Назначение, устройство и принцип работы трансформаторов.

Трансформатором называется электромагнитное статическое устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии одного напряжения (частоты) в электрическую энергию другого напряжения (частоты).

На электрических станциях повышающими трансформаторами напряжение увеличивают для уменьшения потерь в линиях электропередач, а в местах расположения потребителей напряжение понижающими трансформаторами снижается до удобных для использования величин.

Принцип работы трансформатора основан на явлении взаимной электромагнитной индукции. Трансформатор состоит из первичных и вторичных электрических обмоток и магнитного сердечника для усиления магнитной связи между обмотками. При подключении первичной обмотки к источнику электрической энергии по ней будет протекать электрический ток, а в сердечнике возникнет магнитный поток. Если ток будет переменным синусоидальным, то и величина магнитного потока будет изменяться по синусоидальному закону. Магнитный поток при своем изменении пересекает витки не подвижных обмоток и индуцирует в них ЭДС. При замыкании вторичной обмотки на внешнее сопротивление нагрузки по вторичной цепи потечет переменный синусоидальный электрический ток.

36. Виды повреждений и ненормальных режимов работы.Основными видами повреждений являются многофазные и однофазные короткие замыкания в обмотках и на выводах трансформатора, «пожар стали» магнитопровода, однофазные замыкания на землю и межвитковые

замыкания.

Ненормальные режимы работы обусловлены внешними короткими замыканиями и перегрузками.

Защита от коротких замыканий выполняется с действием на отключение трансформатора. Для ограничения размеров разрушений ее выполняют быстродействующей.

При витковых замыканиях в замкнувшихся витках возникает значительный ток, разрушающий изоляцию и магнитопровод трансформатора. При малом числе замкнувшихся витков ток в поврежденной фазе со стороны питания изменяется незначительно, а напряжение на выводах трансформатора практически не изменяется. Поэтому использовать токовые защиты для отключения трансформатора при таком повреждении не предоставляется возможным.

Опасным внутренним повреждением трансформаторов является также «пожар стали» магнитопровода, который возникает при нарушении изоляции между листами магнитопровода, что ведет к увеличению потерь на перемагничивание и вихревые токи. Увеличение потерь вызывает повышенный местный нагрев стали, ведущий к дальнейшему разрушению изоляции. Токовые защиты на этот вид повреждения тоже не реагируют.

Поэтому возникает необходимость в применении специальной защиты от витковых замыканий и от «пожара стали». Для маслонаполненных трансформаторов такой защитой является газовая, основанная на явлении газообразования. Образование газа является следствием разложения масла и других изолирующих материалов под действием электрической дуги. Электрическая дуга возникает и при многофазных коротких замыканиях в обмотке статора. Газовая защита реагирует на все виды повреждений внутри бака трансформатора.

Газовая защита.

Газовая защита основана на использовании явления газообразования в баке поврежденного трансформатора. Интенсивность газообразования зависит от характера и размеров повреждения. В зависимости от степени повреждения газовая защита действует на сигнал или отключение трансформатора.

Основным элементом газовой защиты является газовое реле(KSG), устанавливаемое в маслопроводе между баком и расширителем (рис. 2.6.а.).

Элементы газового реле выполнены в виде плоскодонных алюминиевых чашек, вращающихся вместе с подвижными контактами 4 (рис.2.6.б) вокруг осей 3. Эти контакты замыкаются с неподвижными контактами 5 при опускании чашек. В нормальном режиме при наличии масла в кожухе реле чашки удерживаются пружинами 6 в положении, указанном на рисунке. Понижение уровня масла сопровождается опусканием чашек и замыканием соответствующих контактов. Сначала

Рисунок 2 6

опускается верхняя чашка и реле действует на сигнал. При интенсивном газообразовании возникает сильный поток масла и газов из бака в расширитель через газовое реле. На пути потока находится лопасть 7, действующая вместе с нижней чашкой на общий контакт. Лопасть поворачивается и замыкает контакт в цепи отключения трансформатора.

Достоинствами газовой защиты являются высокая чувствительность, реагирование практически на все виды повреждения внутри бака, сравнительно небольшое время срабатывания, простота выполнения, а также способность защищать трансформатор при недопустимом понижении уровня масла по любым причинам.

Газовая защита обязательна для трансформаторов мощностью 6300 МВА и выше. Допускается устанавливать газовую защиту и на трансформаторах меньшей мощности. Для внутрицеховых подстанций газовую защиту следует устанавливать на понижающих трансформаторах практически любой мощности.