Реферат: Современные конструкции и особенности силовых трансформаторов распределительных электрических сетей
Реферат: Современные конструкции и особенности силовых трансформаторов распределительных электрических сетей
Министерство
образования республики Беларусь
Белорусский
национальный технический университет
Факультет Энергетический
Кафедра «Электрические
системы»
Реферат
по дисциплине Современные
технологии передачи и распределения электроэнергии
Тема: Современные
конструкции и особенности силовых трансформаторов распределительных электрических
сетей
Исполнитель:
Магистрант Мейндино
Траст Меремубио
кафедры Электрические
системы
специальности 1-43
80 01 «Энергетика»
Руководитель:
д.т.н., профессор
Фурсанов М.И.
Минск 2011
Введение
Распределительные
трансформаторы мощностью 25—630 кВ ∙ А напряжением 6 - 10 кВ - наиболее
массовая серия ид производимых и эксплуатируемых трансформаторов в СССР. Объем
их составляет более 3 млн шт. с установленной мощностью более 350 млн кВ ∙
А. Производство и эксплуатация этих трансформаторов требует значительных
материальных и трудовых затрат, любое снижение затрат дает существенную
экономию в народном хозяйстве. Так, ежегодно затраты на обслуживание одного
распределительного трансформатора традиционной конструкции составляют 7-8% от
его первоначальной стоимости Па возмещение потерь холостого хода расходуется
260 р./кВт в год короткого замыкания — 44 р./кВт в год.
В целом от потерь в
магнитопроводах теряется 4% производимой в стране электроэнергии, причем
значительная часть потерь приходится на распределительные трансформаторы.
Снижение затрат на
производство и эксплуатацию трансформаторов является основной задачей
изготовителей, для решения которой необходимо:
·
снизить
расход активных материалов при использовании наиболее эффективной магнитной
системы;
·
снизить
материалоемкость при применении гофрированных баков;
·
повысить
надежность трансформаторов;
·
исследовать
реальные условия эксплуатации трансформаторов;
·
привести
в соответствие реальные условия эксплуатации и технические требования на
изделие.
Для решения этих вопросов
выбран метод функционально-стоимостного анализа.
Разработка
отечественных трансформаторов массовых серий
Технические
требования к трансформаторам новых серий и основные критерии при их разработке
Проектирование и
модернизация трансформаторов осуществляются на базе предварительно
установленных технических требований, выполнение которых обеспечивает
реализацию внешних функций, определяющих стоимость трансформатора и
качественные показатели. В настоящее время далеко не все технические требования
к трансформаторному оборудованию имеют технико-экономическое обоснование.
Вследствие этого материальные и трудовые затраты, заложенные в конструкцию,
используются не в полной мере.
В некоторых случаях
недостаток отдельных функциональных ресурсов приводит к значительным
дополнительным затратам в народном хозяйстве.
Анализ соответствия
номенклатуры и уровня внешних функций разрабатываемого трансформатора условиям
эксплуатации позволяет выбрать оптимальную модель внешних функций изделия по
критерию минимума приведенных затрат на производство и эксплуатацию. Анализ
фактического использования технических параметров и стоимостная оценка
эксплуатационных показателей с учетом перспективы развития электроэнергетики
дают возможность экономически обосновать новые или измененные технические
требования потребителей.
Технико-экономическое
обоснование требований производится для выпускаемых изделий и при
проектировании новых. Однако наибольший эффект достигается при выполнении
исследований на предпроектной стадии, так как на этом этапе можно достичь
наиболее полного соответствия функциональных ресурсов трансформатора реальным
технико- экономическим условиям эксплуатации при учете производственных
проблем. Работы на стадии проекта проводятся по двум основным направлениям:
1.
Анализ,
обоснование и разработка требований к техническим и эксплуатационным
характеристикам трансформаторов. На этом этапе проводятся с привлечением
эксплутационных организаций исследования перспективных графиков нагрузок
изделии по различным потребителям, выбираются основные потребители,
определяются нормативы стоимости потерь холостого хода и короткого замыкания,
аварийность и ее причины в процессе эксплуатации;
2.
Проработка
и выбор оптимальных вариантов с целью удовлетворения требований заказчиков и
минимизации затрат при изготовлении трансформаторов.
Этот этап направлен на
разработку oптимальных вариантов с учетом рекомендаций первою этапа и поиском
новых конструктивных и технологических решений, обеспечивающих возможность
снижения расхода активных материалов при использовании различных конструкций
магнитных систем, технических решений, направленных на повышение надежности
трансформаторов и коэффициента использования материалов
В СССР накоплен
значительный опыт по разработке и производству распределительных
трансформаторов, обеспечивающих максимально возможный народнохозяйственный
эффект и экономию потребления электроэнергии
За последние 10 лет
потери холостого хода трансформаторов снижены на 37% за счет применения нее
улучшающейся электротехнической стали и конструктивных совершенствований
трансформаторов.
Новая серия
трансформаторов мощностью 25—400 кВ ∙ А напряжением 6 - 10 кВ позволит
существенно поднять технический уровень трансформаторов, добиться дальнейшего
увеличения КПД, снижения расхода материальных и энергетических ресурсов.
Проектирование серии
базируется на применении высококачественных материалов, современных
конструкторских и технологических решениях и оптимизационных расчетах с
использованием ЭВМ
Цель автоматизации
проектирования определение и исследование областей допустимых и оптимальных
параметров трансформаторов при различных формулировках задач проектирования и
типов ограничений.
Выбор оптимальных
вариантов конструкции и параметров трансформаторов производится, как правило, по
критерию минимума народнохозяйственных затрат. В случае необходимости возможна
оптимизация с применением многокритериальной оценки оптимальности
Система предусматривает
поиск в области любого сочетания параметров из определенного набора варьируемых
переменных. Основными варьируемыми параметрами являются диаметр стержня
магнитной системы, плотность тока в обмотках и др.
Математическое
обеспечение позволяет учитывать различные конструктивные, технологические,
функциональные и экономические ограничения на параметры трансформаторов:
перегрев обмоток и верхних слоев масла, ток и потерн холостою хода и короткого
замыкания, суммарные потери, массу активных материалов, издержки потребителя
при эксплуатации и т.д.
Для системы разработан
язык описания конструкции, исходных данных, варьируемых параметров и критериев
оптимизации. Он построен на основе естественного языка конструктора, что
значительно облегчает проектировщику общение с машиной Математическое
обеспечение представляет собой комплекс пакетов прикладных программ на
Фортране-IV и Ассемблер, работающих под управлением операционной системы ДОС.
ЕС ЭВМ.
Конструктивные
особенности основных узлов трансформаторов
В новой серии
принципиальные изменения, позволившие улучшить потребительские свойства
трансформаторов и снизить затраты на их изготовление, связаны с
магнитопроводом, обмотками и внешней металлоконструкцией.
Магнитопровод является
основным узлом трансформатора, который определяет затраты электрической энергии
на компенсацию потерь в трансформаторе, а также массу и габаритные размеры
изделий, что в конечном итоге связано с расходом материальных ресурсов
В настоящее время
металлургическая промышленность для трансформаторостроителей поставляет
рулонную анизотропную сталь толщиной 0,3 мм с удельными потерями Р1,7/50 =1,35 -1,40 (марка 3405) и 1,25-1,3 Вт/кг (3406) и магнитной индукцией В100
= 1,61-1,65 Тл. Широко применяется высокопроницаемая сталь (типа Hi = В)
с удельными потерями Р1,7/50 = 1,15-1,20 Вт/кг при толщине 0,3 мм.
Металлурги, идя
навстречу возрастающим требованиям,ставят перед собой задачи:
·
снизить
удельные потери стали и довести их до Р = 1,00—1,05 Вт/кг при индукции 1,7 Тл и
толщине стали 0,30-0,35 мм при повышении магнитной индукции В100 до
1,74 1,76 Тл;
·
обеспечить
выпуск трансформаторной стали с малой магнитострикцией для снижения уровни шума
трансформаторов;
·
повысить
пластичность металла и электроизоляционного покрытия их стали дли использовании
в витых магнитопроводах и разработать магнитно-активные покрытия с высокой
жаростойкостью (до 900 - 950 ° С) в инертных средах и на воздухе.
Улучшение свойств
трансформаторных сталей имеет важное значение для энергетических характеристик
трансформаторов. Правильно и оптимально использовать достижения металлургов это
задача, которая стоит перед проектировщиками в процессе конструирования
магнитопроводов.
Проведенные
исследования с применением различных марок трансформаторной стали показали, что
в планарном магнитопроводе с традиционным углом стыковки пластин, близким к 45°
, значительное уменьшение удельных потерь в самой стали не дает ожидаемою
результата по снижению потерь холостого хода в трансформаторах.
Коэффициенты увеличения
потерь колеблются в пределах от 1,37 до 1,58 и имеют тенденцию к росту с
повышением магнитной проницаемости. Это объясняется тем, что в традиционно
используемых магнитопроводах с косым стыком невозможно добиться того, чтобы
направление магнитного потока и направление проката во всех частях
магнитопровода совпадали, что вызывает непредвиденно большие добавочные потери.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 |