Использование трансформаторов в электроснабжении электрических сетей

МИНИСТЕРСТВО  НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

РЕФЕРАТ

Использование трансформаторов 

в электроснабжении электрических сетей

Выполнил:

Саввас Иоанну,

ст. ИСА II-7

Москва

2012

Перед энергетикой России, как и перед другими отраслями  промышленности, стоит важная задача – обеспечить такой темп роста производства, который в процессе создания материально - технической базы вывел бы Россию на первое место в мире по производству продукции на душу населения.

Важнейшим показателем  работы промышленности труда является уровень производительности труда. Производительность труда в свою очередь в значительной степени  определяется уровнем энерговооруженности  и электровооруженности, которые  за последние годы значительно выросли

С целью повышения надежности электроснабжения потребителей и получения  определенного народнохозяйственного  экономического эффекта электростанции объединяются на параллельную работу в районные энергосистемы, которые  в свою очередь при развитии объединяются в объединенные энергосистемы. Объединение электростанций в энергосистемы дает ряд преимуществ:

- повышается надежность электроснабжения потребителей;

- уменьшается требуемый резерв в энергосистеме;

- улучшается условия загрузки агрегатов благодаря выравниванию графика нагрузки и снижению максимума нагрузки энергосистемы;

- появляется возможность  более полного использования  генерирующих мощностей электростанций;

- улучшаются технико-экономические  показатели энергетики из-за возможности использования более мощных и экономичных агрегатов;

- улучшаются условия эксплуатации  энергохозяйства;

- создаются условия для  оптимального управления развитием и режимами работы энергетики, а также для создания автоматизированной системы управления энергетикой как отраслью народного хозяйства.

Электрификация, то есть производство, распределение и применение электроэнергии, ─ один из важных факторов технического прогресса.

Трансформатор (от лат. transformo — преобразовывать) — электрическая машина, состоящая из набора индуктивно связанных обмоток на каком-либо магнитопроводе или без него и предназначенная для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока без изменения частоты систем(системы) переменного тока^[1].

Трансформатор осуществляет преобразование напряжения переменного тока и/или гальваническую развязку в самых различных областях применения — электроэнергетике, электронике и радиотехнике.

Конструктивно 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-мягкогоматериала.

Базовые принципы действия трансформатора

Схематическое устройство трансформатора. 1 — первичная обмотка, 2 — вторичная

Работа трансформатора основана на двух базовых принципах:

1. Изменяющийся во времени электрический ток создаёт изменяющееся во времени магнитное поле (электромагнетизм)
2. Изменение магнитного потока, проходящего через обмотку, создаёт ЭДС в этой обмотке (электромагнитная индукция)

На одну из обмоток, называемую первичной обмоткой, подаётся напряжение от внешнего источника. Протекающий по первичной обмотке переменный ток создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе. В результате электромагнитной индукции, переменный магнитный поток в магнитопроводе создаёт во всех обмотках, в том числе и в первичной, ЭДС индукции, пропорциональную первой производной магнитного потока, при синусоидальном токе сдвинутой на 90° в обратную сторону по отношению к магнитному потоку.

При проектировании рассматриваются следующие вопросы – где находится трансформаторная подстанция, и для каких потребителей она предназначена.  Рассматриваются исходные породы почв, их структура, климат района, сейсмичность пункта, агрессивность грунтовых вод.

Трансформаторная  подстанция — электроустановка, предназначенная для приема, преобразования (повышения или понижения) напряжения в сети переменного тока и распределения электроэнергии в системах электроснабжения потребителей сельских, поселковых, городских, промышленных объектов. Состоит из силовых трансформаторов, распределительного устройства РУ, устройства автоматического управления и защиты, а также вспомогательных сооружений.

Трансформаторные  подстанции классифицируются на повышающие и понижающие. Повышающие трансформаторные подстанции (сооружаемые обычно при электростанциях) преобразуют напряжение, вырабатываемое генераторами, в более высокое напряжение (одного или нескольких значений), необходимое для передачи электроэнергии по линиям электропередачи (ЛЭП). Понижающие трансформаторные подстанции преобразуют первичное напряжение электрической сети в более низкое вторичное.

В зависимости  от назначения и от величины первичного и вторичного напряжений понижающие трансформаторные подстанции подразделяются на районные, главные понижающие и  местные (цеховые). Районные трансформаторные подстанции принимают электроэнергию непосредственно от высоковольтных ЛЭП и передают её на главные понижающие трансформаторные подстанции, а те (понизив напряжение до 6, 10 или 35 кВ) — на местные и цеховые подстанции, на которых осуществляется последняя ступень трансформации (с понижением напряжения до 690, 400 или 230 В) и распределение электроэнергии между потребителями.

Трансформаторные  подстанции изготовляют, как правило, на заводах и доставляют на место установки в полностью собранном виде или же отдельными блоками. Такие трансформаторные подстанции называют комплектными или КТП.

По типу исполнения комплектные трансформаторные подстанции (КТП) разделяются на: 
• в бетонном корпусе 
• в панелях типа "сэндвич" 
• в металлическом корпусе

По типу обслуживания подстанции: 
• с коридором 
• без коридора

По типу РУВН: 
• тупиковые 
• проходные.

Применение трансформаторов

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

Применение  в электросетях

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 (для трансформаторов большой мощности — 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).

От рационального  решения проблемы электроснабжения в значительной степени зависит экономическая эффективность применения электроэнергии в жизнедеятельности человека. Правильного электроснабжения следует добиваться при соблюдении всех правил, требований и норм. Необходимое качество электроэнергии это – постоянство частоты и напряжения, а также надежность подачи энергии.

Используемая  литература

1. http://www.transform.ru/articles/html/02theory/b000005.article
2. ГОСТ 24291-90 «Электрическая часть электростанции и электрической сети. Термины и определения»
3. Электрические машины: Трансформаторы: Учебное пособие для электромех. спец. вузов/Б. Н. Сергеенков, В. М. Киселёв, Н. А. Акимова; Под ред. И. П. Копылова. — М.: Высш. шк.,