Budowa i działanie transformatorów

219. Co to jest transformator?

Transformator jest to urz¹dzenie elektroenergetyczne przetwa-rzaj¹ce energiê elektryczn¹ o danych parametrach na energiê elek-tryczn¹ o innych parametrach, za pomoc¹ pola elektromagnetycznego bez udziału ruchu. Przy przetwarzaniu uzyskuje siê zmianê napiêcia i pr¹du przy stałej wartości czêstotliwości.

220. Jakie są podstawowe elementy transformatora?

Podstawowymi elementami transformatora s¹: rdzeń oraz uzwojenia pierwotne i wtórne.

155

221. Jak jest wykonany rdzeń transformatora?

Rdzeń transformatora składa siê z blach elektrotechnicznych odizolowanych od siebie lakierem, warstw¹ tlenków lub specjaln¹ izolacj¹. Poziome elementy rdzenia nazywamy jarzmem, a pionowe kolumnami.

Rdzeń służy do przewodzenia strumienia magnetycznego.

222. Jak są wykonane uzwojenia transformatorów

Uzwojenia transformatorów najczêściej wykonane s¹ z drutu miedzianego izolowanego o przekroju okr¹głym lub prosto-k¹tnym. Do izolacji uzwojeń używa siê papieru, emalii, a dla du-żych transformatorów papieru kablowego. Najczêściej spotykanym uzwojeniem jest uzwojenie cylindryczne, w którym uzwojenie gór-ne i dolgór-ne jest wykonagór-ne w postaci koncentrycznych cylindrów.

Cylinder dolnego napiêcia jest osadzony na kolumnie, a na nim cylinder górnego napiêcia.

223. Jakie wyposażenie powinien zawierać transformator rozdzielczy?

Wyposażenie transformatora rozdzielczego zależy od jego mocy znamionowej i napiêcia znamionowego. Przykład wyposaże-nia transformatorów rozdzielczych o mocy znamionowej od 1000 do 2000 kVA pokazano na rys. 4.31.

Rys. 4.31. Wyposażenia transformatora rozdzielczego serii TNOSCT o mocy od 1000 do 2000 kVA z konserwatorem oleju: 1 - magnetyczny wskaźnik poziomu oleju, 2 - wlew oleju w konserwatorze, 3 - wlew oleju na pokrywie, 4 - zawór spustowy, 5 - uszy na pokrywie do podnoszenia czêści wyjmował-neJ, 6 - głowica przeł¹cznika zaczepów, 7 - zacisk uziomowy, 8 - iskiernik na przepustach dla napiêcia 15 kV,9- gniazdo termometru, 10- odwilżacz (eksport), 11 - przekaźnik Buchholza, 12 - termometr max, 13 - konserwator, 14 - kadź falista, 15-podwozie, 16-izolator DN, 17 - izolator GN.[ 108]

224. Jak dzielimy transformatory ze względu na rodzaj czynnika chłodzącego?

Ze wzglêdu na rodzaj czynnika chłodz¹cego transformatory dzielimy na dwie grupy:

• transformatory powietrzne tak zwane suche chłodzone powietrzem. Transformatory te najczêściej chłodzone s¹ w obiegu otwartym, to znaczy takim w którym powietrze chłodz¹ce pobierane jest bezpośrednio z otoczenia trans-formatora,

• transformatory olejowe chłodzone olejem. Transformatory olejowe s¹ umieszczone w kadzi wypełnionej olejem (rys.

4.32).

Rys. 4.32. Transformator typu TNOSCT1000/15PN. [108]

225. Jaką rolę pełni olej w transformatorze?

Olej w transformatorze spełnia trzy zadania: jest czynnikiem chłodz¹cym, izoluj¹cym i impregnuj¹cym izolacjê stał¹.

226. Co to jest konserwator oleju?

Konserwator oleju jest to cylindryczny zbiornik umieszczony nad kadzi¹ poł¹czony rur¹ z kadzi¹. Zadaniem tego zbiornika jest przyjmowa-nie oleju z kadzi przy wzroście objêtości oleju nagrzanego i oddawaprzyjmowa-nie oleju do kadzi przy zmniejszaniu siê objêtości oleju chłodnego.

158

227. Co to jest przekaźnik Buchholza?

Przekaźnik Buchholza jest to przekaźnik gazowo-przepły-wowy umieszczony w rurze ł¹cz¹cej konserwator z kadzi¹. Jeśli lokal-nie temperatura oleju wzroślokal-nie ponad dopuszczaln¹ wartość, to olej ulega rozkładowi. Towarzyszy temu wydzielanie siê gazów, wzrost ciśnienia w kadzi i niebezpieczeństwo wybuchu. Wzrost tego ciśnienia powoduje zwarcie styków i uruchomienie ostrzegawczego sygnału dźwiêkowego (stopień I). Przy dalszym wzroście ciśnienia s¹ zwierane drugie styki przekaźnika co powoduje odł¹czenie transformatora od napiêcia (stopień II).

228. Co to jest strona pierwotna i wtórna transformatora?

Strona pierwotna transformatora jest to uzwojenie do którego jest doprowadzone napiêcie zasilaj¹ce. Strona wtórna jest to uzwojenie

od którego energia odprowadzana jest do odbiornika.

229. Co to jest strona górna i dolna transformatora?

Strona górna transformatora jest to strona wyższego napiêcia, a strona dolna to strona niższego napiêcia.

230. Na jakim zjawisku oparta jest zasada działania transformatora?

Zasada działania transformatora oparta jest na zjawisku induk-cji elektromagnetycznej. Jeżeli do uzwojenia pierwotnego doprowa-dzamy napiêcie przemienne o wartości to w uzwojeniu tym popły-nie pr¹d wywołuj¹c przemienny strumień magnetyczny, który za-mykaj¹c siê przez rdzeń transformatora indukuje w uzwojeniu wtór-nym napiêcie U2 proporcjonalne do liczby zwojów tego uzwojenia.

231. Co to jest przekładnia zwojowa transformatora?

Przekładnia zwojowa transformatora jest to stosunek liczby zwojów uzwojenia górnego do liczby zwojów uzwojenia dolnego.

W transformatorze jednofazowym przekładnia zwojowa jest równa stosunkowi indukowanego napiêcia górnego do dolnego w stanie jało-wym (nieobci¹żonym)

159

232. Co to jest przekładnia napięciowa transformatora trójfazowego?

Przekładnia napiêciowa transformatora trójfazowego jest to stosunek wartości napiêć miêdzyprzewodowych strony wyższego na-piêcia do strony niższego nana-piêcia. Zależności miêdzy przekładni¹ napiêciow¹ i zwojow¹ dla poszczególnych grup poł¹czeń przedstawio-no na rys. 4.34.

Rys. 4.33. Poł¹czenia uzwojeń transformatora: a) w trójk¹t, b) w gwiazdê, c) w zygzak.

Rys. 4.34. Grupy poł¹czeń transformatorów trójfazowych wg PN-83/E-06040.

Lp.

a)

b)

c)

Schemat poł¹czeń Symbol gra-ficzny

Oznaczenie literowe uzwojenie

górne

D

Y

-uzwojenie dolne

d

y

z

Yy 0

Dy 5

Yd 5 0

Układ poł¹czeń uzwojeń

górne dolne

Wykresy wskazowe napiv*ć

górne dolne

233. Jakie rodzaje połączeń uzwojeń rozróżnia się w transformatorach trójfazowych?

W transformatorach trójfazowych rozróżnia siê trzy rodzaje poł¹czeń uzwojeń (rys. 4.33) w trójk¹t, w gwiazdê, w zygzak.

234. Jak określa się grupę połączeń transformatora?

Grupê poł¹czeń transformatora określa siê jako przesuniêcie wektora napiêcia dolnego, do wektora napiêcia górnego, wyrażone w godzinach. Jednostkowy k¹t godzinowy zawiera 30° geometrycz-nych radianów O przesuniêciu fazowym wystêpuj¹cym miêdzy napiêciem górnym i dolnym decyduje kierunek nawiniêcia uzwojeń i sposób poł¹czenia z zaciskami oraz sposób poł¹czenia poszczegól-nych faz.

235. Jakie grupy połączeń transformatorów stosuje się w praktyce?

W praktyce najczêściej spotykane s¹ cztery grupy poł¹czeń o przesuniêciach godzinowych 0, 5, 6, 11. Zalecane grupy poł¹czeń transformatorów 3-fazowych przedstawiono na rys. 4.34

236. Jakie są metody regulacji napięcia transformatora?

Regulacjê napiêcia transformatora dokonuje siê przez zmianê liczby zwojów uzwojenia górnego napiêcia, czyli przez zmianê prze-kładni. Rozróżnia siê dwie zasadnicze metody regulacji napiêcia trans-formatora:

• regulacjê w stanie beznapiêciowym (rys. 4.35),

• regulacje w stanie pod obci¹żeniem (rys. 4.37).

Rys. 4.35 Zasada regulacji na-piêcia transformatora w stanie beznapiêciowym. [6]

162

2A1

2A2

1A2

Rys. 4.36. Zasada regulacji napiêcia trans-formatora pod obci¹żeniem: Z, i Z₂ -

impe-dancje, S, i S₂ - ślizgacze [6]

237. Jakie dane powinna zawierać tabliczka znamionowa transformatora?

Tabliczka znamionowa transformatora (rys. 4.37) powinna za-wierać nastêpuj¹ce dane:

• nazwê lub znak wytwórcy,

• rok produkcji,

• typ transformatora,

• nr fabryczny,

• numer normy wg której został wykonany,

• moc znamionow¹ pozorn¹,

• napiêcia znamionowe,

• pr¹dy znamionowe,

• czêstotliwość,

• straty w żelazie (jałowe),

• straty w miedzi (przy obci¹żeniu znamionowym),

• stopień ochrony,

• klasê izolacji,

• grupê poł¹czeń,

163

• masê całkowit¹,

• napiêcie zwarcia,

• rodzaj chłodzenia.

Rys. 4.37. Tabliczka znamio-nowa transformatora. [61

238. Jaką zależnością określa się moc znamionową transformatora?

Moc znamionow¹ transformatora określa siê zależności:

g d z i e : - napiêcie znamionowe miêdzyprzewodowe, - pr¹d znamionowy.

239. Co nazywamy sprawnością transformatora?

Sprawności¹ transformatora nazywamy stosunek mocy czyn-nej oddaczyn-nej do mocy czynczyn-nej pobraczyn-nej.

g d z i e : - moc czynna oddana,

- straty mocy czynnej w transformatorze, - Straty w żelazie (jałowe),

- straty w miedzi (obci¹żeniowe).

Zależność sprawności transformatora od obci¹żenia przedsta-wiono na rys. 4.38.

Rys. 4.38. Charakterystyki zewnêtrzne transformatora.

240. Co to jest napięcie zwarcia transformatora?

Napiêcie zwarcia jest to takie napiêcie doprowadzone do pier-wotnych zacisków transformatora przy zwartym uzwojeniu wtórnym, pod wpływem którego w uzwojeniach transformatora płyn¹ pr¹dy znamionowe. Napiêcie to jest zwykle wyrażone w procentach napiêcia znamionowego.

241. Co ło jest prąd jałowy transformatora?

Pr¹d jałowy transformatora jest to pr¹d płyn¹cy w uzwojeniu pierwotnym przy otwartym uzwojeniu wtórnym.

242. W jakie zabezpieczenia powinny być wyposażone transformatory mocy o napięciu GN powyżej 1 kV?

Transformatory powinny być wyposażone w nastêpuj¹ce za-bezpieczenia:

• od przetêżeń wywołanych zwarciami zewnêtrznymi,

• od zwarć miêdzy fazowych w uzwojeniach i na ich wypro-wadzeniach,

• zabezpieczenia gazowo-przepływowe od obniżenia siê po-ziomu oleju i uszkodzeń wewn¹trz kadzi dla transformato-rów o mocy 1000 kV A i wyższej,

• od przetêżeń ruchowych,

• termometryczne.

243. Co stanowią zabezpieczenia zwarciowe?

Zabezpieczenia zwarciowe stanowi¹:

• bezpieczniki topikowe instalowane we wszystkich fazach po stronie wyższego napiêcia transformatorów obniżaj¹-cych o mocy do 1000 kVA,

• wył¹czniki zwarciowe z wyzwalaczami pierwotnymi lub przekaźnikami,

• przekaźniki Buchholza od zwarć wewn¹trz kadzi trans-formatora.

244. Kiedy transformatory mogą pracować równolegle?

Transformatory mog¹ pracować równolegle jeżeli spełnione s¹ nastêpuj¹ce warunki:

• równość przekładni z dokładności¹ do 0,5% (przy jedna-kowych napiêciach znamionowych),

• przynależność transformatorów do tych samych grup poł¹-czeń o tym samym przesuniêciu godzinowym,

• równość napiêć zwarcia z dokładności¹ do 10%,

• stosunek mocy znamionowych nie wiêkszy niż 1:3.

W dokumencie ksiazka SEP (Stron 76-82)