Автотрансформатор

 

 

 

 

 

Рис. 6 - Схема трехфазного автотрансформатора с соединением фаз обмотки звездой с выведенной нейтральной точкой

 

Трехфазные высоковольтные трехобмоточные трансформаторы используются также в высоковольтных электрических сетях.

Трехфазные автотрансформаторы, как правило, на стороне высшего напряжения соединяются в звезду с нулевым проводом. Соединение в звезду обеспечивает снижение напряжения, на которое рассчитывается изоляция автотрансформатора.

Применение автотрансформаторов улучшает КПД энергосистем, обеспечивает снижение стоимости передачи энергии, но приводит к увеличению токов короткого замыкания. 

 

4. Преимущества и недостатки автотрансформаторов

Преимущества

При благоприятном соотношении первичного и вторичного напряжений автотрансформатор имеет существенные преимущества перед трансформатором с тем же соотношением напряжений и той же проходной мощностью. Автотрансформатор имеет меньшие массу, размеры, потери холостого хода и нагрузочные, намагничивающий ток и сопротивление короткого замыкания.

Как известно, линейные размеры трансформатора пропорциональны его мощности в степени 0,25 (S0,025), а объем и масса — в степени 0,75 (S0,75) при прочих равных условиях.

Таким образом, чем меньше типовая мощность по сравнению с проходной, тем меньше размеры, масса и потери автотрансформатора. Так при типовой мощности вдвое меньшей проходной, масса потери и ток холостого хода автотрансформатора будут на 10% меньше, чем у трансформатора той же проходной мощности. Благодаря снижению потерь повышается коэффициент полезного действия. Снижение сопротивления короткого замыкания позволяет уменьшить напряжения при работе автотрансформатора.

Сниженные масса и размеры автотрансформатора создают более благоприятные условия для его доставки к месту установки. В случае необходимости трансформации очень большой мощности, например при связи двух очень мощных энергосистем, только автотрансформатор может быть изготовлен в пределах транспортных ограничений по массе и габаритным размерам, т. е. в одной транспортной единице.

 

Недостатки

Наличие гальванического соединения обмоток в автотрансформаторе имеет следствием определенные недостатки.

Как правило, обмотки автотрансформатора соединяют в звезду с заземленной нейтралью. Другие соединения теоретически возможны, но связаны с определенными неудобствами и поэтому применяются крайне редко. Режим заземления нейтрали обоих систем должен быть одинаковым: глухое заземление или заземление через сопротивление. При этом значение сопротивления должно быть таким, чтобы не возникало недопустимых напряжений на вводах СН здоровых фаз при замыкании на землю одной фазы в системе ВН.

Такая опасность возрастает по мере увеличения разницы напряжений двух систем. По той же причине не применяются автотрансформаторы в системах с заземленной нейтралью.

Высокие потенциалы грозовых перенапряжений на холостом вводе автотрансформатора при воздействии волны перенапряжений на другой ввод вызывают необходимость установки на вводах разрядников, не отключаемых при отключении линии, присоединенной к этому вводу.

Последовательная обмотка автотрансформатора и его продольная изоляция может подвергаться очень жестким грозовым воздействиям в случае, когда значения напряжений двух систем близки. Однако на практике таких сочетаний напряжений не бывает.

Регулировочная обмотка при регулировании в линии ВН или СН подвергается всем воздействиям, нормированным для линейного ввода. Иногда обеспечить электрическую прочность изоляции регулировочной обмотки и переключающего устройства бывает затруднительно, особенно для сверхвысокого напряжения СН (класс 525 кВ и выше).

Сопротивление короткого замыкания автотрансформатора относительно мало, что является причиной более жестких воздействий токов короткого замыкания. Приходится принимать специальные меры для увеличения сопротивления короткого замыкания.

Особого внимания требует обеспечение прочности при однофазных замыканиях. Наличие обмотки НН (третичной обмотки) требует обеспечения ее динамической прочности, например, путем увеличения сопротивления нулевой последовательности (сопротивление в нейтрали или в треугольнике).

 

5. Условия применения автотрансформаторов

По сравнению с обычными трансформаторами тех же параметров, автотрансформаторы имеют меньшие размеры, но требуют определенных условий, ограничивающих их применение в энергосистемах.

Без учета специальных применений, где альтернатива отсутствует, автотрансформаторы должны выбираться после детальною рассмотрения всех условий эксплуатации.

В общем случае решение о применении авютрансформаторов может быть принято при следующих условиях:

— система с заземленной нейтралью;

— система имеет ограниченную мощность короткого замыкания:

— благоприятная ситуация с перенапряжениями;

— коэффициент трансформации, близкий к единице (0,5—2);

— сбалансированная нагрузка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

В энергетике автотрансформаторы широко применяются в высоковольтных сетях для связи между энергетическими системами с соседними значениями напряжений – к примеру 110 и 220 тысяч вольт, 220 и 500 тысяч вольт, 330 или 500 и 750 тысяч вольт. Мощность силовых автотрансформаторов при этом может достигать многих сотен мегавольт-ампер. В трехфазных сетях применяются трехфазные автотрансформаторы, обмотки которых соединены в звезду или треугольник, наиболее распространены соединение в звезду, при этом нулевая точка либо заземляется, либо присоединяется к нейтральному проводу. В промышленности автотрансформаторы применяются прежде всего при пуске синхронных и асинхронных электродвигателей переменного тока.

Преимуществами автотрансформаторов по сравнению с двухобмоточными трансформаторами при одинаковой полезной мощности являются существенно меньшие потери электроэнергии, а следовательно и выше их КПД, а также меньшие изменения выходных напряжений при изменениях нагрузок и меньший расход активных материалов и следовательно автотрансформаторы имеют значительно меньшие размеры и массу. Многие электротехнические компании предлагают потребителям широкий выбор различных по назначению и конструкции автотрансформаторов.

Вместе с тем, при безусловных своих преимуществах автотрансформаторы не лишены, к сожалению, и серьезных недостатков и прежде всего при их эксплуатации. В связи с тем, что цепь вторичного пониженного напряжения имеет электрическую связь с первичным повышенным напряжением, для нее требуется более высокая степень изоляции. Кроме того не исключается проникновение во вторичную цепь пониженного напряжения   всякого рода перенапряжения в первичной цепи. Вообще любые электротехнические устройства, агрегаты и приборы требуют внимательного профессионального обращения с ними, потому что электрический ток является потенциально опасным для человека и не прощает ошибок, небрежного или халатного отношения.

 

 

 

Список используемой литературы

 

1. Токарев Б. Ф. Электрические машины: Учеб. пособие для вузов.- М.: Энэргоатоииздат, 1990.-624 с.: ил.
2. Лотоцкий К. В. Электрические машины и основы электропривода. М.: Издательство «Колос» 1964.-495 с.: ил
3. С.Д.Лизунов  А.К.Лоханин "Силовые трансформаторы"