Принцип действия защиты с использованием короткозамыкателей

Схема подстанции без выключателя на стороне высокого напряжения

В случае аварии на трансформаторе одного из присоединений (T1), установленная на нём защита подаст напряжение на катушку включения соответствующего короткозамыкателя (SC1). Короткозамыкатель замкнёт свои контакты, создав искусственное замыкание на землю. На это замыкание среагирует защита магистральной ЛЭП, в зоне действия которой находится подстанция, и с помощью головного выключателя (Q) отключит всю подстанцию. Через небольшой промежуток времени на линии сработает АПВ и включит головной выключатель. За это время, которое называется бестоковой паузой, сработает отделитель повреждённого трансформатора (E1) и отключит его от сети. Таким образом, не используя отдельный выключатель на каждое присоединение, возможно отключить повреждённый участок, оставив подстанцию в работе.

Трансформатор.

.

Трансформатор (от лат. transformo — преобразовывать) — статическое (не имеющее подвижных частей) электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции системы переменного тока одного напряжения в систему переменного тока обычно другого напряжения при неизменной частоте и без существенных потерь мощности.

Трансформатор может состоять из одной (автотрансформатор) или нескольких изолированных проволочных, либо ленточных обмоток, охватываемых общим магнитным потоком, намотанных, как правило, на магнитопровод (сердечник) из ферромагнитного магнито-мягкого материала.

Силовые трансформаторы, установленные на электростанциях и под­станциях, предназначены для преобразования электроэнергии с одного на­пряжения на другое. Наибольшее распространение получили трехфазные трансформаторы, так как потери в них на 12—15% ниже, а расход ак­тивных материалов и стоимость на 20-25% меньше, чем в группе трех однофазных трансформаторов такой же суммарной мощности.

Трехфазные трансформаторы на напряжение 220 кВ изготовляют мощ­ностью до 1000 МВ-А, на 330 кВ - 1250 МВ-А, на 500 кВ - 1000 МВ-А. Предельная единичная мощность трансформаторов ограничивается мас­сой, размерами, условиями транспортировки.

Однофазные трансформаторы применяются, если невозможно изгото­вление трехфазных трансформаторов необходимой мощности или затруд­нена их транспортировка. Наибольшая мощность группы однофазных трансформаторов напряжением 500 кВ — 3 х 533 МВ-А, напряжением 750 кВ - 3 х 417 МВ-А, напряжением 1150 кВ - 3 х 667 МВ-А.

По количеству обмоток различного напряжения на каждую фазу транс­форматоры разделяются на двухобмоточные и трехобмоточные (рис. 1,а,6). Кроме того, обмотки одного и того же напряже­ния, обычно низшего, могут состоять из двух и более параллельных ветвей, изолированных друг от друга и от заземленных частей. Такие трансформаторы называются трансформаторами с расщепленными обмотками (рис. 1,в). Обмотки высшего, среднего и низшего напря­жения принято сокращенно обозначать соответственно ВН, СН, НН.

Трансформаторы с расщепленными обмотками НН обеспечивают воз­можность присоединения нескольких генераторов к одному повышающему трансформатору. Такие укрупненные энергоблоки позволяют упростить схему РУ 330-500 кВ. Широкое распростра­нение трансформаторы с расщепленной обмоткой НН получили в схемах питания собственных нужд крупных ТЭС с блоками 200-1200 МВт, а так­же на понижающих подстанциях с целью ограничения токов КЗ.

К основным параметрам трансформатора относятся номинальные мощность, напряжение, ток; напряжение КЗ; ток XX; потери XX и КЗ.

Номинальной мощностью трансформатора называется указанное в за­водском паспорте значение полной мощности, на которую непрерывно мо

жет быть нагружен трансформатор в номинальных условиях места уста­новки и охлаждающей среды при поминальных частоте и напряжении.

Для трансформаторов общего назначения, установленных на открытом воздухе и имеющих естественное масляное охлаждение без обдува и с об­дувом, за номинальные условия охлаждения принимают естественно ме­няющуюся температуру наружного воздуха (для климатического исполне­ния У: среднесуточная не более 30°С, среднегодовая не более 20°С), а для трансформаторов с масляно-водяным охлаждением температура воды у входа в охладитель принимается не более 25°С (ГОСТ 11677-85). Но­минальная мощность для двухобмоточного трансформатора — это мощ­ность каждой из его обмоток. Трех обмоточные трансформаторы могут быть выполнены с обмотками как одинаковой, так и разной мощности. В последнем случае за номинальную принимается наибольшая из номи­нальных мощностей отдельных обмоток трансформатора.

Трансформаторы устанавливают не только на открытом воздухе, но и в закрытых неотапливаемых помещениях с естественной вентиляцией. В этом случае трансформаторы также могут быть непрерывно нагружены на номинальную мощность, но при этом срок службы трансформатора не­сколько снижается из-за худших условий охлаждения.

Номинальные напряжения обмоток — это напряжения первичной и вто­ричной обмоток при холостом ходе трансформатора.

Номинальными токами трансформатора называются указанные в за­водском паспорте значения токов в обмотках, при которых допускается длительная нормальная работа трансформатора.

Номинальный ток любой обмотки трансформатора определяют по ее номинальной мощности и номинальному напряжению.

Напряжение короткого замыкания — это напряжение, при подведении которого к одной из обмоток трансформатора при замкнутой накоротко другой обмотке в чей проходит ток, равный номинальному.

Напряжение КЗ определяют по падению напряжения в трансформато­ре, оно характеризует полное сопротивление обмоток трансформатора. В трехобмоточных трансформаторах и автотрансформаторах напряже­ние КЗ определяется для любой пары его обмоток при разомкнутой треть­ей обмотке.

Ток холостого хода 1_Х характеризует активные и реактивные потери в стали и зависит от магнитных свойств стали, конструкции и качества сборки магнитопровода и от магнитной индукции. Ток холостого хода выражается в процентах номинального тока трансформатора. В совре­менных трансформаторах с холоднокатаной сталью токи холостого хода имеют небольшие значения.

Потери холостого хода Р_х и короткого замыкания Р_к определяют эко­номичность работы трансформатора. Потери холостого хода состоят из потерь в стали на перемагничивание и вихревые токи. Для уменьшения их применяется электротехническая сталь с малым содержанием углерода специальными присадками, холоднокатаная сталь толщиной 0,3 мм марок 3405, 3406 и др. с жаростойким изоляционным покрытием. В спра­вочниках и каталогах приводятся значения Р_х для уровней А и Б. Уро­вень А относится к трансформаторам, изготовленным из электротехниче­ской стали с удельными потерями не более 0,9 Вт/кг, уровень Б - с удельными потерями не более 1,1 Вт/кг (при В= 1,5 Тл, / = 50 Гц).

Потери короткого замыкания состоят из потерь в обмотках при проте­кании по ним токов нагрузки и добавочных потерь в обмотках и конструк­циях трансформатора. Добавочные потери вызваны магнитными полями рассеяния, создающими вихревые токи в крайних витках обмотки и кон­струкциях трансформатора (стенки бака, ярмовые балки и др.). Для их сни­жения обмотки выполняются многожильным транспонированным прово­дом, а стенки бака экранируются магнитными шунтами.