровом изоляторе, заполненном маслом, расположены обмотки и магнитопровод трансформатора. Конструктивно первичная и вторичная обмотки напоминают два звена цепи (буква 3 в обозначении типа).Трансформаторы ТФЗМ имеют один магнитопровод с обмоткой класса 0,5 и два-три магнитопровода с обмотками для релейной защиты.
Чем выше напряжение, тем труднее осуществить изоляцию первичной обмотки, поэтому на напряжение 330 кВ и более изготовляются трансформаторы тока каскадного типа. Наличие двух каскадов трансформации (двух магни-топроводов с обмотками) позволяет выполнить изоляцию обмоток каждой ступени не на полное напряжение, а на половину его.
В установках 330 кВ и более применяются каскадные трансформаторы тока ТФРМ с рымовидной обмоткой, расположенной внутри фарфорового изолятора, заполненного трансформаторным маслом.
Встроенные трансформаторы тока применяются в установках 35 кВ и более. В вводы высокого напряжения масляных выключателей и силовых трансформаторов встраиваются магнитопроводы со вторичными обмотками. Первичной обмоткой является токоведущий стержень ввода. Вторичные обмотки встроенных трансформаторов тока имеют отпайки, позволяющие регулировать коэффициент трансформации в соответствии с первичным током. Для встраивания в масляные выключатели применяются трансформаторы тока серий ТВ, ТВС, ТВУ. Для встраивания в силовые трансформаторы или автотрансформаторы применяются трансформаторы тока серии ТВТ.
Кроме рассмотренных типов трансформаторов тока выпускаются специальные конструкции для релейных защит: трансформаторы тока нулевой последовательности ТНП, ТНПШ, ТЗ, ТЗЛ; быстронасыщающиеся трансформаторы ТКБ; трансформаторы для поперечной дифзащиты генераторов ТШЛО.
Каскадные измерительные трансформаторы на 500, 750 и 1150 кВ сложны в изготовлении и дороги, поэтому взамен их разработаны принципиально новые оптико-электронные трансформаторы (ОЭТ). В них измеряемый сигнал (ток, напряжение) преобразуется в световой поток, который изменяется по определенному закону и передается в приемное устройство, расположенное на заземленном элементе. Затем световой поток преобразуется в электрический сигнал, воспринимаемый измерительными приборами. Таким образом, передающее устройство, находящееся под высоким напряжением, и приемное устройство, соединенное с землей, связаны между собой только пучком света.
Световой поток передается внутри полого изолятора по трубе с зеркальными стенками или по диэлектрическим стержневым и волоконным световодам, которые изготовляются из специального оптического стекла с изолирующей оболочкой.
Условия выбора трансформатора тока:
Все эл.аппараты выбираются в нормальном режиме.
1. - по напряжению установки
2. - по току
Номинальный ток должен быть кА можно ближе к рабочему току установки, т.к. недогрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешностей.
3. - по конструкции и классу точности
4. - по электродинамической стойкости
где iу - ударный ток КЗ по расчету; kэд - кратность электродинамической стойкости по каталогу; I1ном - номинальный первичный ток трансформатора тока; iдин - ток электродинамической стойкости.
Электродинамическая стойкость шинных трансформаторов тока определяется устойчивостью самих шин РУ, вследствие этого такие транс-ры по этому условию не проверяются.
5. - по термической стойкости
где Вк - тепловой импульс по расчету; kт - кратность термической стойкости по каталогу; tтер - время термической стойкости по каталогу; Iтер - ток термической стойкости.