Загальна частина. Розвиток електротехнічної промисловості тісно пов’язаний із розвитком трансформаторобудування як складової машинобудування

Вступ

Розвиток електротехнічної промисловості тісно пов’язаний із розвитком трансформаторобудування як складової машинобудування.

Виробництво електричної енергії на крупних електростанціях з генераторами значної одиничної потужності (наприклад генератори Запорізької АЕС мають потужності в 1 мільйон кВт), розміщених поблизу розташування паливних та гідро енергоресурсів, дозволяє отримати в цих місцях значну кількість електроенергії з відносно незначною вартістю. Використання дешевої електричної енергії споживачами, що значно віддалені, потребує створення складних розгалужених електричних мереж.

Одним із найважливіших елементів будь-якої електричної мережі є силовий трансформатор. Передача електричної енергії на великі відстані від місця її виробництва до місця споживання вимагає в сучасних мережах здійснювати багаторазове (не менше шестикратного) трансформування у підвищувальних та знижувальних трансформаторах. Так, при напрузі на шинах електростанції в 15,75 кВ у сучасній електричній мережі здійснюється з урахуванням падінь напруги в лініях послідовно шість трансформувань: з 15,75 на 525 кВ; 500 на 242 кВ; 230 на 121 кВ; 115 на 38,5 кВ; 35 на 11 кВ; 10 на 0,4 або на 0,69 кВ;

Необхідність розподілу енергії між багатьма мілкими споживачами призводить до значного зростання числа окремих трансформаторів у порівнянні з числом генераторів. При цьому сумарна потужність трансформаторів у мережі на кожній наступній східці з нижчою напругою з метою більш вільного маневру енергією вибирається, як правило, більшою, ніж потужність попередньої східці з вищою напругою. Внаслідок цього загальна потужність всіх трансформаторів, що встановлені в мережах, на сьогодні перевищує загальну генераторну потужність від 8 до 10 разів. З часом це співвідношення буде зростати.

Слід зазначити, що при віддаленні від електростанції одиничні потужності трансформаторів знижуються, а отже питомі витрати матеріалів на виготовлення

трансформатора і його питома вартість зростають.

Враховуючи все це, до трансформаторів відносно низьких потужностей, а саме таким є трансформатор цього дипломного проекту, ставиться ціла низка вимог з економічності та технологічності при їх проектуванні, конструюванні та виготовленні. Розробляючи проект необхідно враховувати досягнення сучасного трансформаторобудування як в плані використання економічних і надійних матеріалів, так і в можливості впровадження матеріало- та енергозберігаючих технологій.

Трансформатор проекту із запропонованим співвідношенням напруг обмоток ВН та НН може використовуватись як силовий трансформатор дільничної підстанції з напругою вводу 6 кВ.

Загальна частина

1.1 Огляд існуючих конструкцій трансформатора

Трансформатор – це статичний електромагнітний пристрій, який має дві або більше пов’язаних магнітним потоком обмоток та призначений для перетворення електричної енергії однієї або кількох систем змінного струму в одну або кілька інших систем такого струму. Розрізняються двообмоткові трансформатори із двома електрично не зв’язаними обмотками, триобмоткові та багатообмоткові. Передача енергії з первинного кола трансформатора до вторинного відбувається за допомогою пульсуючого електромагнітного поля.

Силові трансформатори призначені для зниження електричних втрат в лініях електропередач: спершу напруга підвищується, а отже, струм знижується, і передається при напрузі 110 кВ і більше, а потім знижується, в кілька етапів, до робочої напруги 220, 380, 660 В. Розрізняються силові трансформатори загального призначення, що використовуються для живлення мереж або приймачів електричної енергії, які не відрізняються особливими умовами, характером навантаження і режимом роботи, та трансформатори спеціального призначення, що використовуються для живлення мереж або приймачів енергії, які відрізняються особливими умовами праці, характером навантаження чи режимом роботи.

Силові трансформатори поділяються: за способом охолодження (з природним та штучним; сухі та масляні); за числом фаз (однофазні, трифазні та багатофазні); за числом обмоток на фазу (дво- та триобмоткові); за конструкцією кістяка (площині, просторові, стрижневі, броньові та броне-стрижневі).

Трансформатори характеризуються номінальними величинами, якими називаються величини, внесені в паспорт трансформатора і на які він розрахований, а саме: повною потужністю, напругами і струмами обмоток, а також струмом і втратами неробочого ходу (НХ), напругою та втратами короткого замикання (КЗ).

Силові трансформатори можуть працювати окремо, або паралельно з одним чи кількома трансформаторами електрообладнання. Паралельною називається така робота двох, чи більше, трансформаторів, коли їх вторинні обмотки увімкнені на спільне навантаження, при цьому первинні обмотки можуть живитись як з однієї мережі, так і з різних. Паралельне ввімкнення трансформаторів може виконуватись тільки після виконання низки умов для рівномірного розподілу навантаження між ними, пропорційно їх номінальним потужностям: рівність номінальних вторинних напруг, тотожність схем та груп сполучення обмоток (під групою сполучення розуміють кут, на який лінійний вектор електрорушійної сили (ЕРС) обмотки вищої напруги (ВН) випереджає аналогічний вектор обмотки вищої напруги (НН), а також рівність напруг КЗ, сфазованість обмоток, при цьому потужності трансформаторів не повинні відрізнятися більше ніж в три рази.

При невиконані першої та другої умови в обмотках трансформаторів виникають зрівнювальні струми, які інколи, особливо при не ідентичності груп сполучення, можуть досягти значень, що навіть перевищують струми між фазних КЗ. Не виконання третьої умови призводить до того, що загальне навантаження розподіляється між трансформаторами непропорційно їх номінальним потужностям: трансформатор з меншим значенням напруги КЗ навантажується більше, ніж трансформатор з більшою напругою КЗ.

Силові трансформатори розраховуються на допустимі навантаження та незначні перевантаження.