Anschluss von Übertragungssystemen mit systeminternen Transformatoren

Drahtlos HDMI Signale übertragen - so bequem und komfortabel funktioniert es (Kann 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Systeminterformatoren (bis 800 kV)

Systeminternen Transformatoren verbinden Höchstspannungs- (EHV) Übertragungssysteme mit verschiedenen Spannungen bis zu 800 kV zusammen mit dem Zweck, dass sowohl aktive als auch Blindleistung zwischen den Systemen ausgetauscht werden können .

Anschluss von Übertragungssystemen mit Systeminterformtransformatoren (auf dem Foto: ABB liefert 500-MVA-Transformatoren an das Umspannwerk in Oltarzew in Polen)

Die Nennleistung solcher Transformatoren kann ziemlich hoch sein, beispielsweise 1000 MVA, und sie werden manchmal automatisch verbunden, um den Transport von der Fabrik zur Baustelle durch das geringere Gewicht und die geringeren Abmessungen zu erleichtern. Außerdem werden die Herstellungskosten im Vergleich zu einem Transformator mit getrennten Wicklungen niedriger sein.

Das Windungsverhältnis solcher Transformatoren ist manchmal festgelegt, während in anderen Fällen Abgriffe vorgesehen sein können.

Die unterschiedlichen Anzapfungen können die Spannung auf beiden Seiten des Transformators nicht merklich beeinflussen. Die Abgriffe bieten jedoch die Möglichkeit , den Austausch von Blindleistung zwischen den Systemen zu beeinflussen .

Die Isolierung der Wicklungen ist normalerweise abgestuft. In getrennten Wicklungen sind die Transformatorabgriffe im neutralen Ende einer der Wicklungen angeordnet. In automatisch verbundenen Transformatoren befinden sich die Anschlüsse typischerweise in den Phasen der Niederspannungsseite. Siehe Abbildung 1.

Abbildung 1 - Automatisch angeschlossene Transformatorenabgriffe

Die Abgriffe befinden sich manchmal am Neutralpunkt von automatisch angeschlossenen Transformatoren, wenn der Spannungspegel zur Erde und die Spannungsdifferenzen zwischen den Phasen niedriger sind, als wenn die Abgriffe am automatischen Abgriff liegen. Ein einfacherer und billigerer Stufenschalter kann dann verwendet werden.

Auf der anderen Seite benötigen die Anzapfungen an der neutralen Stelle eine größere Anzahl von Windungen in dem Abgreifbereich, um die gleiche Variation in dem Abbiegungsverhältnis zu erreichen, als wenn die Abgriffe an dem automatischen Abgriff oder an dem Hochspannungsanschluss angeordnet sind.

Die zwei Hauptwicklungen in einem automatisch verbundenen Transformator (oder einfach Autotransformator) werden die gemeinsame Wicklung und die Reihenwicklung genannt .

  • Die gemeinsame Wicklung ist mit dem Neutralleiter verbunden und, wie der Name andeutet, sind die Windungen dieser Wicklung für beide Seiten des Transformators gemeinsam.
  • Die Serienwicklung ist an einem Ende mit der gemeinsamen Wicklung und an dem anderen Ende mit dem Hochspannungsanschluß verbunden.

Der Hochspannungsstrom fließt durch die Serienwicklung. Der in der gemeinsamen Wicklung fließende Strom ist die Differenz zwischen der niedrigen Spannung und der hohen Spannung. Der Strom in der gemeinsamen Wicklung fließt in die entgegengesetzte Richtung zu dem Strom in der Reihenwicklung.

Die gemeinsame Wicklung und die Reihenwicklung sind als konzentrische zylindrische Mäntel angeordnet, und die Amperewindungen in den zwei Wicklungen sind in ihrem Wert gleich und in der entgegengesetzten Richtung.

Der Vorteil eines Autotransformators im Vergleich zu einem Transformator mit getrennten Wicklungen besteht darin, dass der Autotransformator weniger Material benötigt und folglich geringere Gesamtabmessungen, geringere Masse, niedrigere Herstellungskosten und geringere Verluste aufweist .

Die äquivalente separate Zweiwickelleistung eines Autotransformators gibt die Größe der Einsparungen an und ist durch die folgende Gleichung gegeben:

Die Ausdrücke in dieser Gleichung sind die folgenden:

  • S e ist die äquivalente separate Zweiwickelleistung des Transformators
  • Sr ist die Nennleistung des Transformators
  • U rHV ist die Nennspannung des Transformators
  • U rLV ist die Nennspannung des Transformators

Die obige Gleichung besagt, dass die äquivalente getrennte Zweiwicklungs-Nennleistung proportional zu der Differenz zwischen der Nenn-Hochspannung und der Nenn-Niederspannung des Transformators ist .

Die Transformatormasse, die Gesamtabmessungen, die Herstellungskosten und die Verluste sind nicht direkt proportional zu der äquivalenten separaten Zweiwicklungsnennleistung, aber alle diese Eigenschaften zeigen einen abnehmenden Trend mit abnehmender äquivalenter separater Zweiwicklungsnennleistung.

Je kleiner der Unterschied zwischen der hohen und der niedrigen Spannung ist, desto kleiner wird Se und desto größer ist die Einsparung, wenn der Transformator automatisch anstelle eines separaten Wicklungstransformators geschaltet wird.

Auch die Kurzschlussimpedanz des Transformators zeigt einen abnehmenden Trend mit abnehmender Differenz zwischen der hohen und der niedrigen Spannung. Wenn diese Spannungsdifferenz sehr klein ist, wird die Kurzschlussimpedanz des Transformators ebenfalls klein, was den Spannungsabfall in dem Transformator niedrig macht. Dies ist ein Vorteil.

Auf der anderen Seite kann die niedrige Kurzschlussimpedanz in dem Transformator den Beschaltungsschaltungsstrom des Systems so hoch machen, dass die mechanischen Kräfte in dem Transformator seine Widerstandsfähigkeit übersteigen. Eine Lösung für dieses Problem könnte darin bestehen, Strombegrenzungsdrosseln in Reihe mit dem automatisch verbundenen Transformator zu installieren.

Ein weiterer Nachteil von Autotransformatoren ist, dass aufgrund der metallischen Verbindung zwischen den Schaltungen auf beiden Seiten des Transformators eine Störung in einer der Schaltungen auch die andere Schaltung beinhaltet .

Wenn zum Beispiel ein einphasiger Erdfehler in einem der Stromkreise auftritt, wird in beiden Stromkreisen Spannung an Erde an den gesunden Phasen auftreten. Wenn der Erdfehler in dem Stromkreis mit der höchsten Spannung auftritt, kann der Spannungsanstieg an den gesunden Phasen des Niederspannungskreises in Abhängigkeit von der Differenz der Systemspannung der beiden Stromkreise sehr hoch werden.

Die direkte Erdung des Neutralleiters mildert dieses Phänomen.

Eine der gebräuchlichsten Anwendungen der automatischen Verbindung ist in großen Hochspannungssystem-Intertientransformatoren, bei denen der Systemnullpunkt direkt geerdet ist. Diese Transformatoren sind oft sehr große Einheiten mit 5-gliedrigen Kernen. Eine tertiäre d-verbundene Wicklung ist normalerweise enthalten, um eine niedrige Nullsequenzimpedanz und dreifache harmonische Magnetisierungsströme bereitzustellen, um dreifache Harmonische im magnetischen Fluss und in den induzierten Spannungen zu vermeiden.

Wenn die Tertiärwicklung nicht für den Anschluss an ein Stromnetz vorgesehen ist, sollte eine Ecke der Wicklung fest geerdet sein, um das Potenzial der Wicklung zu fixieren.

Es ist wichtig, dass solche Spartransformatoren durch Überspannungsableiter zwischen Phasen und Erde gegen transiente Überspannungen auf beiden Seiten geschützt sind.

In bestimmten geographischen Gebieten können Systemspannungen auf mehreren verschiedenen Spannungsebenen existieren, oft hauptsächlich aus historischen Gründen, und es besteht oft die Notwendigkeit, diese Systeme mittels Transformatoren miteinander zu verbinden.

Aufgrund der großen Abhängigkeit von elektrischer Energie in der modernen Gesellschaft werden Ersatztransformatoren für diese Systemanschlussstellen benötigt .

Um eine große Anzahl von Ersatztransformatoren mit jeweils einem spezifischen Spannungsverhältnis zu vermeiden, das für die Verwendung an einem bestimmten Verbindungspunkt in dem Stromversorgungssystem geeignet ist, kann ein Ersatztransformator mit mehreren unterschiedlichen Spannungsverhältnissen hergestellt werden. Ein solcher Transformator wird dann an mehreren verschiedenen Verbindungspunkten anwendbar sein.

Ein Beispiel eines Verbindungsdiagramms für einen solchen Transformator ist in 2 gezeigt.

Abbildung 2 - Ersatztransformator mit verschiedenen Spannungsverhältnissen

Der Transformator ist YN-automatisch mit einem Laststufenschalter im Neutralleiter verbunden. Der Niederspannungsanschluss kann im ausgeschalteten Zustand an einen von mehreren Anzapfungen angeschlossen werden. Auf diese Weise werden die folgenden Spannungsverhältnisse erreicht: 400 kV bis 230 kV, 400 kV bis 132 kV, 400 kV bis 110 kV, 230 kV bis 132 kV und 230 kV bis 107 kV.

Mit Hilfe des Laststufenschalters kann das Windungsverhältnis um einige Prozent nach oben oder unten eingestellt werden, wobei es bei den jeweiligen Systemspannungen, für die der Transformator verwendet wird, etwas variiert. Die maximale Nennleistung beträgt 450 MVA bei einem Spannungsverhältnis von 400/230 kV.

Bei anderen Spannungsverhältnissen liegt die Nennleistung im Bereich von 325 bis 200 MVA, abhängig vom verwendeten Spannungsverhältnis.

Abbildung 3 - automatischer Trägheitstransformator mit 450 MVA

Der Transformator hat auch eine Dreiecks-Tertiärwicklung, die die Nullimpedanz des Transformators auf einen vernünftig niedrigen Wert begrenzt. Die Spannung und Nennleistung der Tertiärwicklung ist abhängig von der am Hochspannungsanschluss anliegenden Spannung, 400 oder 230 kV.

Referenz // Transformatorhandbuch von ABB

Verwandte elektrische Anleitungen und Artikel

SUCHE: Artikel, Software und Anleitungen