Канальный кипящий графитовый реактор Реакторы водо-водяного типа Реакторы на быстрых нейтронах Физика ядерного реактора Авария на ЧАЭС Повышение безопасности АЭС Системы контроля на атомной станции Авария на ЧАЭС

Силовые трансформаторы

 

 

Особенности конструкции и режимы работы автотрансформаторов

Однофазный автотрансформатор имеет две электрически связанные обмотки 0В и ОС. Часть обмотки, заключенная меж­ду выводами В и С, называется после­довательной, а между С и О - об­щей.

При работе автотрансформатора в режиме понижения напряжения в последовательной обмотке проходит ток IB, который, создавая магнитный поток, наводит в общей обмотке ток Iо. Ток нагрузки вторичной обмотки Iс складывается из тока Iв, проходящего бла­годаря гальванической (электрической) свя­зи обмоток, и тока/о, созданного магнитной связью этих обмо­ток: Iс=IB+Iо> откуда Iо=Iс-IB.

Полная мощность, передаваемая автотрансформатором из первичной сети во вторичную, называется проходной.

Если пренебречь потерями в сопротивлениях обмоток авто­трансформатора, можно записать следующее выражение: S=UBIB=UCIC. Преобразуя правую часть выражения, получаем:

S=UBIB = [(ub - U с) + Uс] Iв =(UB-UC)IB+UCIB где (uB — Uc)IB = ST — трансформаторная мощ­ность, передаваемая магнитным путем из первичной обмотки во вторичную; UcIB =SЭ - электрическая мощность, передаваемая из первичной обмотки во вторичную за счет их гальва­нической связи, без трансформации.

Эта мощность не нагружает общей обмотки, потому что ток IB из последовательной обмотки проходит на вывод С, минуя обмотку ОС. В номинальном режиме проходная мощность является номи­нальной мощностью автотрансформатора S = SНОМ а трансфор­маторная мощность — типовой мощностью Sт=Sтип.

Размеры магнитопровода, а следовательно, его масса опреде­ляются трансформаторной (типовой) мощностью, которая составляет лишь часть номинальной мощности:

 где nBC = UB/UC — коэффициент трансформации; kвыг — коэф­фициент выгодности или коэффициент типовой мощности.

Из схемы видно, что мощность последовательной обмотки SП=(UB-UC)lB=SТИП

мощность общей обмотки SO = UС IO = Uc(Ic - Iв) = UcIc (1 – 1/nBC) = Sном*kвыг = SТИП

Таким образом, еще раз можно подчеркнуть, что обмотки и магнитопровод автотрансформатора рассчитываются на типовую мощность, которую иногда называют расчетной мощностью. Какая бы мощность ни подводилась к зажимам В или С, последовательную и общую обмотки загружать больше чем на SТИП нельзя. Этот вывод особенно важен при рассмотрении комбинированных режимов, если имеется третья обмотка, связанная с автотрансформаторными обмотками только магнитным путем.

Третья обмотка автотрансформатора (обмотка НН) используется для питания нагрузки, для присоединения источников активной или реактивной мощности (генераторов и синхронных компенсаторов), а в некоторых случаях служит лишь для компенсации токов третьих гармоник. Мощность обмотки НН shh не может быть больше SТИП, так как. иначе размеры автотрансформатора будут определяться мощностью этой обмотки. Номинальная мощность обмотки НН указывается в паспортных данных автотрансформатора.

Выводы, сделанные для однофазного трансформатора справедливы и для трехфазного трансформатора. Обмотки ВН и СН соединяются в звезду с выведенной нулевой точкой. Обмотки НН соединяются в треугольник.

К особенностям конструкции автотрансформаторов следует отнести необходимость глухого заземления нейтрали, общей для обмоток ВН и СН. Объясняется это следующим. Если в системе с эффективно-заземленной нейтралью включить понижающий авто­трансформатор с незаземленной нейтралью, то при замыкании на землю одной фазы в сети СН на последовательную обмотку этой фазы будет воздействовать полное напряжение UB /√3 вместо (UB — UC)/√3, напряжение выводов обмотки СН возрастет при­мерно до UB, резко увеличится напряжение, приложенное к обмот­кам неповрежденных фаз. Аналогичная картина наблюдается в слу­чае присоединения повышающего автотрансформатора с незазем­ленной нейтралью к системе с эффективно-заземленной нейтралью. Такие перенапряжения недопустимы, поэтому нейтрали всех автотрансформаторов глухо заземляются. В этом случае заземле­ния на линии со стороны ВН или СН не вызывают опасных перенапряже­ний, однако в системах ВН и СН воз­растают токи однофазного к. з.

Подпись:  преи­мущества автотрансфор­маторов по сравнению с трансфор­маторами той же мощности:

меньший расход материалов (ме­ди, стали, изоляционных материа­лов); меньшая масса, а следовательно, меньшие габариты, что позволяет создавать автотрансформаторы больших номинальных мощностей, чем трансформаторы; меньшие потери и больший к. п. д.; более легкие условия охлаждения.

Недостатки автотрансформаторов: необходимость глухого заземления нейтрали; что приводит к увеличению токов однофазного к. з.; сложность регулирования напряжения.

 

 

 

Виды схем, требования к главным схемам

Схемой электрических соединений электроустановки называют чертеж, на котором в условных обозначениях показаны основные элементы (генераторы, трансформаторы, а также двигатели, отключающие аппараты, измерительные трансформаторы), соединенные в той же последовательности, как и в действительности.

Схемы выполняются в однолинейном и трехлинейном изображении. Для упрощения и наглядности чаще используют однолинейные схемы, где показывают соединения для одной фазы.

Схемы первичных цепей (главные схемы) показывают цепи, по которым электроэнергия передается от источников к потребителям.

Кроме электрооборудования первичных цепей на электростанциях и подстанциях применяют вспомогательное оборудование (измерительные приборы, устройства релейной защиты и автоматики), предназначенное для управления и контроля за работой первичного оборудования. Схемами вторичных цепей называют схемы соединения вторичного (вспомогательного оборудования). Все соединения во вторичных цепях выполняют изолированными проводами и контрольными кабелями.

При выборе главных схем распределительных устройств станций или подстанциий учитываются следующие факторы:

- значение и роль электростанции или подстанции в энергосистеме (электростанции - базисные или пиковые, приближенные к промышленным узлам или удаленные, связанные с другими электростанциями через шины высшего напряжения или среднего напряжения; подстанции - тупиковые, отпаечные, проходные или распределительные;

- категория потребителей по степени надежности электроснабжения;

- перспективы расширения;

- уровень токов короткого замыкания

Главные схемы электростанций должны удовлетворять основным требованиям:

- надежность, т.е. способность схемы обеспечить бесперебойное электроснабжение потребителей, выдачу электроэнергии или транзит мощности при повреждениях оборудования;

- приспособленность к проведению ремонтов основного оборудования без ограничения электроснабжения потребителей;

- оперативная гибкость, т.е. приспособленность для проведения оперативных переключений минимальным числом операций за минимальное время и с минимальным риском;

- экономичность.

Структурные схемы (блок-схемы) электростанций и подстанций отражают связи генераторов и трансформаторов с распределительными устройствами (РУ) разного напряжения. Распределительное устройство представляет собой совокупность оборудования одного напряжения, соединенного по определенной схеме и воплощающее в натуре эту схему.


1.1.1. Основные требования к безопасности АЭС с реакторами ВВЭР нового поколения
Безопасность остается приоритетным направлением при эксплуатации АЭС и разработке новых проектов АЭС.
Под безопасностью АЭС обычно понимают такие свойства АЭС, которые позволяют предотвратить отрицательное воздействие радиоактивных веществ и ионизирующего излучения на персонал, население и окружающую среду.
При этом различают проблемы безопасности при нормальной эксплуатации (минимизация выбросов и сбросов, облучения персонала, объема радиоактивных отходов и т.д.) и при авариях на АЭС (а в настоящее время, особенно при тяжелых "запроектных" авариях, несмотря на то, что они имеют очень малую вероятность).
Проекты действующих отечественных АЭС с ВВЭР имеют солидный запас, позволяющий реализовать непрерывный процесс усовершенствований, обеспечивающий соответствие постоянно повышающимся требованиям безопасности и экономичности, а также продление сроков их эксплуатации с сохранением конкурентоспособности.
Тем не менее, тенденции на укрепление позиций ядерной энергетики, приводят к необходимости разработки АЭС с ВВЭР, обеспечивающих существенное повышение уровня безопасности, за счет качественного улучшения свойств "внутренней самозащищенности" и развитого применения "пассивных" элементов в системах безопасности при одновременном упрощении и удешевлении проектных решений и повышении единичной мощности энергоблоков.
Эти тенденции предопределили необходимость создания АЭС третьего поколения. Достигнутый уровень науки и техники позволяет уверенно прогнозировать скорое практическое воплощение таких технологий АЭС, для которых невозможна ситуация с тяжелым повреждением реактора, то есть невозможны недопустимые выбросы радиоактивных веществ в окружающую среду. Эта технология получила название "Атомная энергетика, свободная от катастроф" или "АЭС четвертого поколения". Атомная электростанция, оснащенная такими технологиями в сочетании с конкурентоспособными экономическими характеристиками, является безупречным энергоисточником для развитого общества.

Рис.1 Проект АЭС нового поколения с блоками ВВЭР мощностью 1500 МВт
Работы по проекту АЭС с реакторной установкой ВВЭР-1500 основываются на 45-летнем опыте создания АЭС с реакторами ВВЭР и эксплуатации продолжительностью более 1000 реакторо-лет АЭС с реакторами ВВЭР-440 и ВВЭР-1000. При этом выполняются следующие основные концептуальные положения:
1. Эволюционный подход при решении технических вопросов.
2. Ориентация на промышленную базу России.
3. Использование результатов НИОКР по ВВЭР-1000.
4. Выполнение требований современных норм и правил Ростехнадзора России по обеспечению безопасности, учет рекомендаций Международного агентства по атомной энергии и требований EUR.
5. Обеспечение конкурентоспособности на рынке возможных потребителей в России и за рубежом. Показатели энергоблока АЭС с ВВЭР-1500 по безопасности, эксплуатационной надежности и экономичности должны превосходить показатели ВВЭР-1000 и быть не ниже показателей европейских реакторов N4 и EPR.


На главную