Виды и применение трансформаторов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

ВИДЫ И ПРИМЕНЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ



Содержание

Введение

1. Виды и применение трансформаторов

1.1 Силовой трансформатор

1.2 Автотрансформатор

1.3 Трансформатор тока

1.4 Трансформатор напряжения

1.5 Импульсный трансформатор

1.6 Разделительный трансформатор

1.7 Пик-трансформатор

1.8 Магнитная система (магнитопровод)

1.9 Обмотки

2. Расчетная часть

2.1 Выбор числа и мощности трансформаторов связи на электростанции

2.2 Расчет потерь мощности и электроэнергии в трансформаторе

2.3 Расчет электрических нагрузок цеха

2.4 Расчет и выбор компенсирующего устройства

2.5 Определение местоположения подстанции

2.6 Расчет токов короткого замыкания

2.7 Расчет заземляющего устройства электроустановок

2.8 Расчет молниезащиты

Заключение

Список литературы

Приложения



Введение

Энергетическая служба обязана обеспечивать надёжное, бесперебойное и безопасное снабжение производства всеми видами энергии и энергоносителей. Она призвана обеспечивать выполнение производственной программы предприятия, не принимая непосредственное участие в выпуске продукции. В тоже время без энергетической службы не может осуществляться производственная деятельность предприятия, невозможен выпуск продукции. В отличии от других видов оборудования выход из строя или авария энергетического оборудования, а также участка энергетической сети имеет не только самостоятельное значение, но и может вызвать простои производственных участков, цехов. Состояние энергетического оборудования и сетей во многом определяет условия труда работающих на предприятиях, следовательно, активно влияет на производительность труда.

Руководство энергетическим хозяйством предприятия, его бесперебойное и рациональное снабжение всеми видами энергии, эксплуатация и ремонт энергетического оборудования и энергетических сетей осуществляется отделом главного энергетика.

В настоящее время в электроэнергетической отрасли осуществляются масштабные преобразования, имеющие целью повысить эффективность энергетического производства и привлечь частные инвестиции для развития.

Цель курсовой работы - рассмотреть организацию деятельности службы главного энергетика промышленного предприятия.

Задачи:

- рассмотреть организацию деятельности службы главного энергетика промышленного предприятия;

- выполнить расчетную часть по электроснабжению промышленного предприятия.



1. Виды и применение трансформаторов

Трансформамтор (от лат. transformo -- преобразовывать) -- статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока (ГОСТ Р52002-2003).

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

1.1 Силовой трансформатор

Силовой трансформатор -- трансформатор, предназначенный для преобразования электрической энергии в электрических сетях и в установках, предназначенных для приёма и использования электрической энергии

1.2 Автотрансформатор

Автотрансформамтор -- вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только электромагнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения. Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию -- это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью. Применение автотрансформаторов экономически оправдано вместо обычных трансформаторов для соединения эффективно заземленных сетей с напряжением 110 Кв и выше при коэффициентах трансформации не более 3-4.Существенным является меньший расход стали для сердечника, меди для обмоток, меньший вес и габариты, и в итоге -- меньшая стоимость.

1.3 Трансформатор тока

Трансформамтор томка -- трансформатор, питающийся от источника тока. Типичное применение -- для снижения первичного тока до величины, используемой в цепях измерения, защиты, управления и сигнализации. Номинальное значение тока вторичной обмотки 1А , 5А. Первичная обмотка трансформатора тока включается в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, равен току первичной обмотки, деленному на коэффициент трансформации.

1.4 Трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения -- трансформатор, питающийся от источника напряжения. Типичное применение -- преобразование высокого напряжения в низкое в цепях, в измерительных цепях и цепях РЗиА. Применение трансформатора напряжения позволяет изолировать логические цепи защиты и цепи измерения от цепи высокого напряжения.



1.5 Импульсный трансформатор

Импульсный трансформатор -- это трансформатор, предназначенный для преобразования импульсных сигналов с длительностью импульса до десятков микросекунд с минимальным искажением формы импульса. Основное применение заключается в передаче прямоугольного электрического импульса (максимально крутой фронт и срез, относительно постоянная амплитуда). Он служит для трансформации кратковременных видеоимпульсов напряжения, обычно периодически повторяющихся с высокой скважностью. В большинстве случаев основное требование, предъявляемое к ИТ заключается в неискажённой передаче формы трансформируемых импульсов напряжения; при воздействии на вход ИТ напряжения той или иной формы на выходе желательно получить импульс напряжения той же самой формы, но, быть может, иной амплитуды или другой полярности.

1.6 Разделительный трансформатор

Разделительный трансформатор -- трансформатор, первичная обмотка которого электрически не связана со вторичными обмотками. Силовые разделительные трансформаторы предназначены для повышения безопасности электросетей, при случайных одновременных прикасаний к земле и токоведущим частям или нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции. Сигнальные разделительные трансформаторы обеспечивают гальваническую развязку электрических цепей.



1.7 Пик-трансформатор

Пик-трансформатор -- трансформатор, преобразующий напряжение синусоидальной формы в импульсное напряжение с изменяющейся через каждые полпериода полярностью.

Сдвоенный дроссель (встречный индуктивный фильтр) -- конструктивно является трансформатором с двумя одинаковыми обмотками. Благодаря взаимной индукции катушек он при тех же размерах более эффективен, чем обычный дроссель. Сдвоенные дроссели получили широкое распространение в качестве входных фильтров блоков питания; в дифференциальных сигнальных фильтрах цифровых линий, а также в звуковой технике.

Рисунок 1 - Основные части конструкции трансформатора

Рисунок 2 - Стержневой тип трёхфазных трансформаторов

В практичной конструкции трансформатора производитель выбирает между двумя различными базовыми концепциями:

Стержневой

Броневой

Любая из этих концепций не влияет на эксплуатационные характеристики или эксплуатационную надёжность трансформатора, но имеются существенные различия в процессе их изготовления. Каждый производитель выбирает концепцию, которую он считает наиболее удобной с точки зрения изготовления, и стремится к применению этой концепции на всём объёме производства.

В то время как обмотки стержневого типа заключают в себе сердечник, сердечник броневого типа заключает в себе обмотки. Если смотреть на активный компонент (т.e. сердечник с обмотками) стержневого типа, обмотки хорошо видны, но они скрывают за собой стержни магнитной системы сердечника. Видно только верхнее и нижнее ярмо сердечника. В конструкции броневого типа сердечник скрывает в себе основную часть обмоток.

Ещё одно отличие состоит в том, что ось обмоток стержневого типа, как правило, имеет вертикальное положение, в то время как в броневой конструкции она может быть горизонтальной или вертикальной.

Основными частями конструкции трансформатора являются:

магнитная система (магнитопровод)

обмотки

система охлаждения

1.8 Магнитная система (магнитопровод)

Магнитная система (магнитопровод) трансформатора -- комплект элементов (чаще всего пластин) электротехнической стали или другого ферромагнитного материала, собранных в определённой геометрической форме, предназначенный для локализации в нём основного магнитного поля трансформатора. Магнитная система в полностью собранном виде совместно со всеми узлами и деталями, служащими для скрепления отдельных частей в единую конструкцию, называется остовом трансформатора. Часть магнитной системы, на которой располагаются основные обмотки трансформатора, называется -- стержень.Часть магнитной системы трансформатора, не несущая основных обмоток и служащая для замыкания магнитной цепи, называется - ярмо.

В зависимости от пространственного расположения стержней, выделяют: плоская магнитная система - магнитная система, в которой продольные оси всех стержней и ярм расположены в одной плоскости пространственная; магнитная система - магнитная система, в которой продольные оси стержней или ярм, или стержней и ярм расположены в разных плоскостях; симметричная магнитная система - магнитная система, в которой все стержни имеют одинаковую форму, конструкцию и размеры, а взаимное расположение любого стержня по отношению ко всем ярмам одинаково для всех стержней; несимметричная магнитная система - магнитная система, в которой отдельные стержни могут отличаться от других стержней по форме, конструкции или размерам или взаимное расположение какого-либо стержня по отношению к другим стержням или ярмам может отличаться от расположения любого другого стержня.

1.9 Обмотки

Основным элементом обмотки является виток - электрический проводник, или ряд параллельно соединённых таких проводников (многопроволочная жила), однократно обхватывающий часть магнитной системы трансформатора, электрический ток которого совместно с токами других таких проводников и других частей трансформатора создаёт магнитное поле трансформатора и в котором под действием этого магнитного поля наводится электродвижущая сила.

Обмотка - совокупность витков, образующих электрическую цепь, в которой суммируются ЭДС, наведённые в витках. В трёхфазном трансформаторе под обмоткой обычно подразумевают совокупность обмоток одного напряжения трёх фаз, соединяемых между собой.

Проводник обмотки в силовых трансформаторах обычно имеет квадратную форму для наиболее эффективного использования имеющегося пространства (для увеличения коэффициента заполнения в окне сердечника). При увеличении площади проводника проводник может быть разделён на два и более параллельных проводящих элементов с целью снижения потерь на вихревые токи в обмотке и облегчения функционирования обмотки. Проводящий элемент квадратной формы называется жилой.

Каждая жила изолируется при помощи либо бумажной обмотки, либо эмалевого лака. Две отдельно изолированных и параллельно соединённых жилы иногда могут иметь общую бумажную изоляцию. Две таких изолированных жилы в общей бумажной изоляции называются кабелем. Особым видом проводника обмотки является непрерывно транспонированный кабель. Этот кабель состоит из жил, изолированных при помощи двух слоёв эмалевого лака, расположенных в осевом положении друг к другу, как показано на рисунке. Непрерывно транспонированный кабель получается путём перемещения внешней жилы одного слоя к следующему слою с постоянным шагом и применения общей внешней изоляции. трансформатор связь устройство электростанция

Бумажная обмотка кабеля выполнена из тонких (несколько десятков микрометров) бумажных полос шириной несколько сантиметров, намотанных вокруг жилы. Бумага заворачивается в несколько слоёв для получения требуемой общей толщины.



Рисунок 3 - Дисковая обмотка

Обмотки разделяют по:

Назначению

Основные -- обмотки трансформатора, к которым подводится энергия преобразуемого или от которых отводится энергия преобразованного переменного тока.

Регулирующие -- при невысоком токе обмотки и не слишком широком диапазоне регулирования, в обмотке могут быть предусмотрены отводы для регулирования коэффициента трансформации напряжения.

Вспомогательные -- обмотки, предназначенные, например, для питания сети собственных нужд с мощностью существенно меньшей, чем номинальная мощность трансформатора, для компенсации третей гармонической магнитного поля, подмагничивания магнитной системы постоянным током, и т. п.

Исполнению

Рядовая обмотка -- витки обмотки располагаются в осевом направлении во всей длине обмотки. Последующие витки наматываются плотно друг к другу, не оставляя промежуточного пространства.

Винтовая обмотка -- винтовая обмотка может представлять собой вариант многослойной обмотки с расстояниями между каждым витком или заходом обмотки.

Дисковая обмотка -- дисковая обмотка состоит из ряда дисков, соединённых последовательно. В каждом диске витки наматываются в радиальном направлении в виде спирали по направлению внутрь и наружу на соседних дисках.

Фольговая обмотка -- фольговые обмотки выполняются из широкого медного или алюминиевого листа толщиной от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров.

Бак

Бак в первую очередь представляет собой резервуар для масла, а также обеспечивает физическую защиту для активного компонента. Он также служит в качестве опорной конструкции для вспомогательных устройств и аппаратуры управления.

Перед заполнением маслом бака с активным компонентом внутри из него выкачивается весь воздух, который может подвергнуть опасности диэлектрическую прочность изоляции трансформатора (поэтому бак предназначен для выдерживания давления атмосферы с минимальной деформацией).

Ещё одним явлением, учитываемым при проектировании баков, является совпадение звуковых частот, вырабатываемых сердечником трансформатора, и частот резонанса деталей бака, что может усилить шум, излучаемый в окружающую среду.

Конструкция бака допускает температурно-зависимое расширение масла. Чаще всего устанавливается отдельный расширительный бачок, который также называется расширителем.

При увеличении номинальной мощности трансформатора воздействие больших токов внутри и снаружи трансформатора оказывает влияние на конструкцию.

То же самое происходит с магнитным потоком рассеяния внутри бака. Вставки из немагнитного материала вокруг сильноточных проходных изоляторов снижают риск перегрева.

Внутренняя облицовка бака из высокопроводящих щитков не допускает попадания потока через стенки бака. С другой стороны, материал с низким магнитным сопротивлением поглощает поток перед его прохождением через стенки бака.

На схемах трансформатор обозначается следующим образом:

Рисунок 4 - Центральная толстая линия соответствует сердечнику, 1 -- первичная обмотка (обычно слева), 2,3 -- вторичные обмотки

Число полуокружностей в очень грубом приближении символизирует число витков обмотки (больше витков -- больше полуокружностей, но без строгой пропорциональности).

При обозначении трансформатора жирной точкой около вывода могут быть указаны начала катушек (не менее чем на двух катушках, знаки мгновенно действующей ЭДС на этих выводах одинаковы). Применяется при обозначении промежуточных трансформаторов в усилительных (преобразовательных) каскадах для подчёркивание син- или противофазности, а также в случае нескольких (первичных или вторичных) обмоток, если соблюдение «полярности» их подключения необходимо для работы остальной части схемы. Если начала обмоток не указаны явно, то предполагается, что все они направлены в одну сторону (после конца одной обмотки -- начало следующей).В схемах трёхфазных трансформаторах «обмотки» располагают перпендикулярно «сердечнику» (Ш-образно, вторичные обмотки напротив соответствующих первичных), начала всех обмоток направлены в сторону «сердечника».



Применение трансформаторов

Наиболее часто трансформаторы применяются в электросетях и в источниках питания различных приборов.

Поскольку потери на нагревание провода пропорциональны квадрату тока, проходящего через провод, при передаче электроэнергии на большое расстояние выгодно использовать очень большие напряжения и небольшие токи. Из соображений безопасности и для уменьшения массы изоляции в быту желательно использовать не столь большие напряжения. Поэтому для наиболее выгодной транспортировки электроэнергии в электросети многократно применяют трансформаторы: сначала для повышения напряжения генераторов на электростанциях перед транспортировкой электроэнергии, а затем для понижения напряжения линии электропередач до приемлемого для потребителей уровня.

Поскольку в электрической сети три фазы, для преобразования напряжения применяют трёхфазные трансформаторы, или группу из трёх однофазных трансформаторов, соединённых в схему звезды или треугольника. У трёхфазного трансформатора сердечник для всех трёх фаз общий.

Несмотря на высокий КПД трансформатора (свыше 99 %), в очень мощных трансформаторах электросетей выделяется большая мощность в виде тепла (например, для типичной мощности блока электростанции 1 ГВт на трансформаторе может выделяться мощность до нескольких мегаватт). Поэтому трансформаторы электросетей используют специальную систему охлаждения: трансформатор помещается в баке, заполненном трансформаторным маслом или специальной негорючей жидкостью. Масло циркулирует под действием конвекции или принудительно между баком и мощным радиатором. Иногда масло охлаждают водой. «Сухие» трансформаторы используют при относительно малой мощности (до 16000 кВт).Применение в источниках электропитания.

Для питания разных узлов электроприборов требуются самые разнообразные напряжения. Например, в телевизоре с помощью трансформаторов получают напряжения от 5 вольт (для питания микросхем и транзисторов) до 30 киловольт (для питания анода кинескопа). В блоке питания персонального компьютера обычно также применяется импульсный трансформатор, на первичную обмотку которого подаётся переменное напряжение прямоугольной (чаще всего) формы с выхода инвертора. Система управления с помощью ШИМ позволяет стабилизировать напряжение на выходе источника электропитания. Блоки электропитания в устройствах, которым необходимо несколько напряжений различной величины, зачастую содержат трансформаторы с несколькими вторичными обмотками.

В прошлом сетевой трансформатор (на 50-60 Гц) был одной из самых тяжёлых деталей многих приборов. Дело в том, что линейные размеры трансформатора определяются передаваемой им мощностью, причём оказывается, что линейный размер сетевого трансформатора примерно пропорционален мощности в степени 1/4. Размер трансформатора можно уменьшить, если увеличить частоту переменного тока. Поэтому в современных блоках питания переменное напряжение сети сперва выпрямляют, а затем преобразуют в высокочастотные импульсы, которые подаются на импульсный трансформатор, преобразующий их во все нужные напряжения. Такая конструкция заметно уменьшает массу блока питания.

Разделительные трансформаторы (трансформаторная гальваническая развязка). Нейтральный провод электросети может иметь контакт с «землёй», поэтому при одновременном касании человеком фазового провода (а также корпуса прибора с плохой изоляцией) и заземлённого предмета тело человека замыкает электрическую цепь, что создаёт угрозу поражения электрическим током. Если же прибор включён в сеть через трансформатор, касание прибора одной рукой вполне безопасно, поскольку вторичная цепь трансформатора никакого контакта с землёй не имеет.

Импульсные трансформаторы (ИТ). Основное применение заключается в передаче прямоугольного электрического импульса (максимально крутой фронт и срез, относительно постоянная амплитуда). Он служит для трансформации кратковременных видеоимпульсов напряжения, обычно периодически повторяющихся с высокой скважностью. В большинстве случаев основное требование, предъявляемое к ИТ, заключается в неискажённой передаче формы трансформируемых импульсов напряжения; при воздействии на вход ИТ напряжения той или иной формы на выходе желательно получить импульс напряжения той же самой формы, но, быть может, иной амплитуды или другой полярности.

Измерительные трансформаторы. Применяют для измерения очень больших или очень маленьких переменных напряжений и токов в цепях РЗиА.

Измерительно-силовые трансформаторы. Имеют широкое применение в схемах генераторов переменного тока малой и средней мощности (до мегаватта), например, в дизель-генераторах. Такой трансформатор представляет собой измерительный трансформатор тока с первичной обмоткой, включённой последовательно с нагрузкой генератора. Со вторичной обмотки снимается переменное напряжение, которое после выпрямителя подаётся на обмотку подмагничивания ротора. (Если генератор трёхфазный, обязательно применяется и трёхфазный трансформатор). Таким образом, достигается стабилизация выходного напряжения генератора -- чем больше нагрузка, тем сильнее ток подмагничивания, и наоборот.

Согласующие трансформаторы. Из законов преобразования напряжения и тока для первичной и вторичной обмотки (I1=I2w2/w1,U1=U2w1/w2) видно, что со стороны цепи первичной обмотки всякое сопротивление во вторичной обмотке выглядит в (w1/w2)І раз больше. Поэтому согласующие трансформаторы применяются для подключения низкоомной нагрузки к каскадам электронных устройств, имеющим высокое входное или выходное сопротивление. Например, высоким выходным сопротивлением может обладать выходной каскад усилителя звуковой частоты, особенно, если он собран на лампах, в то время как динамики имеют очень низкое сопротивление. Согласующие трансформаторы также исключительно полезны в высокочастотных линиях, где различие сопротивления линии и нагрузки привело бы к отражению сигнала от концов линии, и, следовательно, к большим потерям.

Фазоинвертирующие и согласующие трансформаторы в выходном каскаде усилителя звуковой частоты с транзисторами одного типа проводимости. Транзистор в такой схеме усиливает только половину периода выходного сигнала. Чтобы усилить оба полупериода, нужно подать сигнал на два транзистора в противофазе. Это и обеспечивает трансформатор T1. Трансформатор T2 суммирует выходные импульсы VT1 и VT2 в противофазе и согласует выходной каскад с низкоомным динамиком

Трансформатор передаёт только переменную компоненту сигнала, поэтому даже если все постоянные напряжения в цепи имеют один знак относительно общего провода, сигнал на выходе вторичной обмотки трансформатора будет содержать как положительную, так и отрицательную полуволны, причём, если центр вторичной обмотки трансформатора подключить к общему проводу, то напряжение на двух крайних выводах этой обмотки будет иметь противоположную фазу. До появления широко доступных транзисторов с npn типом проводимости фазоинвертирующие трансформаторы применялись в двухтактных выходных каскадах усилителей, для подачи противоположных по полярности сигналов на базы двух транзисторов каскада. К тому же, из-за отсутствия «ламп с противоположным зарядом электрона», фазоинвертирующий трансформатор необходим в ламповых усилителях с двухтактным выходным каскадом.

Срок службы

Срок службы трансформатора может быть разделен на две категории:

Экономический срок службы -- экономический срок службы заканчивается, когда капитализированная стоимость непрерывной работы существующего трансформатора превысит капитализированную стоимость доходов от эксплуатации этого трансформатора. Или экономический срок жизни трансформатора (как актива) заканчивается тогда, когда удельные затраты на трансформацию энергии с его помощью становятся выше удельной стоимости аналогичных услуг на рынке трансформации энергии.

Технический срок службы

Работа в параллельном режиме

Параллельная работа трансформаторов нужна по очень простой причине. При малой нагрузке мощный трансформатор имеет большие потери холостого хода, поэтому вместо него подключают несколько трансформаторов меньшей мощности, которые отключаются, если в них нет необходимости.

При параллельном подключении двух и более трансформаторов требуется следующее:

Параллельно могут работать только трансформаторы, имеющие одинаковую угловую погрешность между первичным и вторичным напряжениями.

Полюса с одинаковой полярностью на сторонах высокого и низкого напряжения должны быть соединены параллельно.

Трансформаторы должны иметь примерно тот же самый коэффициент передачи по напряжению.

Напряжение полного сопротивления короткого замыкания должно быть одинаковым, в пределах ±10 %.

Отношение мощностей трансформаторов не должно отклоняться более чем 1:3.

Переключатели числа витков должны стоять в положениях, дающих коэффициент передачи по напряжению как можно ближе.

Другими словами это значит, что следует использовать наиболее схожие трансформаторы, одинаковые модели трансформаторов является лучшим вариантом. Отклонение от вышеприведенных требований возможны при условии, что имеются в наличии соответствующие знания.

При одинаковых напряжениях первичной обмотки трансформатор, разработанный для частоты 50 Гц, может использоваться при частоте сети 60 Гц, но не наоборот. При этом необходимо принять во внимание, что возможно потребуется заменить навесное электрооборудование. При частоте меньше номинальной материал магнитопровода входит в насыщение, что ведёт к увеличению токов через первичную обмотку и, как следствие, ее перегрев с вытекающими последствиями.

Регулирование напряжения трансформатора

В зависимости от нагрузки электрической сети меняется её напряжение. Для нормальной работы электроприёмников потребителей необходимо, чтобы напряжение не отклонялось от заданного уровня больше допустимых пределов, в связи с чем применяются различные способы регулирования напряжения в сети.



2. Расчетная часть

2.1 Выбор числа и мощности трансформаторов связи на электростанции

Решение

Дано:

МВтМВт; ; 800МВт; 20 кВ; ;

- составить структурную схему электростанции (ЭС);

- рассчитать и выбрать трансформаторы;

- определить.

Решение:

- Составляется структурная схема ЭС и наносятся данные (рис. 5.).

- Определяется расчетная мощность трансформатора ГРУ:

64 * 0,9 = 57,6 Вар

= 1576МВ*А

=

МВ * А

- Определяется расчетная мощность блочного трансформатора

= 912 МВ * А

- Определяется передаваемая мощность

- Определяется напряжение передачи

Согласно шкале напряжений принимается

- Выбираются трансформаторы согласно таблицам А.1, А.3.

Таблица 1 - Справочные данные выбранных трансформаторов

Для ГРУ - ТДЦ 630/500	Блочный - ТДЦ 1000/500

Определяется коэффициенты загрузки трансформаторов

Наносятся необходимые данные () на структурную схему.

Ответ: На ЭС выбраны трансформаторы связи ГРУ- ТЦ 630/500;

; Блочный - ТНЦ 1000/500; ;

2.2 Расчет потерь мощности и электроэнергии в трансформаторе

Дано:

Трансформатор - УПР; ТЦ - 630/500;

кВт;

кВт;

;;

;

ч;

;

t = 6000 ч

Требуется:

- определить потери мощности за год ();

- определить потери энергии за год ().

Решение:

- определяются потери активной мощности в трансформаторах

- определяются потери реактивной мощности в трансформаторах

- определяются полные потери мощности в трансформаторах

- определяются потери активной энергии в трансформаторах

- определяются потери реактивной энергии в трансформаторе

- определяются полные потери энергии в трансформаторах

Ответ:

2.3 Расчет электрических нагрузок цеха

Дано:

Вариант - 5

Категория ЭСН - 1

Электроприемник:

№ 2-8- 15 - 18- 24 - 25-28

Требуется:

- составить схему ЭСН;

- рассчитать нагрузки и заполнить сводную ведомость нагрузок;

- выбрать ТП - 10/0,4.

Решение:

- По таблице 1.5.5. по номерам находятся нужные электроприемники и разбиваются на группы: 3 - фазный ДР, 3 - фазный ПКР, 1 - фазный ПКР, ОУ.

Выбираются виды РУ: ШМА, РП.

Исходя из понятия категории ЭСН - 3, составляется схема ЭСН с учетом распределения нагрузки.

Так как потребитель 3 категории ЭСН, то ТП - двухтрансформаторная, а между секциями НН устанавливается устройство АВР (автоматическое включение резерва).

Так как трансформаторы должны быть одинаковые, нагрузка распределяется по секциям примерно одинаково, а поэтому принимается следующие РУ: РП1(для 3 - фазного ДР), РП2(3 - фазного ДР), ШМА1 и ШМА2 (3 - фазного ДР,3 - фазного ПКР).

- Расчет для таблицы № 1 электрические нагрузки цеха

Нагрузки 3 - фазных ПКР и 3 - фазных ДР даны в таблице 2.

Таблица 1- Технические данные электроприемников

Наименование эл. приемника	Рн, кВт			Кн
3-фазная ДР Вентил. установка	15	4	0,8	0,7	0,75
Станок наждачный	2,8	4	0,5	0,14	1,73
Пресс штамповочный	4,5	12	0,65	0,24	1,17
Печь дуговая	30	1	0,87	0,75	1,17
3-фазный ПКР Тельфер транспортный ПВ=60%	10	3	0,87	0,1	1,73
1-фазный ПКР Трансформатор сварочный ПВ=40%	28	4	0,4	0,2	2,29
Осветительная установка Лампы накаливания	10	-	1	0,85	-

Ответ: Выбрана цеховая КТП 400-10/0,4; Кз=0,79 (Схема ЭСН цеха см. в приложении).

2.4 Расчет и выбор компенсирующего устройства

Дано: Исходные данные из РПЗ-5

Требуется:

Рассчитать и выбрать КУ;

Выбрать трансформатор с учетом КУ;

Сравнить с трансформатором без учета КУ.

Решение:

Определяется расчетная мощность КУ

Принимается , тогда .

Определяются фактические значения и после компенсации реактивной мощности:



Таблица 4 - Сводная таблица расчетных параметров

Параметр
Всего на НН без КУ	0,64	1,39	170,3	134	216
КУ			170,3	75	186
Всего на НН с КУ	0,63	1,42	170,3	59	180
Потери			3,6	18	18,3
Всего ВН с КУ			166,7

Определяется расчетная мощность трансформатора с учетом потерь;

Ответ: выбираем трансформатор типа ТМ 160/6

2.5 Определение местоположения подстанции

Дано:

Таблица 5 - Сводная таблица данных нагрузок

параметр	Номер цеха
	Ц1	Ц2	Ц3	Ц4	Ц5
кВт	63	100	160	25	40
Х,км	0,4	1,2	2,6	1,8	0,7
Y,км	0,9	1,6	1,3	0,6	0,9
	0,8	0,85	0,9	0,7	0,75

Требуется: определить координаты ЦЭН активных и реактивных; нанести данные на генплан.

Решение:

- Наносятся на генплан центры электрических нагрузок (ЦЭН) каждого цеха(рисунок 3), масштаб генплана .

- Определяются радиусы кругов активных и реактивных нагрузок, исходя из масштаба генплана.

- определяется масштаб активных () нагрузок, исходя из масштабагенплана.

Принимается для наименьшей нагрузки (Ц1) радиус , тогда

Принимается.

Определяется радиус для наибольшей нагрузки при принятом масштабе

Нанесение нагрузок на генплан в данном масштабе возможно, масштаб утверждается.

Определяются радиусы кругов для остальных нагрузок:

;

.

Результаты заносятся в «сводную ведомость нагрузок цехов»

Определяются реактивные нагрузки каждого цеха из соотношения:

Результаты заносятся в «сводную ведомость нагрузок цехов» .

Определяются радиусы кругов для реактивных нагрузок при том же масштабе, т.е. при по формуле

Результаты заносятся в «сводную ведомость нагрузок цехов».

Нагрузки кругами наносятся на ген план, активные - сплошной линией, реактивные - штриховой.

Определяются условные ЦЭН активной и реактивной:

Вблизи точки А располагают ГПП.

Вблизи точки Врасполагают ККУ или синхронный компенсатор(СК)

- составляются картограммы нагрузок для всего предприятия и наносятся необходимые данные.

Ответ: Место установки ГПП и ЦЭН точка А(1,63;1,2). Место установки ККУ и ЦЭН точка В(1,54;1,9)

2.6 Расчет токов короткого замыкания

Дано:

расчетная схема (рис. 5)

№ эл. пр. 8

Требуется:

- составить схему замещения, пронумеровать точки КЗ;

- рассчитать сопротивления и нанести их на схему замещения;

- определить токи КЗ в каждой точке и составить «Сводную ведомость токов КЗ».

Решение:

Составная схема замещения и нумеруются точки КЗ в соответствии с расчетной схемой.

Вычисляются сопротивления элементов и наносятся на схему замещения.

- Для системы

Сопротивления приводятся к НН:

- Для трансформатора по таблице

- Для трансформаторов по таблице

1SF

SF1

SF

- Для кабельных линий по таблице

КЛ1:

Так как в схеме 3 параллельных кабеля, то

КЛ2:

Для шинопровода ШРА - 250

- Для ступеней распределения по таблице 1.9.4.

3. Упрощается схема замещения, вычисляются эквивалентные сопротивления на участках между точками КЗ и наносятся на схему (рисунок 5):

4. Вычисляются сопротивления до каждой точки КЗ и заносятся в «Сводную ведомость токов» .

5. Определяются коэффициенты(рисунок 3) и q:

6. Определяются 3 - фазные и 2 - фазные точки КЗ и заносятся в «Ведомость»:

Таблица 6 - Сводная ведомость токов КЗ

Точка КЗ	мОм	мОм	мОм			q	кА	кА	кА	кА	мОм	кА
К1	139	45,4	146	0,31	1	1	1,5	2,1	1,5	1,3	15	1,24
К2	72,3	50,1	88	1,4	1	1	2,5	3,5	2,5	2,1	67	0,90
К3	106	53	118	0,44	1	1	1,86	2,6	1,86	1,6	73	0,88

Составляется схема замещения для расчета 1 - фазных токов КЗ (рис.6) и определяются сопротивления.

Ответ: Результаты расчетов токов КЗ представлены в «Сводной ведомости токов КЗ».

2.7 Расчет заземляющего устройства электроустановок

Дано:

АхВ18х10климатическая зона - 3

Заземлители: Круговая стальd = 12 мм, = 5 м.

110 кВ, 3 км, 10,5кВ, Р - 40 (глина), t -0,5м.

Вид З.У. - рядное, 1,7

Требуется:

- определить количество вертикальных и длину горизонтальных заземлителей;

- показать размещение ЗУ на плане;

- определить фактическое значение сопротивления ЗУ.

Решение:

Определяется расчетное сопротивление одного вертикального провода

Определяется предельное сопротивление совмещенного ЗУ

Требуемое по НН

Принимается

Но так как р100 Ом * м, то для расчета принимается

Определяется количество вертикальных электродов:

- без учета экранирования(расчетное)

- с учетом экранирования

Размещается ЗУ на плане (приложение2) и уточняются расстояния, наносятся на план.

Расстояние между электродами уточняется с учетом формы объекта. По углам устанавливают по одному вертикальному электроду, а оставшиеся - между ними.

Для равномерного распределения электродов окончательно принимается , тогда

где расстояние между электродами по ширине объекта, м;

расстояние между электродами по длине объекта, м;

количество электродов по ширине объекта;

количество электродов по длине объекта.

Для уточнения принимается среднее значение отношения

Определяются уточненные значения сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов

Определяется фактическое сопротивление ЗУ

Ответ: ЗУ объекта состоит из 14 вертикальных элементов:

R_в = 1,23 м; d=12 м; L_n = 64м; R_зу= 1,6Ом; АхВ = 18х10 м.

(Рисунок контурного заземления см. в приложении)

2.8 Расчет молниезащиты

Дано:

h =32м;

h2=22м;

10м;

L = 25;

a= 30 м

90ч;

Тип М/З = 2с

зона Б.

Требуется:

- определить параметры зон молниезащиты и изобразить их;

- определить габаритные размеры защищаемого объекта;

- определить возможную поражаемость объекта.

Решение:

По формулам для одиночного стержневого молниеотвода определяются параметры молниезащиты(м/з) для зон.

В масштабе изображается зона А.(рисунок 8).

h_м=h-h₀=3227,2=4,8м;

h_a=h-h_x=32-10=22 м;

Определяются габаритные размеры защищаемого объекта. Для этого на расстоянии от средней линии параллельно проводится линия до пересечения с окружностью (рисунок 8).

Принимается А = 59

АЧВЧН = 48Ч50Ч20 м.

Определяется возможная поражаемость объекта в зоне Б при отсутствии защиты.

Ответ: Зона Б: АЧВЧН = 48Ч50Ч20 м;



Заключение

1. Дальнейшее реформирование электроэнергетики невозможно без глубоких преобразований в энергоремонте. При этом целями преобразований энергоремонта являются:

* создание привлекательного для инвестиций бизнеса, способного решать задачи заказчиков в надежном и экономичном энергоснабжении;

* рентабельная работа на конкурентном рынке.

2. В условиях конкурентной рыночной среды в электроэнергетике важнейшим объектом управления становится эффективность энергоремонтного производства.

При отсутствии у менеджмента энергоремонтного предприятия навыков работы в современных рыночных условиях, методический инструментарий приобретает особенно большое значение в переходный период и далее.

Поскольку реформы изменили фокус энергоремонтного производства с сугубо производственного аспекта оказания услуги для заказчика на экономический результат, а также переориентировали его из финансово несамостоятельного подразделения энергокомпании в предприятие с коммерческой целью, то разработанная сбалансированная система показателей, построенная на балансе интересов заказчика, инвестора, акционера и человеческого ресурса предприятия, позволяет управлять эффективностью энергоремонта на базе новых стратегий развития, а также позволяет поэтапно из неэффективного вспомогательного производства - центра затрат, построить бизнес эффективный для акционеров и привлекательный для инвесторов.

Использование ССП в качестве основного инструмента управления новым бизнесом дает возможность:

* переводить видение предприятия и его стратегии в набор взаимосвязанных сбалансированных показателей, оценивающих критические факторы не только текущего, но и будущего развития предприятия;

* устанавливать индивидуальные, департменизованные и общекорпоративные цели;

* доводить их до сознания сотрудников и управленцев различного уровня;

* оценивать достижимость поставленных целей и получать быструю обратную связь.

Прогнозные расчеты по предложенной методике показывают значительное повышение эффективности энергоремонтных предприятий по всем рассматриваемым проекциям.

3. Приоритетными направлениями преобразований являются:

* обеспечение человеческим ресурсом необходимого качества;

* преобразование ремонтного предприятия в самостоятельный бизнес;

* обеспечение конкурентоспособности нового бизнеса;

* создание системы корпоративного управления вновь созданным бизнесом.

4. Ключевым фактором эффективности преобразований является качество менеджмента. Оптимальным для подготовки менеджеров к преобразованиям является следующий алгоритм действий:

- отбор по личностным качествам и мотивация; формирование у них необходимых знаний;

- создание условий для ускоренного накопления опыта управления под задачи реформирования; оценка эффективности формирования ключевых компетенций; выдвижение менеджеров на ключевые должности в системе управления.



Список литературы

1. Атабеков Г.И. Линейные электрические цепи. - М.: Энергия 2009.-. 432 с.

2. Теоретические основы электротехники. Т.1. Под ред. П. А. Ионкина. М.: Высшая школа, 2010.- 544с.

3. Теоретические основы электротехники. Т.2.Под ред. П. А. Ионкина. М.: Высшая школа, 2010.- 383с.

4. Матханов П.А. Основы анализа электрических цепей. - М.: Высш. шк., 2009. - 400 с.

6. Разевиг В.Д. Моделирование аналоговых электронных устройств на персональных ЭВМ. М.: Изд-во МЭИ 2009.- 152 с.

7. Теоретические основы электротехники. / Под ред. П.А. Ионкина. - М.:Высш. шк., 2011. - т.1. Основы теории линейных цепей - 544 с.

8. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле М.: Высшая школа, 2010.- 263с.

9. Матханов П.Н. Основы анализа электрических цепей. Линейные цепи М.: Высшая школа, 2011.- 333с.

10. Матханов П.Н. Основы анализа электрических цепей. Нелинейные цепи. М.: Высшая школа, 2011.- 272с.

11. Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники. Линейные электрические цепи. Ч.1.- М.: Энергия, 2009.-592с.

12. Теоретические основы электротехники. Нелинейные электрические цепи. Электромагнитное поле. Под ред. Г. И. Атабекова. Ч.2, 3.- М.: Энергия, 2009.- 432с

13. Шебес М. Р. Теория линейных электрических цепей в упражнениях и задачах. - М.: Высш. шк., 2009 - 655 с.

14. Сборник задач и упражнений по теоретическим основам электротехники. Под ред. П. А. Ионкина,- М.: Энергоиздат, 2009.- 768с.

15. Задачник по теоретическим основам электротехники (теория цепей). Под ред. К. М. Поливанова.- М.: Энергия, 2012.- 304с.

Приложения

Рисунок П.1 - Схема электроснабжения цеха (расчетная)



Рисунок П.2 - Схема замещения



Рисунок П.3 - Схема замещения (упрощенная)



Рисунок П.4 - Картограмма нагрузок цеха



Рисунок П.5 - План Заземляющего устройства цеха



Непрерывная спиральная (а) и винтовая (б) обмотки мощных трансформаторов электрического подвижного состава: 1 -- выводы; 2,6 -- каналы для прохода охлаждающей жидкости; 3 -- катушки; 4 -- опорные кольца; 5 -- рейки; 7 -- бакелитовый цилиндр; 8 -- проводники обмотки

Размещено на Allbest.ru

...