Меню

Электродинамическая устойчивость трансформаторов тока

17.4. Электродинамическая и термическая стойкость трансформаторов тока

Трансформатор тока, как всякий ап­парат, включаемый в цепь последова­тельно, должен быть электродинами­чески и термически стойким.

Электродинамическая стойкость. В трансформаторах тока имеют место внутренние электродинамические силы от взаимодействия токов в элементах обмоток, главным образом первичной, и внешние силы от взаимодействия токов разноименных фаз.

Многовитковые трансформаторы то­ка, у которых первичная обмотка вы­полнена в виде катушки или в виде нескольких петель удлиненной формы, подвержены в основном действию

внутренних электродинамических сил. В одновитковых трансформаторах, где первичная обмотка представляет собой прямолинейный проводник, внутренние силы практически отсутствуют и элект­родинамическая стойкость определяется внешними силами.

Электродинамическую стойкость трансформаторов тока характеризуют током динамической стойкости iДИН или отношением этого тока к амплитуде номинального первичного тока, т. е. кратностью

Кроме того, для трансформаторов тока внутренней установки, подвержен­ных внешним электродинамическим си­лам вследствие относительно небольших расстояний между фазами, заводы-изго-.товители указывают наибольшее до­пустимое расстояние от вывода первич­ной обмотки до ближайшего опорного изолятора при минимальном расстоя­нии между фазами.

Условие электродинамической стой­кости трансформатора тока выражается следующим образом:

Условие термической стойкости трансформатора тока имеет вид

где В — интеграл Джоуля; Ктер = = Iтер/I1ном — кратность тока термиче­ской стойкости.

17.5. Конструкции трансформаторов тока

Различают две основные группы из­мерительных трансформаторов тока: одновитковые и многовитковые.

Одновитковые трансформаторы наи­более просты в изготовлении. Однако при одном витке первичной обмотки и применении стали среднего качества

МДС обмотки недостаточна для транс­форматоров класса 0,5, если первичный ток менее 400—600 А. Одновитковые трансформаторы с меньшим номиналь­ным током, например встроенного ти­па, относятся к классам 1 и 3. Приме­нение получили три характерные конст­рукции одновитковых трансформаторов: стержневые, шинные и встроенные.

Стержневые трансформаторы тока изготовляют для номинальных напряже­ний до 35 кВ и номинальных первич­ных токов от 400 до 1500 А. В качестве примера на рис. 17.9 показан стержне­вой трансформатор типа ТПОЛ (П — проходной, О — одновитковый, Л — ли­тая изоляция) для номинального напря­жения 10 кВ. Первичной обмоткой слу­жит прямолинейный стержень 1 с зажи­мами на концах. На стержень поверх изоляции надеты два кольцевых магни-топровода 2 со вторичными обмотками. Таким образом, два трансформатора объединены в общую конструкцию. Маг-

нитопроводы вместе с первичной и вто­ричными обмотками залиты эпоксид­ным компаундом и образуют моно­литный блок 3 в виде проходного изо­лятора. Блок снабжен фланцем 4 из силумина с отверстиями для крепежных болтов. Зажимы вторичных обмоток 5 расположены на боковом приливе изо­ляционного блока.

Диаметры магнитопроводов одина­ковы для всех трансформаторов этой серии, а высота зависит от назначения трансформатора и первичного номи­нального тока.

Шинные трансформаторы тока изго­товляют для номинальных напряжений до 20 кВ и номинальных первичных токов до 24000 А. При таких больших токах целесообразно упростить конст­рукцию трансформатора, используя в качестве первичной обмотки шину или пакет шин соответствующего присоеди­нения. При этом устраняются зажимы первичной обмотки с контактными соединениями. Вследствие большого но­минального первичного тока шинные трансформаторы можно выполнить в классе 0,5, не прибегая к компенсации погрешностей. Металлическая арматура шинных трансформаторов должна быть выполнена из немагнитного материала во избежание чрезмерного нагревания вихревыми токами. В качестве примера на рис. 17.10 показан шинный транс­форматор типа ТШЛ-20 (Ш — шинный, Л — литая изоляция) для напряжения 20 кВ. Магнитопроводы 1 и 2 со вто­ричными обмотками залиты эпоксид­ным компаундом и образуют изоляци­онный блок 3. Блок соединяется с осно­ванием 4, имеющим приливы 5 для крепления трансформатора. Проходное отверстие (окно) с размерами от 200×200 до 250×250 мм 2 рассчитано на установку двух шин корытного сече­ния. Зажимы 6 вторичных обмоток расположены над блоком.

Встроенные трансформаторы тока устанавливают на вводах 35 кВ и выше масляных баковых выключателей и си­ловых трансформаторов. На рис. 17.11 показан магнитопровод с вторичной об­моткой встроенного трансформатора

тока, предназначенного для масляного выключателя типа У-110 (два трансфор­матора на каждый ввод). Токоведущие стержни вводов с их изоляцией служат первичными обмотками для встроенных трансформаторов. Поэтому они дешевы и не требуют особого места для уста­новки.

Вторичные обмотки встроенных трансформаторов выполняют с ответ­влениями, позволяющими подобрать число витков и, следовательно, коэффи­циент трансформации в соответствии с рабочим током цепи. Обычно вто­ричные обмотки имеют четыре ответвле­ния, причем основные выводы (полное число витков) соответствуют номиналь­ному току выключателя. При работе трансформатора тока на ответвлении с неполным числом витков вторичной обмотки и, следовательно, с первичным током меньше номинального погреш-

ность его увеличивается вследствие уменьшения МДС первичной обмотки.

Погрешности встроенных трансфор­маторов тока при прочих равных усло­виях больше погрешностей стержневых и шинных трансформаторов, так как из-за значительного диаметра кольцево­го магнитопровода, определяемого диа­метром ввода, длина его и, следова­тельно, сопротивление магнитной цепи оказываются весьма большими.

Многовитковые трансформаторы то­ка изготовляют для всей шкалы номи­нальных напряжений и для токов до 1000—1500 А, т. е. применительно к ус­ловиям, когда необходимая точность не может быть обеспечена при одном первичном витке. Наличие нескольких витков в первичной обмотке усложняет конструкцию трансформатора, так как приходится учитывать внутренние элект­родинамические силы при КЗ и значи­тельные витковые напряжения при вол­новых процессах с крутым фронтом волны. Вид изоляции и конструкцию обмоток выбирают в соответствии с номинальным напряжением.

Для напряжений 6—10 кВ изготов­ляют катушечные и петлевые транс­форматоры тока с эпоксидной изоля­цией. В качестве примера на рис. 17.12 показан внешний вид трансформатора тока типа ТПЛ-1 (П — петлевой, Л — литая изоляция) для напряжения 10 кВ. Здесь 1 — литой блок, охватывающий первичную и вторичную обмотки; 2 — магнитопроводы; 3,—зажимы вторич­ных обмоток; 4 — основание с отвер­стиями для болтов.

Для напряжений 35 — 750 кВ изготов­ляют трансформаторы тока наружной установки с масляным заполнением ти­па ТФН (Ф — фарфоровая изоляция, Н — наружная установка).

На рис. 17.13 показаны магнито­проводы и обмотки трансформатора тока типа ТФН. Кольцевые магнитопро­воды 1—3 выполнены из ленточной стали. На них навиты вторичные об­мотки. Первичная обмотка 4 из много­жильного провода проходит через от­верстия магнитопроводов. Концы ее вы­ведены наверх. Такую своеобразную кон-

струкцию называют звеньевой или восьмерочной. Первичная обмотка состоит из двух секций, которые с помощью переключателя могут быть соединены последовательно или парал­лельно, благодаря чему первичный но­минальный ток и, следовательно, ко­эффициент трансформации можно изме­нять в отношении 1:2. Изоляция 5 первичной обмотки, а также магнито-проводов с вторичными обмотками вы­полнена из кабельной бумаги. Магни-топроводы и обмотки трансформаторов тока типа ТФН заключены в фарфоро­вый полый изолятор, заполненный мас­лом (рис. 17.14).

Трансформаторы тока 330 — 750 кВ выполняют каскадного типа. Они состо­ят из двух ступеней — верхней 1 и ниж­ней 2, каждая из которых является конструктивно самостоятельным эле­ментом, аналогичным трансформатору тока типа ТФН, и рассчитана на поло­вину номинального напряжения (рис. 17.15, а). Ко вторичной обмотке

верхней ступени присоединяется первич­ная обмотка 3 трансформатора нижней ступени, имеющего четыре-пять вторич­ных обмоток. Таким образом, в каскад­ном трансформаторе тока применены две последовательные трансформации (рис. 17.15, б). Это приводит к некоторо­му увеличению погрешностей.

Читайте также:  Потенциал если ток не идет

Источник

Выбор и проверка измерительных трансформаторов тока (TA)

Трансформаторы тока (ТТ) устанавливают во всех цепях (цепи генераторов, трансформаторов, линий и пр.). Состав измерительных приборы, подключаемых к ТТ зависит от конкретной цепи и выбирается согласно рекомендациям предыдущего раздела 13. В первую очередь это будут амперметры и приборы, для работы которых необходима информация о токе и напряжении: ваттметры, варметры, счетчики активной и реактивной энергии.

ТТ являются однофазными аппаратами и могут быть установлены в одну, две или три фазы, как это показано на рис. 14.1. Обычно в цепях 6 – 10 кВ ТТ устанавливают в двух фазах по схеме неполной звезды, при напряжении 35 кВ и выше – в трех фазах, по схеме полной звезды.

Рис. 14.1 Схемы соединения измерительных трансформаторов тока и приборов (показаны только амперметры): а – включение в одну фазу; б – включение в неполную звезду; в — включение в полную звезду. Здесь l-расстояние от ТТ до приборов, lрасч –расчетное расстояние учитывающее l и схему соединения соединения ТТ.

Ниже в таблице приводится набор параметров, которыми характеризуются трансформаторы тока

Наименование параметра Обозначение параметра
Номинальное напряжение Uном , кВ
Номинальный первичный ток I1ном,, А
Номинальный вторичный ток I2ном = 1 А; 5 А
Ток динамической стойкости iдин , кА
Ток термической стойкости Iтс , кА
Время термической стойкости tтс , с
Вторичное номинальное сопротивление z2ном, Ом

Выбор трансформаторов тока при проектировании энергоустановок заключается в выборе типа трансформатора, проверке на электродинамическую и термическую стойкость, определении ожидаемой вторичной нагрузки Z2 и сопоставлении ее с номинальной в заданном классе точности Z2hом.

Условия выбора трансформаторов тока (ТТ):

1. В нагрузочном режиме трансформатор тока должен неограниченно долго выдерживать воздействие первичного номинального тока I1ном и номинального напряжения Uном, т.е.

где Iраб.форс – рабочий форсированный ток в цепи ТТ (зависит от того, в цепи какого присоединения стоит ТТ), Uуст – напряжение установки, где применён ТТ.

Вторичный номинальный ток I2ном может выбран 1А или 5А, в зависимости от конкретного ТТ и дополнительных условий.

2. Проверка трансформатора тока на электродинамическую стойкость.

Электродинамическая стойкости ТТ будет обеспечена, если будет выполнено условие:

где iдин амплитуда предельного сквозного тока (тока динамической стойкости), который ТТ выдерживает по условию механической прочности, а iу (3) –значениеударного тока при трёхфазном КЗ.

3. Проверка трансформатора тока на термическую стойкость.

Термическая стойкость ТТ будет обеспечена, если будет выполнено условие:

Iтс 2 tтс ≥Bк, где Iтс — номинальный ток термической стойкости ТТ, tтс — номинальное время термической стойкости; Вк — расчетный тепловой импульс в цепи ТТ (методика расчета Вк рассматривалась в разделе 9).

4. Проверка трансформатора тока по работе в заданном классе точности.

Трансформаторы тока характеризуются токовой погрешностью fi=(I2KI1)100/I1 (в процентах), где I1 и I2 – токи первичной и вторичной обмоток ТТ, а K=I1ном/I2ном — коэффициент трансформации ТТ.

В зависимости от токовой погрешности измерительные трансформаторы тока разделены на пять классов точности: 0,2; 0,5; 1; 3; 10. Наименование класса точности соответствует предельной токовой погрешности трансформатора тока при первичном токе, равном 1—1,2 номинального. Для лабораторных измерений предназначены трансформаторы тока класса точности 0,2, для присоединений счетчиков электроэнергии — класса 0,5, для присоединения щитовых измерительных приборов — классов 1 и 3. Класс 10 применяется для присоединения устройств релейной защиты, но этот класс должен быть обеспечен при больших токах КЗ, а не при токах нагрузки.

При одном и том же первичном токе I1 токовая погрешность ТТ зависит от сопротивления вторичной нагрузки Z2, чем оно больше тем больше погрешность. Чтобы ТТ работал в заданном классе точности необходимо выполнить условие:

где Z2hом — номинальная нагрузка трансформатора тока при работе в заданном классе точности (выраженная в Омах, дается в каталогах на ТТ).

Рассмотрим подробнее, как рассчитывается нагрузка Z2. Индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, поэтому можно принять Z2 ≈r2. Вторичная нагрузка состоит из сопротивления приборов (rприб), соединительных проводов (rпр) и переходного сопротивления контактов в местах подключения приборов (rк):

Сопротивление приборов rприб=Sприб/I 2 2ном, где Sприб — мощность, потребляемая приборами в наиболее нагруженной фазе.

Сопротивление контактов rк принимают равным 0,05 Ом при двух-трех и 0,1 Ом — при большем числе приборов.

Таким образом, при заданном составе приборов, удовлетворить условие (14.1) можно только за счет площади сечения соединительных проводов rпр.

Зная Z2hом, определяем допустимое сопротивление rпр= Z2hом – rприб-rк и площадь сечения провода q=ρlрасч/rпр, где ρ — удельное сопротивление материала провода; lрасч— расчетная длина, зависящая от схемы соединения трансформаторов тока и расстояния l от трансформаторов тока до приборов: при включении в неполную звезду lрасч = √З l (рис.14.1б),при включении в звезду lрасч= l (рис.14.1в); при включении в одну фазу lрасч=2l (рис.14.1а).

При реальном проектировании расстояния l известно, но при учебном проектировании это расстояние может быть не задано и тогда для разных присоединений принимается приблизительно следующая длина соединительных проводов l (в метрах):

Все цепи ГРУ 6—10 кВ, кроме линий к потребителям . 40—60

Линии 6—10 кВ к потребителям. . 4—6

Цепи генераторного напряжения блочных станций 20—40

Все цепи РУ 35 кВ . . 60—75

Все цепи РУ 110 кВ. 75—100

Все цепи РУ 220 кВ. 100—150

Все цепи РУ 330—500 кВ. 150—175

Для подстанций указанные длины снижают на 15—20%.

В качестве соединительных проводников применяют контрольные четырехжильные кабели (три фазных жилы и жила обратного проводника). Их сопротивление зависит от материала и сечения жил. Кабели с медными жилами (удельное сопротивление ρ=0,0175 Ом мм 2 /м) применяют во вторичных цепях мощных электростанций с высшим напряжением 220 кВ и выше. Во вторичных цепях остальных электроустановок используют кабели с алюминиевыми жилами (удельное сопротивление ρ=0,028 Ом • мм 2 /м).

На основании вышеизложенного минимальное сечение жилы контрольного кабеля можно определить согласно соотношению:

По условию механической прочности сечение медных жил должно быть не менее 1,5 мм 2 , а алюминиевых жил — не менее 2,5 мм 2 . Если в число подключаемых измерительных приборов входят счетчики, предназначенные для денежных расчетов, то минимальные сечения жил увеличивают до 2,5 мм 2 для медных жил и до 4 мм 2 для алюминиевых жил.

Источник

Электродинамическая стойкость трансформаторов и реакторов при коротких замыканиях

Рекомендации по конструктивному и технологическому обеспечению стойкости трансформаторного оборудования при коротких замыканиях.

Рекомендации по обеспечению стойкости при КЗ трансформаторов со слоевыми обмотками.

Авторы: Лурье А.И., Панибратец А.Н., Зенова В.П., Левицкая Е.И

Все способы обеспечения стойкости являются простыми, что может настроить расчетчика, конструктора, технолога, обмотчика и контролера на невнимательное отношение к соблюдению всех «мелочей», к тому недопустимому положению, когда выполнение всех «мелочей» будет игнорироваться, перепоручаться друг другу, не контролироваться. Все «участники» (расчетчики, конструкторы, технологи, обмотчики, сборщики) иногда считают, что в процессе проектирования и производства трансформаторов со слоевыми обмотками на заводе, успешно выпускающем куда более сложную трансформаторную продукцию, стойкость при К3 получается «автоматически». В действительности обеспечение электродинамической стойкости распределительных трансформаторов со слоевыми обмотками требует к себе серьезного отношения, определенных специфических знаний и опыта.

Читайте также:  Из каких основных элементов состоит коллекторная машина постоянного тока

Первая основа и причина повреждений трансформаторов при испытаниях на стойкость при К3 и в эксплуатации — большие осевые силы. Главная причина возникновения больших осевых сил — несимметрия обмоток ВН и НН. Два главных вида несимметрии — взаимное осевое смещение обмоток и несимметрия относительно середины высоты обмотки ВН (из-за несимметричного расположения витков в недомотанных слоях и из-за несимметричного расположения регулировочных витков во всех или некоторых режимах регулировки). Эти виды несимметрии возникают из-за ошибок расчета и проектирования, некачественного изготовления (из-за неточности намотки, сборки). Необходимо обеспечить отсутствие несимметрии или свести ее к допустимому минимуму. Сюда же относятся рекомендации по оптимизации осевых сил, которые в общем виде сводятся к исключению конструкций, в которых обмотка НН имеет меньший осевой размер, чем ВН.

Вторая основная причина повреждений — полное отсутствие или недостаточная площадь опоры концевой изоляции внутреннего концентра обмотки НН, воспринимающего осевую силу (у других концентров и обмотки ВН эта площадь заведомо больше). Недостаточная опора получается также из-за ошибок проектирования и некачественного изготовления. Необходимо обеспечить ( и контролировать!) наличие необходимой площади опоры. Особенно важно это в трансформаторах с расположением прессующих прокладок «по хорде». При контроле качества изготовления и сборки трансформатора обычная ошибка – оценка качества опоры и опорной конструкции только обмотки ВН. Эта обмотка – внешняя по расположению на стержне, все хорошо видно. Но гораздо важнее проверить наличие и качество опоры обмотки НН (особенно ее внутреннего слоя), доступ для контроля опоры этой обмотки труднее. Обмотка НН имеет меньший диаметр, чем обмотка ВН, опорные прокладки могут не перекрывать торец обмотки НН, а прессующая балка – не перекрывать прокладки. Однако такое «тройное перекрытие» (торец обмотки, прокладки, полка прессующей балки или стальная косынка, приваренная к прессующей балке) необходимо, так как электрокартонные прессующие прокладки при действии осевых сил К3 на изгиб практически не работают.

Если осевые силы велики, а опора обмотки НН недостаточна или полностью отсутствует, то при К3 осевые силы сдвигают обмотку НН до упора в нижнее или верхнее ярмо, возникает повреждение изоляции витков обмотки НН, витковые замыкания с дугой, обгоранием и обугливанием изоляции и т.д. Это – одно из наиболее распространенных повреждений недостаточно при стойких К3 трансформаторов со слоевыми обмотками.

Для слоевых обмоток необходима такая технология их обработки, которая обеспечивает сохранение стабильных размеров обмоток и сохранение запрессовки обмоток при длительной эксплуатации. Для стабилизации размеров обмоток существует целый комплекс общеизвестных рекомендаций.

Прежде всего, при производстве обмоток необходимо применять малоусадочные изоляционные материалы (для реек, бортиков и др.). Рекомендуется сушку обмоток проводить под давлением.

Для сохранения запрессовки рекомендуется перед установкой обмоток на стержень проводить их «тренировку» циклами «запрессовка – распрессовка» силой, больше расчетной силы прессовки. Такие же циклы «запрессовка – распрессовка» рекомендуется проводить на собранном трансформаторе. Готовые обмотки перед сборкой должны сохраняться под давлением и в герметичных мешках.

При изготовлении обмотки должны быть обеспечены достаточный натяг провода и плотная обмотка витков. Например, при весьма некачественном изготовлении обмотки ВН из круглого провода (неплотная намотка, плохое натяжение провода, «кресты» на круглом проводе) при испытаниях трансформаторов бывали случаи, когда осевые силы приводили к сползанию витков, к перехлестыванию, наползанию витков и слоев друг на друга, а в конечном счете – к витковому замыканию. К неплотной намотке может привести пренебрежение расчетчиком, конструктором и технологом изложенных ранее мер по организации намотки полных витков в слоях при возможных отклонениях размеров провода в сечении, например, при положительном и отрицательном допуске на диаметр круглого провода).

Для облегчения проблемы осевых сил К3, обеспечения надежной опоры обмоток (прежде всего внутреннего концентра НН), лучшей запрессовки обмоток, лучшего сохранения силы прессовки при эксплуатации рекомендуется применять конструкцию с прессующими кольцами.

Для снижения осевых сил, вызываемых несимметрией обмоток НН и ВН (фактически взаимным смещением их магнитных центров) можно рекомендовать применять магнито — симметричные обмотки ВН (симметрировать основную часть, слои с неполным числом витков, применять схемы с симметрией регулировочных секций, концентр с многозаходной спиралью для регулировочных секций).

Необходимо устанавливать и устранять причины возникновения несимметрии обмоток ВН и НН, взаимное смещение или сочетание разновысокости обмоток с осевым смещением. В обычной расчетной записке трансформатора и в чертеже установки обмоток такая несимметрия, естественно, отсутствует. Однако несимметрия может проявиться из-за неточной установки обмоток, из-за неравномерности намотки витков, из-за неточных размеров «бортиков» на торцах слоев, из-за неточности учета схода винта обмотки НН и т.д. необходимо проводить расчетную оптимизацию осевых сил, принимать меры по снижению, компенсации всех видов несимметрии.

Для того, чтобы избежать несимметрии ампервитков в обмотке ВН и сдвига между обмотками ВН и НН, как уже упоминалось, должны бать предусмотрены и конструктивные меры, и должна быть отработана технология изготовления симметричных обмоток. Это является одной из разновидностей бурно развивающегося направления дефектографирования в производстве и эксплуатации трансформаторов. Например, ВЭИ был предложен несложный прибор, названный «устройством КНО» (Контроль Несимметрии Обмоток). В таком приборе есть плоские измерительные катушки через несложный коммутационный блок подсоединяют к обычному универсальному электроизмерительному прибору (или к компьютеру). Прибор КНО может быть разработан и изготовлен в ВЭИ для применения на заводах. Представляет также интерес предложение ВЭИ разработать и другой простой прибор для измерения и записи магнитного поля в области обмоток трансформаторов. Следует отметить, что проблема быстрого и простого фиксирования магнитного поля трансформатора и реакторов существует далеко не только в связи с трансформаторами со слоевыми обмотками.

Рекомендуется принять конструктивные меры по выравниванию поверхности крайнего витка (по выравниванию схода винта обмотки НН). Выравнивание можно осуществить несколькими клиньями, а не одним (при этом проводники пучков приходится в процессе намотки при «подходе» к каждому клину изгибать в осевом направлении). Эффективно также наряду с установкой нескольких клиньев делать «разнесение» отводов обмотки НН на две стороны магнитопровода (из-за этого заход винта уменьшается в два раза). При разнесении отводов необходимо проверить, не возникают ли в обмотке опасные «полувитки».

Весьма эффективная рекомендация – проектировать обмотку НН несколько большей высоты, чем высота обмотки ВН. При этом можно выровнять осевые силы в обмотках. Дело в том, что стальной стержень, расположенный ближе к обмотке НН, чем к обмотке ВН, «притягивает» к себе магнитный поток поля рассеяния. Поэтому при равновысоких обмотках поперечный (радиальный) поток рассеяния обмотки НН и осевые силы сжатия в ней оказываются в 2-3 раза больше, чем в обмотке ВН. Это не благоприятно, так как к тому же площадь осевой опоры обмотки НН. В любом случае для поиска оптимальной величины разновысокости по параметру осевой силы, действующей на верхнюю опору, необходимо проводить многократные расчеты осевых сил. Опыт показывает, что необходимо избегать конструкций, в которых сечение обмотки НН ниже, чем у ВН.

Читайте также:  Понятие мощности тока формула

В связи с этой рекомендацией следует указать еще на одну распространенную ошибку при проектировании трансформаторов. Дело в том, что для слоевых обмоток (и для винтовых), конструктивная 2строительная» высота обмотки определяется числом витков в слое плюс один (на «заход» винта, на переход из слоя в слой).таким образом, получается, что высота для расчета магнитного поля и осевых сил меньше высоту обмотки по чертежу на высоту витка, которая для низковольтных обмоток НН может достигать нескольких десятков миллиметров. А у расчетчиков и конструкторов, не имеющих опыта проектирования трансформаторов, стойких при К3, обычно есть ошибочное, но устойчивое предубеждения к тому, чтобы по чертежу высота обмоток ВН и НН была одинакова. Вот и получается, что расчетная высота обмотки НН оказывается существенно меньше высоты обмотки ВН. А это идет вразрез с данной выше рекомендацией. Правильно проектировать обмотки так, чтобы высота обмотки НН была не менее высоты обмотки ВН плюс высота обмотки НН, а лучше еще больше (на оптимальную величину, установленную при проведении нескольких расчетов, поскольку излишнее увеличение высоты обмотки НН в сочетании с отключением регулировочных витков в обмотке ВН может привести к недопустимому растяжению обмотки НН).

Для повышения радиальной устойчивости сжимаемых обмоток НН с двумя концентрами рекомендуется устанавливать в осевом канале гофрированный электрокартон.

Основное внимание в данной работе сосредоточено на различных аспектах расчета и рекомендациях по усилению стойкости при К3 трансформаторов со слоевыми обмотками традиционной конструкции, принятой на всех заводах РФ и СНГ. Однако имеются (применяются в других странах) и другие конструкции. Например, известна конструкция трансформаторов, обмотки всех фаз которого прессуются двумя 9сверху и снизу) общими плитами из толстого клееного электрокартона. В этих плитах, естественно, есть три отверстия для стержней и выфрезерованные горизонтальные каналы для движения масла. С точки зрения стойкости при К3 такая конструкция очень хороша, так как обеспечивается осевая опора для внутреннего концентра обмотки НН по всему периметру торца этого концентра. Недостатки такой конструкции – сложность изготовления плит и увеличения высоты стержня (плиты проходят прямо под ярмом).

Такой же эффект, как установка изоляционных плит, получается при использовании прессующих колец (стальных или изоляционных).

Известны конструкции, в которых нет традиционных стальных прессующих балок и прокладок между балками (или приваренными к ним косынками) и обмотками. Вместо них имеются «массивные» четыре (две сверху и две снизу) деревянные, например, буковые прессующие пластины («доски, балки») с выфрезерованными канавками на сторонах, обращенных к обмоткам. Эта конструкция менее надежна, так как она обеспечивает осевую опору внутреннему концентру обмотки НН только под балками, а под ярмом этой опоры нет. В этом случае должна быть тщательно определена реальная площадь опоры и проделан расчет давления сил КЗ (оно не должно превышать допускаемого давления 20 Мпа).

За рубежом известны также конструкции вообще без осевой прессовки обмоток, в которых фиксация обмоток обеспечивается за счет их плотной намотки непосредственно на стержень.

Источник



Стойкость трансформатора тока к механическим и тепловым воздействиям

оплавленный ТТ

Стойкость трансформатора тока к механическим и тепловым воздействиям характеризуется током электродинамической стойкости и током термической стойкости.

Ток электродинамической стойкости

Ток электродинамической стойкости IД равен наибольшей амплитуде тока короткого замыкания за все время его протекания, которую трансформатор тока выдерживает без повреждений, препятствующих его дальнейшей исправной работе.

Ток I Д характеризует способность трансформатора тока противостоять механическим (электродинамическим) воздействиям тока короткого замыкания.

Электродинамическая стойкость может характеризоваться также кратностью KД, представляющей собой отношение тока электродинамической стойкости к амплитуде номинального первичного тока.

Требования электродинамической стойкости не распространяются на шинные, встроенные и разъемные трансформаторы тока .

Ток термической стойкости

Ток термической стойкости I равен наибольшему действующему значению тока короткого замыкания за промежуток tт, которое трансформатор тока выдерживает в течение всего промежутка времени без нагрева токоведущих частей до температур, превышающих допустимые при токах короткого замыкания (см. ниже), и без повреждений, препятствующих его дальнейшей работе.

Термическая стойкость характеризует способность трансформатора тока противостоять тепловым воздействиям тока короткого замыкания.

Для суждения о термической стойкости трансформатора тока необходимо знать не только значения тока, проходящего через трансформатор, но и его длительность или, иначе говоря, знать общее количество выделенной теплоты, которое пропорционально произведению квадрата тока ItT и длительности его tT. Это время, в свою очередь, зависит от параметров сети, в которой установлен трансформатор тока, и изменяется от одной до нескольких секунд.

Термическая стойкость может характеризоваться кратностью КТ тока термической стойкости, представляющей собой отношение тока термической стойкости к действующему значению номинального первичного тока.

В соответствии с ГОСТ 7746—78 для отечественных трансформаторов тока установлены следующие токи термической стойкости:

  • односекундный I или двухсекундный I (или кратность их K и K по отношению к номинальному первичному току) для трансформаторов тока на номинальные напряжения 330 кВ и выше;
  • односекундный I или трехсекундный I (или кратность их K и K по отношению к номинальному первичному току) для трансформаторов тока на номинальные напряжения до 220 кВ включительно.

Между токами электродинамической и термической стойкости должны быть следующие соотношения:

для трансформаторов тока на номинальные напряжения 330 кВ и выше

Стойкость трансформатора тока к механическим и тепловым воздействиям

для трансформаторов тока на номинальные напряжения до 220 кВ

Стойкость трансформатора тока к механическим и тепловым воздействиям

Температурные режимы

Температура токоведущих частей трансформаторов тока при токе термической стойкости не должна превышать:

  • 200 °C для токоведущих частей из алюминия;
  • 250 °C для токоведущих частей из меди и ее сплавов, соприкасающихся с органической изоляцией или маслом;
  • 300 °С для токоведущих частей из меди и ее сплавов, не соприкасающихся с органической изоляцией или маслом.

При определении указанных значений температуры следует исходить из начальных ее значений, соответствующих длительной работе трансформатора тока при номинальном токе.

Значения токов электродинамической и термической стойкости трансформаторов тока государственным стандартом не нормируются. Однако они должны соответствовать электродинамической и термической стойкости других аппаратов высокого напряжения, устанавливаемых в одной цепи с трансформатором тока. В табл. 1-2 приведены данные динамической и термической стойкости отечественных трансформаторов тока.

Таблица 1-2. Данные электродинамической и термической стойкости некоторых типов отечественных трансформаторов тока

Таблица 1-2

Примечание. Электродинамическая и термическая стойкость зависит от механической прочности изоляционных и токоведущих частей, а также от поперечного сечения последних.

Источник