Что можно сделать из трансформатора: 12 вольт из трансформатора свч печи. Как самому сделать сварочный аппарат из микроволновки

Содержание

Защита трансформаторов: предупредить дешевле, чем вылечить — Энергетика и промышленность России — № 09 (197) май 2012 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 09 (197) май 2012 года

Дело не только в том, что устранение последствий подобных нарушений требует серьезных расходов, но и в тех неудобствах и рисках, которым подвергаются потребители.

О том, как снизить вероятность подобных неприятных происшествий, «ЭПР» рассказал Дмитрий Рыбников, заместитель главного инженера по техническому развитию –­­ начальник департамента технического развития ОАО «МРСК Центра» (на фото).

Дорогие исключения

– К сожалению, ЧП различной степени тяжести, причиной которых является выход из строя трансформаторов, достаточно часты. Можно ли сделать вывод о наиболее существенных уязвимых местах трансформаторов (как отечественного, так и зарубежного производства), создающих риск аварий и ЧП? Каковы причины этих уязвимостей? Насколько серьезными, судя по вашему опыту и опыту ваших коллег, могут быть последствия подобных происшествий?

– На самом деле аварийность силовых трансформаторов в общем объеме технологических нарушений занимает не более 0,5‑1 процента. Однако любое технологическое нарушение, связанное с повреждением трансформаторов, создает большие экономические потери для сетевой компании, так как стоимость трансформатора 35 кВ и выше достигает в некоторых проектах 20‑25 процентов стоимости всей подстанции. Повреждение трансформатора – главного элемента подстанции – приносит не только финансовые потери, связанные с необходимостью замены трансформатора и, в некоторых случаях, реконструкции части ОРУ или ЗРУ, но и создает на время восстановления нормальной схемы сложные режимы, при которых питание потребителей отличается от предусмотренной проектной схемы.

Повреждений трансформаторов в нормальных режимах практически не происходит. Основная причина повреждений – динамические нагрузки при близких коротких замыканиях для сетей с глухозаземленной нейтралью либо перенапряжения при длительно не устраняемых замыканиях на землю для сетей с изолированной нейтралью.

Несмотря на то что трансформатор спроектирован для работы в расчетных условиях ненормальных режимов, спрогнозировать изменение состояния его отдельных частей после таких режимов работы достаточно сложно. Дальнейшее накапливание воздействий на обмотки и магнитопровод трансформатора, иными словами – кумулятивный эффект от воздействия, приводит к нарушениям изоляции, смещению магнитопровода, окислению масла.

Наиболее частыми причинами повреждений силовых трансформаторов 35 кВ и выше являются дефекты изоляции (в том числе увлажнение), деформация обмоток, дефекты контактов обмоток и нарушения в работе РПН / ПБВ. Все описанное выше относится как к силовым трансформаторам отечественного производства, так и к импортным.

В МРСК Центра в последнее время приобретаются только трансформаторы 35 кВ и выше отечественного производства. Эта практика оправдывает себя, но есть и исключения. Несмотря на достаточно высокое (в целом) качество производимых отечественных изделий, в нашей практике имели место поставки двух трансформаторов 110 кВ, имевших течи баков. Еще один из поставленных в последние три года трансформаторов 110 кВ вышел из строя в течение первых двух месяцев работы при первом близком коротком замыкании.

Эти трансформаторы произведены разными отечественными предприятиями, так что делать какие‑то системные выводы относительно дефектов продукции тех или иных компаний не стоит.

Информирование снижает риски

– Какие действия предпринимаются и будут предприниматься в ближайшее время производителями, разработчиками, потребителями, другими заинтересованными лицами для того, чтобы если не исключить, то хотя бы свести к минимуму риски ЧП?

– В последнее время трансформаторные заводы применили ряд новых технологий, позволяющих повысить качество трансформаторов и снизить технические потери. Одной из новых технологий является способ шихтовки магнитопровода полным сборным косым стыком Step-lap, которая применяется всеми ведущими отечественными трансформаторостроительными заводами.

Одна из возможностей снизить риски для сетевых компаний – участие в приемке трансформаторов на заводах-изготовителях при комплектации особо важных объектов. Кроме того, существует постоянная обратная связь с производителями. Существенную роль в обмене информацией в области трансформаторостроения между производителями и потребителями играют международные конференции, проводимые ассоциацией ТРАВЭК.

И наконец, представители сетевых компаний постоянно применяют новые разработки в области трансформаторостроения. В настоящее время перспективным направлением для трансформаторов 6‑10 / 0,4 кВ является применение трансформаторов со сниженными потерями холостого хода. Помимо трансформаторов традиционной конструкции, в МРСК Центра применяются силовые трансформаторы с симметрирующими устройствами. На 2012 год запланировано внедрение в опытную эксплуатацию силовых трансформаторов с магнитопроводом из аморфной стали и трансформаторы с тороидальным сердечником.

Возраст – не критерий

– Судя по расследованиям причин ЧП, причиной выхода из строя трансформатора могут быть не только конструктивные недоработки, но и иные предпосылки – к примеру, значительная степень физического износа или «человеческий фактор». Насколько существен процент ЧП такого рода? Какие действия предпринимаются, чтобы свести к минимуму вероятность возникновения данных групп рисков?

– Степень износа трансформатора определяется его характеристиками. Зачастую «возраст» трансформатора не является показателем, определяющим степень риска. В связи с этим в последнее время уделяется большое внимание современным методам диагностики, главная задача которых – обнаружить на ранней стадии изменение параметров и не допустить выхода трансформатора из работы по причине его повреждения.

Кроме того, в настоящее время на трансформаторах большой мощности устанавливаются системы диагностики, позволяющие контролировать технические характеристики трансформатора в режиме реального времени. При дальнейшем удешевлении систем диагностики можно будет расширить диапазон ее применения до трансформаторов меньшей установленной мощности.

Методом защиты от так называемого «человеческого фактора» и недопущения близких замыканий (включение трансформатора на заземленные участки сети) является модернизация схем ПС и восстановление оперативных блокировок. При автоматизированных ПС, выполненных по типовым схемам, и наличии работоспособных оперативных блокировок, риск неправильных действий оперативного персонала практически исключен. В настоящее время в МРСК Центра основным направлением реконструкции объектов является создание надежных схем ПС, автоматизация и обеспечение работоспособными блокировочными устройствами.

МНЕНИЕ

Василий Поживилов, начальник службы оборудования подстанций МЭС Северо-Запада – филиала ОАО «ФСК ЕЭС»:

– Сегодня на энергообъектах МЭС Северо-Запада повсеместно ведется установка новых автотрансформаторов с улучшенными техническими характеристиками. Агрегаты оборудованы комбинированными системами охлаждения с пластинчатыми радиаторами, оцинкованными методом горячего погружения. Регулирование напряжения осуществляется оборудованием нового поколения TAPCON® 260 с системой мониторинга, имеющего функции контроля температуры трансформаторного масла, коммутационного ресурса РПН.

В целом – это очень надежная единица оборудования, достаточно простая в эксплуатации. Основной риск аварий может быть связан с нарушением технологии при изготовлении, но такое оборудование практически не имеет шансов оказаться на энергообъектах ОАО «ФСК ЕЭС». Дело в том, что все то оборудование, которое мы применяем на энергообъектах МЭС Северо-Запада, обязательно проходит аттестацию ФСК ЕЭС. Это комплекс мероприятий, направленный на выполнение основной задачи компании – поддержание бесперебойного электроснабжения потребителей, надежного, безопасного и эффективного функционирования объектов электросетевого хозяйства. Аттестация исключает возможность поставок оборудования, не соответствующего требованиям стандартов и условиям применения ФСК.

С 2006 года МЭС Северо-Запада ведет активную замену оборудования на энергообъектах, вошедших в зону ответственности филиала ФСК. Большинство из энергообъектов Санкт-Петербурга, Ленобласти и Северо-Западного региона в целом нуждались не просто в ремонте, а в полноценной реновации. Для этого существует серьезная инвестиционная программа, целевые и ремонтные программы. Однако нужно понимать, что это очень сложная работа с точки зрения и финансовых, и физических затрат. На сегодняшний день на энергообъектах МЭС Северо-Запада находятся в работе порядка 300 трансформаторов разных дат выпуска и ввода в эксплуатацию.

Мероприятия по улучшению технического состояния этих трансформаторов включены в текущие и перспективные планы ремонтов предприятий.

В основном все трансформаторы, установленные на объектах МЭС Северо-Запада сегодня, произведены Запорожским трансформаторным заводом. Они полностью отвечают требованиям нашей компании. Однако с целью развития базы производителей мы заключили контракт с Московским «Электрозаводом». Сейчас к нам поступают трансформаторы от нового партнера. В ближайшее время оборудование будет аттестовано и применено на наших энергообъектах.

подробное описание создания, схемы и чертежи + (фото инструкция)

На сегодняшний период времени увеличивающие или уменьшающие трансформаторы применяются для изменения напряжения. Данное устройство является машиной с высоким уровнем КПД и используется в большинстве сферах техники. Нередко людей интересует, как создать каркас и другие части трансформатора собственноручно.

Чтобы выполнить подобную задачу не обойтись без специальных умений. Помимо этого важно быть в курсе всего технологического процесса.

Краткое содержимое статьи:

Создаём трансформатор

При необходимости сделать данный прибор, важно ответить на ряд вопросов, в том числе:

  • Какое непосредственно напряжение должен он пропускать?
  • На какой именно частоте планируется запустить в работу устройство?
  • Для каких целей требуется аппарат: для снижения или увеличения тока?

Какую мощь будет иметь?

Как только вы сможете ответить на каждый из перечисленных вопросов, приобретайте требуемые материалы. Необходимые материалы вы можете без сложностей купить в специализированных магазинах. Вам потребуются провода, изоляция ленточного типа высшего качества, сердечник.


Трансформатор собственноручно требует намотку. В этих целях  следует создать станок, изготовление которого осуществляется из доски длиною сорок сантиметров и шириною десять сантиметров. На доску необходимо прикрепить несколько брусков, посредством шурупов.

Расстояние, имеющееся между брусками не должно быть менее чем тридцать сантиметров. Затем следует просверлить отверстия восемь миллиметров диаметром. В созданные отверстия нужно вставить специальные пруты для катушки аппарата.

С одной из сторон следует создать резьбу. Закрутив обустроенную шайбу, вы получите его ручку. Габариты станка для намотки можно выбрать на собственное усмотрение. Прежде всего, правильный выбор напрямую зависит от габарита сердечника. При кольцевидной его форме намотка создаётся вручную.

Согласно схеме трансформаторного устройства, аппарат может быть оснащён разнообразным числом витков. Требуемое их количество рассчитывается, ориентируясь на мощность. К примеру, при необходимости создания прибора до 220 вольт, мощность должна достигать не менее 150 ватт.

Форма магнитного провода должна быть о-образной. Можно обустроить его из бу телевизора. При этом сечение определяется посредством определённой формулы.

Обустройство катушечного корпуса

Корпус делают из качественной картонной бумаги. Внутренняя его сторона слега больше в сравнении со стержневой частью сердечника. При применении о-образного сердечника потребуется несколько катушек. При сердечнике ш-образном достаточно использовать всего одну катушку.

Применяя сердечник круглой формы, его следует обмотать, применяя изоляцию. Затем можно осуществлять проводную намотку. Как только вы завершите с обмоткой первичной, её следует закрыть несколькими изоляционными слоями. После этого нужно накрутить очередной слой. Концы имеющихся обмоток выводятся на наружную сторону.


При применении магнитного провода корпус трансформатора собирается пошагово:

  • Осуществляется выкраивание определённого размера гильзы с требуемыми отворотами.
  • Создаются картонные щёчки.
  • Основная часть катушки сворачивается в специальную коробочку.
  • На гильзы надеваются щёчки.

Создание обмоток для увеличивающего трансформатора

Следует надеть катушку на брусок из натурального массива. В нём необходимо просверлить специальное отверстие для прутка намоточного.

К одному из серьёзных этапов относится подключение тока. Деталь вставляется внутрь станка и можно производить обмотку:

  • Сверху катушки наматывается лакоткань в несколько слоёв.
  • Конец имеющегося провода закрепляется на обустроенной щёчке, после чего можно приступать к вращению ручку.
  • Витки укладываются максимально плотно.
  • После обмотки следует обрезать провод для последующего закрепления сверху щёчки возле первого.
  • На имеющиеся выводы необходимо закрепить трубку изоляционную.

Сборка трансформатора увеличивающего

При необходимости узнать, как создать собственноручно трансформатор, воспользуйтесь инструкцией. Для сборки повышающего устройства важно разобрать полностью сердечник. При применении отдельно размещённых пластин, важно определиться с пакетной толщиной, рассчитать листы.


В случае если в процессе включения аппарата будет издаваться шум, то необходимо закрепить имеющийся крепёж максимально плотно. Затем следует проверить прибор на работоспособность. В этих целях он подключается к сети, после чего должно высветиться напряжение, составляющее 12В.

Немаловажно знать, что в процессе включения аппарата, важно оставить его в работающем состоянии на пару часов. При этом трансформатор должен не перегреваться.

Инструменты

Чтобы изготовить трансформатор собственноручно, следует взять инструменты, а также определённые материалы:

  • Лакоткань.
  • Сердечник, для которого вполне подходит телевизор бывший в использовании.
  • Плотная картонная бумага.
  • Доски, а также бруски из природной древесины.
  • Прут из стали.
  • Пила, специальный клей.

Сделать собственными руками трансформатор, как на фото, совершенно не проблематично. Если требуется изготовление трансформатора, предназначенного для лампочек галогенных, то вполне можно использовать тоже перечисленные выше инструменты.

Не забывайте, что очень важно придерживаться технологического процесса намотки. При точном соблюдении важных правил, аппарат прослужит вам ни одно десятилетие. Данных материалов, а также инструментов вам будет вполне достаточно для собственноручного создания качественного и практичного в применении трансформатора.

На основе подобной самоделки можно сформировать трансформатор для подзарядки машинного аккумулятора, либо создать повышающий прибор для источника питания лабораторного, выжигатель по древесине, либо другое устройство, которое удовлетворит нужды мастера по дому.

Фото трансформаторов своими руками

Применение трансформатора для подключения точечных светильников | Полезные статьи

Подключать точечные светильники 220v нужно точно так же, как и обычные светильники: цепь состоит из постоянного источника питания, выключателя и самого светильника.

Когда нужен трансформатор? Если планируется использовать не точечные светильники 220в, а приборы с лампочками на 12 вольт, в стандартную схему нужно добавить еще трансформаторы для точечных светильников, понижающие стандартные сетевые 220 вольт до необходимых 12. Подключается трансформатор понижающий для точечных светильников непосредственно перед светильниками.

 

Особенности выбора трансформатора

Выбирая блок питания для точечных светильников, следует учитывать, что его мощность обязательно на 10-15% должна превышать суммарную потребляемую мощность светильников, запитанных от данного трансформатора. Также нужно помнить, что трансформатор нужно сделать обслуживаемым (заменяемым), чтобы в случае его поломки, аппарат можно было бы легко достать через отверстие в потолке, только демонтировав светильник.

По этой причине многие предпочитают покупать все же точечные светильники на 220 вольт, хотя у них есть существенный недостаток – такие точечные светильники греются, из-за чего отличаются повышенной пожароопасностью, и не подходят для установки в некоторые типы потолков.

Гораздо разумнее устанавливать точечные светильники 12 вольт и просто при выборе трансформатора кроме мощности учитывать и габариты устройства. Если не получается подобрать компактный трансформатор требуемой мощности, можно установить несколько менее мощных устройств, от чего общая надежность осветительной системы только повысится. Для этого светильники делятся на несколько групп, каждая из которых запитывается то отдельного трансформатора.

Виды трансформаторов

Наиболее распространены индукционные и электронные трансформаторы. Первые весят полтора-два килограмма и считаются вполне надежными, а также относительно недорогими. Вторые гораздо легче и меньше, но зато намного чаще ломаются, да и стоят дороже. Кроме того, для электронных трансформаторов нужно учитывать длину кабелей, связывающих их с лампочками, поскольку на расстоянии от двух метров начинаются потери мощности из-за сопротивления провода.

 

Электромагнит своими руками из трансформаторов микроволновки

Мощный самодельный электромагнит своими руками из трансформаторов микроволновки. Подробное описание изготовления с пошаговыми фото

Мощный элетромагнит, можно использовать для поднятия различных металлических заготовок с помощью кран-балки. Крепить груз, обвязкой, крайне не удобно, поэтому можно сделать электромагнит из трансформаторов микроволновок.

Материалы для изготовления самоделки:

  • Трансформаторы от микроволновых печей — 3 шт.
  • Стальной круг диаметром 200 мм, толщина 10 мм.
  • Стальная полоса шириной 40 мм.
  • Эпоксидная смола.
  • Рым-болт с гайкой.

Далее на фото показан процесс изготовления самодельного электромагнита.

Трансформатор микроволновки, состоит «Ш»-образного магнитопровода, приваренного к «I»-образному магнитопроводу.
Болгаркой срезаем швы у каждого трансформатора. Нам понадобится Ш — образный магнитопровод.

Затем из сердечников вынимаем обмотки. В трансформаторе микроволновки их обычно три: сетевая на 220 В, низковольтная на 6 В и высоковольтная на 2500 В. Оставляем только сетевую.

Снимать обмотки пришлось все, потому, что сетевая обмотка идет первая, а остальные уже идут за ней и по другому к ним не подобраться.
Ставим обмотку на 220 В обратно в сердечник. Устанавливаем трансформаторы на металлический круг и проверяем чтобы все они помещались и не выступали.

В стальном круге, сверлим два отверстия: одно сбоку, под провод питания, второе по центру для крепления магнита.

Из стальной полосы выгибаем кольцо для корпуса электромагнита.

Кольцо привариваем к кругу, по центру круга вкручиваем рым-болт.

Сердечники трансформаторов с обмотками вставляем в корпус. Сердечники выступают за кольцо корпуса, а обмотки скрывается за кольцом. Сердечники нужно приварить к корпусу.

Обмотки соединяем параллельно, выход затем подключится к 220 в.

В корпус заливаем эпоксидную смолу. Для прочности в нее добавили сухой цемент.

После застывания эпоксидной смолы, выступающие сердечники, срезаем.

Поверхность ровняем.

Электромагнит из микроволновок — готов к использованию.

Окрашиваем корпус.

Расчетная электрическая мощность электромагнита, получилась порядка 2,7 кВт.

Электромагнит удерживает стальной лист массой 25 кг.

Также удерживает, два человека, общей массой 170 кг.

В итоге испытаний, самодельный электромагнит, держит уверенно 200 кг, может удерживать и больше.
Также легко поднимает широкую двутавру массой около 80 кг. Теперь на кран-балке не нужно ничего крепить, достаточно включить электромагнит и передвинуть тяжелую деталь куда нужно.

Если Вас заинтересовала эта самоделка, рекомендуем посмотреть видео, где автор подробно показывает как сделать электромагнит из микроволновки.

Transformer — Energy Education

Рис. 1. Трансформатор, установленный на подушке для распределения электроэнергии. [1]

Трансформатор представляет собой электрическое устройство, использующее электромагнитную индукцию для передачи сигнала переменного тока (AC) из одной электрической цепи в другую, часто изменяя (или «трансформируя») напряжение и электрический ток. Трансформаторы не пропускают постоянный ток (DC) и могут использоваться для извлечения постоянного напряжения (постоянного напряжения) из сигнала, сохраняя при этом изменяющуюся часть (переменное напряжение).В электрической сети трансформаторы играют ключевую роль в изменении напряжения, чтобы уменьшить потери энергии при передаче электроэнергии.

Трансформаторы изменяют напряжение электрического сигнала, выходящего из электростанции, обычно повышая (также известное как «повышение») напряжения. Трансформаторы также снижают («понижают») напряжение на подстанциях и в качестве распределительных трансформаторов. [2] Трансформаторы также используются в составе устройств, как и трансформаторы тока.

Как работают трансформаторы

Часто кажется удивительным, что трансформатор сохраняет общую мощность неизменной при повышении или понижении напряжения.Следует иметь в виду, что при повышении напряжения ток падает:

[математика]P=I_1 V_1 = I_2 V_2 [/math]

Трансформаторы используют электромагнитную индукцию для изменения напряжения и тока. Это изменение называется действием трансформатора и описывает, как трансформатор изменяет сигнал переменного тока с его первичной на вторичную составляющую (как в приведенном выше уравнении). Когда сигнал переменного тока подается на первичную катушку, изменяющийся ток вызывает изменение магнитного поля (становится больше или меньше).Это изменяющееся магнитное поле (и связанный с ним магнитный поток) будет проходить через вторичную катушку, индуцируя напряжение на вторичной катушке, тем самым эффективно соединяя вход переменного тока с первичного компонента на вторичный трансформатор. Напряжение, приложенное к первичному компоненту, также будет присутствовать во вторичном компоненте.

Как упоминалось ранее, трансформаторы не пропускают вход постоянного тока. Это известно как изоляция постоянного тока. [2] Это связано с тем, что изменение тока не может быть вызвано постоянным током; это означает, что нет изменяющегося магнитного поля, индуцирующего напряжение на вторичном компоненте.

Рисунок 1. Простой работающий трансформатор. [3] Ток [math]I_p[/math] приходит вместе с напряжением [math]V_p[/math]. Ток проходит через [math]N_p[/math] обмотки, создавая магнитный поток в железном сердечнике. Этот поток проходит через [math]N_s[/math] петель провода в другой цепи. Это создает ток [math]I_s[/math] и разность напряжений во второй цепи [math]V_s[/math]. Электрическая мощность ([math]V\times I[/math]) остается прежней.

Основополагающим принципом, позволяющим трансформаторам изменять напряжение переменного тока, является прямая зависимость между отношением витков провода в первичной обмотке ко вторичной обмотке и отношением первичного напряжения к выходному напряжению.Отношение между количеством витков (или петель) в первичной обмотке к числу витков во вторичной обмотке известно как отношение витков . Соотношение витков устанавливает следующую зависимость от напряжения:

[math]\frac{N_p}{N_s} = \frac{V_p}{V_s}=\frac{I_s}{I_p}[/math]
  • [math]N_p[/math] = количество витков в первичной обмотке
  • [math]N_s[/math] = количество витков во вторичной обмотке
  • [math]V_p[/math] = Напряжение на первичной обмотке
  • [math]V_s[/math] = Напряжение на вторичной обмотке
  • [math]I_p[/math] = Ток через первичную обмотку
  • [math]I_s[/math] = Ток во вторичной обмотке

Из этого уравнения, если количество витков в первичной обмотке больше, чем количество витков во вторичной обмотке ([math]N_p \gt N_s [/math]), то напряжение на вторичной обмотке будет на меньше, чем на , чем в первичной обмотке.Это известно как «понижающий» трансформатор, потому что он снижает или понижает напряжение. В таблице ниже показаны распространенные типы трансформаторов, используемых в электрической сети.

Тип трансформатора Напряжение Передаточное отношение Текущий Мощность
Шаг вниз входное (первичное) напряжение > выходное (вторичное) напряжение [математика]N[/математика] p >[математика]N[/математика] s [математика]I[/math] p <[math]I[/math] s [math]P[/math] p =[math]P[/math] s
Шаг вверх входное (первичное) напряжение < выходное (вторичное) напряжение [math]N[/math] p <[math]N[/math] s [математика]I[/математика] p >[математика]I[/math] s [math]P[/math] p =[math]P[/math] s
Один к одному входное (первичное) напряжение = выходное (вторичное) напряжение [математика]N[/математика] p =[математика]N[/математика] с [математика]I[/математика] p =[математика]I[/math] с [math]P[/math] p =[math]P[/math] s

Преобразователь один к одному будет иметь одинаковых значений для всего и используется в основном для целью обеспечения изоляции постоянного тока.

Понижающий трансформатор будет иметь более высокое первичное напряжение чем вторичное напряжение, но более низкое значение первичного тока чем его вторичный компонент.

В случае повышающего трансформатора первичное напряжение будет ниже вторичного напряжения, что означает больший первичный ток , чем вторичный компонент.

Эффективность

В идеальных условиях напряжение и ток изменяются на один и тот же коэффициент для любого трансформатора, что объясняет, почему значение первичной мощности равно значению вторичной мощности для каждого случая в приведенной выше таблице.Когда одно значение уменьшается, другое увеличивается, чтобы поддерживать постоянный равновесный уровень мощности. [2]

Трансформаторы могут быть очень эффективными. Трансформаторы большой мощности могут достигать отметки эффективности 99% в результате успехов в минимизации потерь трансформатора. Однако мощность трансформатора всегда будет несколько ниже, чем на входе, так как полностью исключить потери невозможно. Есть некоторое сопротивление трансформатора.

Чтобы узнать больше о трансформерах, см. гиперфизику.

Для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. соответствующие страницы ниже:

Ссылки

Что вызывает взрывы и ожоги трансформатора?

Вероятность взрыва и последующего возгорания трансформатора достаточно мала; однако это возможно. И это потому, что брандмауэры , установленные на трансформаторах, очень эффективно снижают вероятность взрывов и пожаров. Однако бывают случаи, когда трансформаторы взрываются и сгорают.В большинстве этих случаев взрывы и ожоги трансформаторов часто приводят к травмам, гибели людей, повреждению имущества и отключению электроэнергии, которые могут длиться неделями.

Основная причина взрывов и возгораний трансформаторов

Электрические трансформаторы отвечают за передачу энергии между различными цепями при переключении энергии с одного напряжения на другое. Однако из-за аварий или неисправных механизмов может произойти внезапный скачок уровня напряжения, и когда трансформатор залит слишком большим количеством электричества, он взрывается и сгорает.

Причины взрывов и возгораний трансформаторов

Наиболее распространенной причиной взрыва и возгорания трансформаторов являются несчастные случаи, вызванные ударами молнии. Удары молнии часто могут повредить электропроводку и трансформаторное оборудование. Другие экстремальные погодные условия, такие как сильный ветер и дождь, могут привести к падению деревьев на трансформаторы и взрыву.

При повреждении трансформатора могут произойти две вещи. Первая – это перегрузка по подаче электроэнергии, поступающей в трансформатор.Во-вторых, это перегрев изоляционной жидкости (минерального масла) выше ее температуры вспышки или воспламенения.

Помимо несчастных случаев, еще одной причиной взрывов и ожогов трансформаторов являются электрические неисправности, которые могут быть вызваны плохой изоляцией, статической электризацией, перенапряжением, частичными разрядами и скачками напряжения. Механический отказ, вызванный телескопированием проводника, опрокидыванием проводника или короблением обруча, также может привести к взрывам и пожарам.

Как происходят взрывы и ожоги трансформаторов?

Как вы знаете, электричество является источником тепла.А в трансформаторах количество проходящего через них электричества может генерировать огромное количество тепла. Итак, для увеличения срока службы трансформатора требуется изоляция. И наиболее распространенным изолятором, используемым в трансформаторах, является изоляционная жидкость.

В качестве изоляционной жидкости обычно используется минеральное масло на нефтяной основе. Минеральное масло должно поглощать избыточное тепло для защиты механических частей трансформатора. При выборе изоляционной жидкости специалисты обычно учитывают температуру воспламенения и воспламенения жидкости.Температура воспламенения минерального масла составляет 165°С, а температура вспышки – 145°С.

Однако при перезарядке температура повышается, что приводит к разложению и испарению минерального масла, что приводит к образованию пузырьков газа. Пузырьки газа обычно состоят из пара, водорода и метана — очень горючей комбинации. По мере дальнейшего повышения температуры минеральное масло достигает точки воспламенения и воспламеняет парогазовую смесь. А дальнейшее повышение температуры до точки воспламенения минерального масла теперь будет способствовать горению на поверхности изоляционной жидкости.

Сгорание жидкости приведет к повышению давления. Высокое давление заставит трансформатор разорваться, в результате чего произойдет взрыв, высвобождающий высокие уровни энергии и сильное тепловое излучение, а также горящее масло.

Хотя трудно определить, произойдет ли взрыв трансформатора, вы можете избежать побочного ущерба, связанного с этими взрывами. С нашими противопожарными барьерами для трансформаторов вы можете снизить воздействие отказа трансформатора на конструкцию и окружающую среду.Если вы хотите узнать больше о том, как мы можем вам помочь, посетите наш веб-сайт по этой ссылке https://firebarrierexperts.com/ и ознакомьтесь с нашими высококачественными продуктами.

DuraBarrier США

Эйб Вурхиз Драйв, 20 

Манаскуан Нью-Джерси 08736

732-232-2100

Простая коррекция фазового сдвига трансформатора «треугольник-звезда» для параллельного подключения

Рис. 1. Параллельное подключение двух трансформаторов с разными фазовыми сдвигами

Вы добавляете новый трансформатор или, возможно, заменяете существующий? Отличается ли фазовый сдвиг трансформатора по сравнению с другим трансформатором в том же дворе?

Чтобы соединить параллельно два трансформатора на передающей подстанции, нужно сделать две вещи правильно.

  1. Определение поворота исходного вектора. Держите его в целости — входе и выходе с подстанции.
  2. Определение фазового сдвига трансформатора. Если отличается от других, исправьте. Все трансформаторы должны давать одинаковый фазовый сдвиг.

Если вы сделаете одну ошибку и попытаетесь завершить тай-брейк, откиньтесь на спинку кресла и наблюдайте за беспорядками. Не уверен, почему? Я поделюсь подробностями в следующих разделах, начиная с основ. Но сначала ознакомьтесь со всем поэтапным процессом на инфографике ниже.

Вращение исходного вектора A-B-C или C-B-A

Рис. 3: Вращение вектора на основе вращения ротора генератора. Изображения предоставлены relaytraining.com

Ротор генератора может вращаться одним из двух способов, показанных выше; это означает, что последовательность, в которой фаза достигает пиковой величины, отличается. Например, на Рисунке 3 выше:

На 0,5 цикла

  • Фаза B достигает пика положительной величины в системе вращения A-B-C
  • Фаза B уходит от пика отрицательной величины в системе вращения C-B-A.

Когда придет время подключить эти два генератора к электросети, они никогда не синхронизируются (как представлено). Вы можете предположить, что они работают независимо, питая изолированную энергосистему. Однако видели ли вы энергосистему в Северной Америке? Есть сотни, если не тысячи генераторов, соединенных между собой, с вращением A-B-C и C-B-A. Как им удалось синхронизироваться?

Рис. 4: Генератор и линии сверхвысокого напряжения на северо-востоке США. Источник: eia.gov.

Фазовый сдвиг из-за трансформаторов треугольник-звезда

Рис. 5: Обмотка трансформатора с выводами

Еще одна загадка связана со сдвигом фаз внутри трансформатора.В зависимости от того, как обмотки стороны высокого и низкого напряжения наматываются на сердечник, трансформатор соответствующим образом сдвигает фазовый угол, как подробно описано в этой статье Basler.

Рис. 6: Исходный вектор — сдвиг фазы по мере прохождения трансформатора.

Гипотетически, если у вас есть сеть с трансформаторами, которые смещают фазовые углы одинаково (и имеют одинаковую нагрузку), вы получите что-то вроде рисунка 6 выше. Векторы на обеих сторонах прерывателя синхронизированы, что создает идеальные условия для замыкания прерывателя.Что, если бы две системы содержали трансформаторы с разными фазовыми сдвигами? Возможна ли тогда синхронизация?

Как запараллелить трансформаторы на подстанции

Объединим две рассмотренные выше концепции. Оба играют важную роль в распараллеливании.

Определение поворота исходного вектора

Если вам представлен поворот исходного вектора, например: A-B-C, вы всегда можете перевернуть его — за пределами генерирующей станции. Типичным местом в системе передачи является трансформатор.

На большинстве подстанций вы пытаетесь сохранить вращение вектора — внутри и вне подстанции. Тем не менее, вы столкнетесь с ситуациями, когда вы связываете две системы с разным вращением или питаете конечного пользователя, такого как промышленный потребитель, чьи нагрузки двигателей подключены для перевернутого вращения. В этом случае используйте трансформатор, чтобы изменить A-B-C на C-B-A или наоборот. Убедитесь, что понимаете применение вашего трансформатора.

Одна из самых запутанных идей — как посадить фазный провод на втулки трансформатора, чтобы изменить вектор вращения.Следуйте указаниям, представленным на инфографике, чтобы выяснить, какие этапы куда идут.

Имейте в виду, что простое скручивание фазных проводников на стороне низкого напряжения не изменяет поворот вектора напряжения, см. изображение ниже. Вращение A-B-C остается неизменным через трансформатор.

Рис. 7. Хотите, чтобы вращение C-B-A было низким? Не делайте этого.

И наоборот, если вы делаете перепутаете фазы на вводах высокого напряжения, направление вращения меняется.

Рис. 8. Хотите сохранить вращение A-B-C через трансформатор? Не делайте этого.

Если вы подсоедините любую из комбинаций, показанных в столбце отрицательного вращения ниже, к втулкам на стороне высокого давления (для приведенной выше конфигурации), вращение изменится на обратную последовательность на стороне низкого давления.

08 C — B — A8 C — A — B A — C — B
A-B-C Положительные комбинации вращения C-B-B-отрицательные комбинации вращения
A — B — C
B – C – A B – A – C
Таблица 1: Комбинации поворота вектора

Переворот вектора изменил фазовый сдвиг трансформатора, что теперь?

К сожалению, переворот вектора вращения также влияет на фазовый сдвиг на заводской табличке трансформатора — трансформатор Dyn1 30 градусов становится Dyn11 330 градусов, а Dyn11 становится Dyn1.Теперь, почему происходит этот фазовый сдвиг, это тема для будущей статьи.

С этим новым сдвигом убедитесь, что он соответствует фазовому сдвигу других существующих трансформаторов на подстанции. В противном случае параллельная работа невозможна.

На высоковольтной подстанции пересечение двух внешних фаз может оказаться сложной задачей. Может не хватить места для размещения фазовой транспозиции. Таким образом, если вы перевернете фазы , как показано на инфографике, вы все равно сохраните желаемое вращение вектора и получите комбинацию, в которой вы перевернете только две внешние фазы (h2-h3 или h3-h4) вместо h2-h4. , что упрощает транспонирование.

Фазовый угол, частота и синхронизация сети

Кстати, для соединения двух энергосистем требуется синхронизация фазовых углов. Разумеется, величина напряжения тоже должна быть одинаковой.

Вполне возможно, что в одной системе могут быть трансформаторы с разными фазовыми сдвигами (30, 90 или 150 градусов, но вращающиеся в одном направлении), чем в других. Это может привести к тому, что векторы будут иметь разные фазовые углы в точке соединения.

Используя синхронизатор, показанный ниже, давайте посмотрим, как мы можем синхронизировать системы.

Когда входящий источник имеет более высокую частоту (вращается быстрее \rArr сплющенная синусоида) относительно системы отсчета, синхроноскоп вращается по часовой стрелке; что указывает на положительное значение \Delta{f}. Наоборот справедливо, когда частота медленная.

Рисунок 9: Синхроноскоп – когда лампочки гаснут, системы синхронизированы. Лампы самые яркие, когда 180 градусов не по фазе. Достаточно ли хороши ваши рефлексы, чтобы попасть в цель?

В этом сценарии, когда циферблат достигает положения 12 часов (где \Delta{f}=0), фазовые углы двух систем приблизительно синхронизируются; позволив тай-брейку закрыться.

Если две системы вращаются с одинаковой частотой и не совпадают по фазе, циферблат будет указывать угол смещения по фазе и останется неподвижным. Возможность синхронизации в этом случае отсутствует.

Когда синхронизация происходит, система с большей инерцией (или большей жесткостью) будет пытаться подтянуть другую систему к своему шагу. Посмотрите видео ниже, чтобы понять концепцию гибкой электрической связи между системами.

Несколько не относящееся к теме примечание: это видео также объясняет основную концепцию импорта или экспорта электроэнергии из одного региона в другой.Модулируйте частоту всего региона (используя регулятор генератора или добавляя нагрузку) и наблюдайте за силовым колесом в сети.

В этой статье мы рассмотрели концепцию фазировки и то, как она влияет на параллельную работу трансформаторов. Однако существуют и другие факторы, такие как номинальная мощность в кВА, \%{Z}, параметр No-Load-Tap и т. д., влияющие на параллельную работу. Проверьте эту статью Schneider Electric, в которой они подробно обсуждаются.

Викторина – проверьте свои новые знания

Пожалуйста, поддержите этот блог, поделившись статьей

Отказ электрического трансформатора.Что дальше?

Электрический трансформатор является критически важным компонентом для безопасного обеспечения электричеством наших домов. Когда они выходят из строя или повреждаются во время сильного шторма, происходит взрыв и отключается электричество. Электрические трансформаторы могут быть очень опасны, если они не обслуживаются или не ремонтируются должным образом, поэтому важно знать, что делать, если трансформатор перегорел.

Что такое электрический трансформатор?

Электрические трансформаторы, расположенные в вашем районе, используются для «преобразования» электроэнергии.Они помогают более легко и эффективно транспортировать электроэнергию на большие расстояния. Самое главное, они преобразуют высокое напряжение городской электросети в более низкое напряжение, безопасное для проникновения в дома. Это известно как «понижение» напряжения, чтобы оно было пригодным для использования.

Что делать, если он поврежден?

Взрывы электрических трансформаторов могут происходить по разным причинам:

  • Удары молнии
  • Перегрев в жаркие летние месяцы
  • Износ, коррозия и влага
  • Скачки напряжения
  • Повреждение электрической системы в любом месте линии.

Когда трансформатор выходит из строя, результатом является громкий грохот, отключение электроэнергии и, возможно, даже некоторое количество огня, которое может создать большой столб дыма. Поскольку электрический трансформатор является важным звеном в системе электроснабжения вашего дома, его выход из строя может привести к огромным проблемам. К сожалению, исправление может занять некоторое время.

Любой, кто не прошел сертификацию, должен держаться подальше от неисправного трансформатора и ждать прибытия экспертов. После сообщения о неисправности оставайтесь в помещении и используйте фонарики, генераторы или свечи до тех пор, пока не будет восстановлено электроснабжение.В зависимости от того, насколько серьезны повреждения в результате отключения, может потребоваться несколько часов или несколько дней, чтобы разобраться в проблемах и заменить трансформатор.

Чтобы узнать больше о том, что делать, если перегорел трансформатор, или обсудить какие-либо из наших услуг по электроснабжению жилых помещений в Таусоне, свяжитесь с Tim Kyle Electric. Благодаря нашему исключительному сервису и производительности работы, мы получили рейтинг «пять звезд» в обзоре услуг на дому с рейтингом «пять звезд»!

Предотвращение взрывов маслонаполненных трансформаторов

 

TRANSFORMER PROTECTOR CORPORATION

 

I.ВВЕДЕНИЕ

Силовые трансформаторы являются одним из наиболее опасных электрических устройств из-за большого количества содержащегося в них масла, которое находится в непосредственном контакте с элементами высокого напряжения. При таких обстоятельствах низкоимпедансные замыкания, приводящие к возникновению дуги, могут возникать в баках трансформатора, когда масло теряет свои диэлектрические свойства. Затем нефть испаряется, а образовавшийся газ сжимается, потому что инерция жидкости препятствует его расширению. Разность давлений между пузырьками газа и окружающей жидкой нефтью создает пик динамического давления, который распространяется и взаимодействует с резервуаром.Взаимодействия пика динамического давления со структурой резервуара создают отражения, которые создают статическое давление. Затем повышается статическое давление, что приводит к взрыву резервуара и возможному возгоранию, что приводит к очень дорогостоящим повреждениям объектов электроснабжения, возможному загрязнению окружающей среды и риску для жизни людей.

Чтобы избежать таких повреждений, представленная в этом документе стратегия предотвращения взрыва и пожара трансформатора, называемая здесь «Защита трансформатора» (TP), основана на прямой механической реакции комплекта сброса давления (DS) на пик динамического давления внутри резервуара из-за электрическая неисправность.Поскольку трансформаторы всегда разрываются из-за статического давления в их самой слабой точке, DS спроектирован так, чтобы быть этой самой слабой точкой с точки зрения инерции, чтобы сломаться при пике динамического давления до того, как бак взорвется. Таким образом, при коротком замыкании трансформатора ТП активируется в течение миллисекунд первым пиком динамического давления ударной волны, генерируемой электрической неисправностью, и до увеличения статического давления. Затем он сбрасывает давление в баке, вытесняя масляно-газовую смесь.

Этот метод быстрого прямого сброса давления в баке был экспериментально изучен путем испытаний на искрение в масляных трансформаторах промышленного размера.Для проверки надежности ТП в различных условиях эксплуатации были разработаны физическое моделирование и численные средства, проверенные на собранных экспериментальных данных. Таким образом, следующие разделы касаются:

• §2, краткое описание защиты;

• §3, экспериментальная кампания по дуговому разряду в больших трансформаторах;

• §4, теоретические и численные разработки, результаты которых доказывают надежность всей стратегии предотвращения.

II.СТРАТЕГИЯ СБРОСА ДАВЛЕНИЯ ОПИСАНИЕ

Смягчение последствий взрыва трансформатора состоит либо в ограничении последствий взрыва путем тушения последующего пожара (противопожарные стены или спринклеры), либо в предотвращении взрыва резервуара с помощью механических технологий, поглощающих высокое избыточное давление, создаваемое электрической дугой, тем самым предотвращая разрыв бака и последующее возгорание.

Технология предотвращения взрыва, представленная в этой статье, относится ко второму типу.Этот метод, основанный на быстрой прямой разгерметизации резервуара, активируется, как только пик высокого давления волны давления достигает его.

 

Рис. 1. Трансформатор, оснащенный методом быстрого прямого сброса давления в баке (TP)

Действительно, электрическая неисправность создает пик динамического давления, который распространяется со скоростью звука внутри трансформаторного масла, 1200 метров в секунду. секунда (4000 футов в секунду). Этот пик динамического давления разрывает разрывную мембрану, расположенную в ДС (поз. 1 на рис. 1).Затем нефть и газ быстро выбрасываются из бака трансформатора через ДС (расположенный в поз. 2) в бак сепарации нефтяного газа (поз. 3). Затем взрывоопасные газы направляются в удаленную и безопасную зону.

Затем впрыскивается азот (поз. 4), чтобы весь трансформатор был в безопасности, остыл и был готов к ремонту. Обратите внимание, что для защиты устройства РПН или ОСВ (поз. 5) может быть размещен дополнительный DS.

III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ КАМПАНИИ

К настоящему времени были проведены две испытательные кампании, обе в наихудших условиях путем создания короткого замыкания с низким импедансом, приводящего к возникновению электрических дуг внутри диэлектрического масла бака трансформатора.В 2002 г. компания Electricité de France провела 28 испытаний. Затем, в 2004 году, CEPEL, бразильская независимая лаборатория высокого напряжения, провела вторую кампанию из 34 испытаний. В этой части представлены основные выводы последней испытательной кампании, проведенной на больших трансформаторных баках.

A. Экспериментальная кампания CEPEL

34 испытания, проведенных CEPEL в диэлектрическом масле трансформаторного бака в 2004 г., были выполнены для:

• изучения процесса парообразования, вызванного электрической дугой, и распространения возникающей волны давления ,

• оценка метода предотвращения взрыва бака трансформатора, основанного на быстром прямом сбросе давления в баке.

Для этих испытаний использовались три стандартных трансформатора. Максимальное расстояние между электрической дугой и системой защиты составляло до 8,5 метров (28 футов). Были подробно изучены различные физические параметры, такие как давление, температура газа, приложенный ток, напряжение дуги и ускорение резервуара.

1) Экспериментальные установки

Каждый трансформатор был оборудован:

• устройствами генерации дуги для определения местоположения дуги и обеспечения воспроизводимости испытаний,

• датчиками температуры,

• акселерометрами и датчиками давления

• в разных местах трансформатора для изучения распространения волны давления.

Защита трансформатора, TP, также была установлена ​​на каждом трансформаторе для изучения возможности смягчения последствий разрыва бака методом разгерметизации бака, основанным на быстрой и прямой пассивной механической реакции набора сброса давления на волну давления.

 

Рис. 2. Принципиальные чертежи трансформатора для испытаний на срок службы

2) Эксперименты

Для детального изучения влияния распространения волны давления электрические дуги зажигались в трех разных местах, как показано на Рис. 2: на верхней крышке рядом с местом установки декомпрессионной установки (позиция A), на верхней крышке напротив места установки сброса давления (положение B) и в нижней части бака напротив места установки установки сброса давления (положение C).Положение D, показанное на рис. 2, — это место, где был установлен комплект для сброса давления.

Большинство испытаний проводились с использованием электрических дуг с током от 5 до 15 кА и длительностью 83 миллисекунды. Эта продолжительность соответствует среднему времени срабатывания старого автоматического выключателя и была выбрана для максимального увеличения объема генерируемого газа.

B. Предотвращение взрыва трансформатора: анализ результатов испытаний

1) Генерируемый газ

Во время испытательной кампании CEPEL электрическая дуга образовалась от 1 до 2.3 м3 (от 35 до 88 футов3) газа. Для испытанного диапазона энергий объем газа, образующийся во время электрической дуги, является функцией логарифмического типа энергии дуги, что, по-видимому, согласуется с процессом парообразования и особенно с насыщением парообразования для высокоэнергетических дуг: дуга остается в генерируемый объем газа использует свою энергию для крекинга паров масла, а не продолжает непосредственное испарение масла, что приводит к более плавному процессу испарения.

2) Изменение профиля давления в одном месте Давление в определенном месте в трансформаторе после возникновения электрической дуги является нестационарным, как показано на рис. 3, где экспериментальная кривая изменения давления вблизи места возникновения дуги после возникновения дуги отображается зажигание дуги.

 

Рис. 2. Принципиальные чертежи трансформатора для ресурсных испытаний

После зажигания дуги давление локально повышается и достигает максимального уровня; волны, генерируемые дугой, распространяются с конечной скоростью через трансформатор и разрывают разрывную мембрану с градиентом давления 3900 бар/с (56000 фунтов на кв. дюйм/с). Через три миллисекунды после разрыва разрывного диска давление возвращается к уровню активации. Можно наблюдать некоторые вторичные пики, намного более низкие, чем первый максимум давления; они обусловлены отражением волн от стенок резервуара и взаимодействием отраженных волн.

Сразу после срабатывания TP можно отметить, что дуга может питаться в течение периода, намного превышающего стандартное время размыкания автоматического выключателя. Даже в таких суровых условиях давление в баках трансформатора останется на безвредном уровне.

3) Распространение волны давления

На рисунке 3 показаны три экспериментальных профиля давления. Каждая кривая показывает, что происходит рядом с каждым датчиком, расположенным в позициях A, B и C (см. рис. 2).

Дуга возникает в точке C, и за распространением ударной волны можно следить шаг за шагом из-за смещения пика давления от C к A.Другие пики давления (меньшие, чем основной пик) обусловлены отражением волн от стенок.

Давление в резервуаре неравномерно возрастает в пространстве. Эксперименты показывают, что волны давления распространяются в масле с конечной скоростью.

4) Пики давления

• Для каждого теста был отмечен только один пик основного давления. Профили давления показывают изменения после этого основного пика, но их величина остается низкой по сравнению с уровнем первого пика давления.Они возникают из-за отражения волн.

• Амплитуда пиков давления определяется создаваемой дугой. Этот пик колеблется от +1,5 до +13 бар (от +21,75 до +188,55 фунтов на кв. дюйм) для энергий дуги от 0,01 МДж до более чем 2,4 МДж.

• Значения пика давления не сильно зависят от энергии дуги, так как при сравнении испытаний, для которых пики давления соответственно равны +8 бар (+116 фунтов на кв. дюйм) и +8,8 бар (127 фунтов на кв. дюйм), максимальное давление отличается всего на 0,8 бар. (11,6 фунтов на квадратный дюйм), в то время как соответствующие энергии дуги изменяются в пределах порядка 10 величины (0.1 МДж и 1 МДж соответственно).

5) Выдерживаемая нагрузка бака

Статическое давление: Для проверки механических свойств трансформаторов были проведены статические испытания перед применением любой неисправности с низким импедансом. Было обнаружено, что предел прочности составляет +0,7 бар (+10,15 фунтов на кв. дюйм) для самого большого трансформатора T3. Этот предел (+0,7 бар, +10,15 фунт/кв. дюйм) использовался в анализе как порог для разгерметизации резервуара во время динамических испытаний.

К динамическому давлению: Даже если местное давление, измеренное во время динамических испытаний, в среднем в 6 или 10 раз превышает предел статической выдерживаемости, не происходит повреждения и остаточной деформации резервуара, поскольку пики давления очень короткие.Фактически, конструкция может локально выдерживать высокое динамическое увеличение давления из-за эластичности стен и малой инерции метода предотвращения работы.

6) Срабатывание защиты трансформатора

В среднем TP срабатывает примерно через 20 миллисекунд (минимум: 4,64 мс, максимум: 45,7 мс) после зажигания дуги. Поскольку скорость распространения волны давления конечна, максимальное расстояние между положением дуги и ТП является параметром, который имеет наибольшее значение для активации.В худшем случае дуга возникает в нижней части трансформатора напротив установки сброса давления (место C).

Время разгерметизации – это время между открытием ТР и моментом, когда давление определенно ниже уровня +0,7 бар (+10,15 фунтов на кв. дюйм). В среднем TP сбрасывает давление в баке за 116 мс, при минимальном значении 19,7 мс и максимальном 347 мс. Это экспериментально доказывает способность ТП разгерметизировать баки трансформатора за миллисекунды и предотвратить взрыв.Предыдущие экспериментальные данные также используются при валидации численного инструмента, который является предметом следующих разделов.

IV. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ A. Математическое, физическое и численное моделирование

Система уравнений, используемая для теоретического и численного описания явлений, представляет собой модель трехмерных сжимаемых двухфазных течений, основанную на системе дифференциальных уравнений в частных производных (ДРЧ). ), который определяет гидродинамическое поведение смесей. Он описан в ссылке [1].

Одной из основных и наиболее интересных характеристик модели является ее способность точно отображать распространение волн давления внутри жидкостей и газов. Физические эффекты, такие как гравитация, вязкость и теплопередача, добавляются при моделировании, чтобы быть как можно ближе к реальности. Он подробно описан в ссылке [2].

Таким образом, метод конечных объемов используется для численного решения системы УЧП (см. [1]). Это позволяет точно описать сложные геометрические формы, такие как баки трансформатора.

B. Результаты численного моделирования Как показано в [2], моделирование позволяет давать результаты в соответствии с экспериментальными результатами при относительно низких затратах и ​​без какой-либо опасности. Таким образом, они использовались здесь для расчета последствий возникновения электрической дуги в баке, не оборудованном ТП, а также для расчета срабатывания защиты на очень большом трансформаторе.

1) Что произойдет без защиты во время испытаний CEPEL? Экспериментальные испытания были бы опасны, если бы трансформатор не был защищен от взрыва, поэтому вместо этого было проведено численное моделирование.Выполнение расчетов для геометрии и условий дугового разряда, аналогичных условиям испытания CEPEL, показывает, что после подачи дуги среднее давление остается близким к равновесному состоянию, равному 7 бар (100 фунтов на кв. дюйм), что намного выше, чем статическое выдерживаемое предельное давление. .

Таким образом, при этом испытании, если бы трансформатор не был оборудован ТП, внутреннее среднее давление поднялось бы до предела выдерживаемого статического избыточного давления. Трансформатор взорвался бы, как только были бы превышены пределы эластичности стенок бака, т.е.е. как только стенки резервуара не могли больше накапливать механическую энергию из-за повышения давления.

2) Результаты численного моделирования: предотвращение взрыва на большом трансформаторе (400 МВА)

В этом разделе рассматривается трансформатор мощностью 400 МВА (7,8 м (25,6 футов) в длину и 4 м (13 футов) в высоту). Электрическая дуга (дуга 11 МДж, образующая около 3,3 м3 газа) загорается возле проходного изолятора, создавая газовый пузырь давлением 11 бар (160 фунтов на кв. дюйм).

 

Рис. 4. Хронология работы технологии предотвращения до 50 мс

При оснащении трансформатора ТП, Рис. 4 и Рис. 5.а четко показывают распространение давления внутри резервуара и операцию слива, как только первый пик давления активирует сброс давления (через 4 мс после возникновения дуги, рис. 4).

Скорость сливаемой нефти представлена ​​векторами, цвет которых соответствует величине скорости V в диапазоне от 0 до 10 м/с (от 0 до 33 фут/с).

Дренаж уступает место находящимся под давлением жидкостям, так что через 120 мс давление возвращается к безопасному уровню (см. рис. 5.а).

 

Рисунок 5: Изменения давления внутри бака а) с защитой и б) без защиты – Иллюстрация эффективности защиты неисправности, резервуар все еще подвергается воздействию очень опасных уровней давления (до 15 бар, 217 фунтов на кв. дюйм) через 120 мс (рис. 5.b): без защиты бака статическое давление стабилизируется на уровне около 7,5 бар (109 фунтов на кв. дюйм) и трансформатор взрывается. Таким образом, технология, основанная на быстром сливе бака, очень положительно влияет на защиту бака.

V. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Целью TPC является изучение предотвращения взрыва для всех трансформаторов и всех типов разрыва изоляции, а философия его исследовательской программы заключается в поддержании прочной связи между экспериментами и теоретическими разработками.

Эксперименты, проведенные EDF и CEPEL, показали эффективность метода предотвращения взрыва. Это основано на быстрой разгерметизации бака, вызванной быстрым сливом масла из трансформатора. Слив масла вызывается прямой и пассивной механической реакцией сброса давления на волну давления. Таким образом, при коротком замыкании трансформатора ТП активируется в течение миллисекунд первым пиком динамического давления ударной волны, что позволяет избежать взрыва трансформатора до увеличения статического давления.

Результаты испытаний также использовались для проверки инструмента компьютерного моделирования путем сравнения с экспериментами. Было выполнено компьютерное моделирование, которое выявило способность технологии предотвращения эффективно сбрасывать давление в больших трансформаторных баках при воздействии внутренней дуги высокого уровня энергии.

VI. ССЫЛКИ

[1] G. ALLAIRE, S. CLERC & S. KOKH, «Модель пяти уравнений для моделирования интерфейсов между сжимаемыми жидкостями», Journal of Computational Physics, vol.181, 2, стр. 577-616, 2002.

[2] Г. ПЕРИГОД, Х. КУНИ, С. ПРИЖАНТ, П. МАГНЬЕ, «Предотвращение взрыва и пожара трансформатора, живые испытания больших трансформаторов: анализ и моделирование» , Австралия, TechCon 2006.

Об авторах

Гийом Периго в настоящее время возглавляет исследовательский отдел Transformer Protector Corporation (TPC) Хьюстон, Техас. Он имеет докторскую степень в области механики и теплообмена (Университет Марселя I, Франция, 2003 г.), диплом инженера-механика и степень магистра в области механики и теплообмена (Ecole Centrale Nantes, Нант, Франция, 2000 г.).Его основной областью научных интересов является предотвращение взрывов трансформаторов из-за внутренней дуги. Он является членом IEEE, участвующим в Целевой группе по предотвращению разрыва бака трансформатора.

Себастьян Мюллер — исследователь корпорации Transformer Protector (TPC). Он имеет диплом инженера-механика и степень магистра гидромеханики (ENSMA, Пуатье, Франция, 2002 г.). Доктор гидромеханики (Орлеанский университет, Франция, 2007 г.). Он является членом NFPA, в настоящее время работает над разработкой инструмента моделирования, который моделирует процесс испарения из-за взаимодействия дуги с жидким маслом.

Гаэль де Бресси — исследователь корпорации Transformer Protector (TPC). Он имеет диплом инженера-механика и степень магистра механики (IFMA, Клермон-Ферран, Франция, 2005 г.). В настоящее время он работает над разработкой инструмента 3D CFD в области взрывных работ трансформаторов и занимается вопросами интеллектуальной собственности.

Райан Брэди — исследователь корпорации Transformer Protector (TPC). Он имеет степень бакалавра физики (SFASU, Nacogdoches, TX, 2002) и степень магистра физики (UNT, Denton, TX, 2005).В настоящее время он работает над распараллеливанием инструментов 3D CFD в области взрывных работ трансформаторов.

Филипп Манье является председателем Transformer Protector Corporation (TPC). Он является доктором ядерной физики (Парижский университет Орсе, 1974 г.) и имеет степень магистра делового администрирования (CPA, Париж).

Опасность пожара и взрыва на электрических подстанциях из-за образования легковоспламеняющихся смесей

Сбор проб

Два образца минерального масла (нового и бывшего в употреблении) были взяты с электроподстанции в Эр-Рияде.Новое масло все еще находилось в своей оригинальной упаковке и никогда не использовалось. Отработанное масло было залито в бак трансформатора, и трансформатор эксплуатировался не более одного года. На электростанциях трансформаторное масло обычно заменяют новым через год, независимо от того, эксплуатировался ли трансформатор. Эти образцы хранились в 1-литровых бутылях, которые были плотно закрыты и хранились в безопасном месте в лабораторном шкафу при нормальных условиях.

Анализ состава

Анализ ГХ-МС был проведен с использованием процедуры, основанной на нашем предыдущем исследовании 38 .Два образца масла были разбавлены н -гексаном перед анализом ГХ-МС (Shimadzu GCMS-QP20 Ultra). Использовались следующие настройки ГХ-МС: ионизация электронным ударом, энергия электронов, 70 эВ, диапазон сканирования: от 50 до 550 а.е.м. при скорости сканирования 1 сканирование в секунду. В качестве газа-носителя использовали гелий (чистота 99,999 %) при фиксированной скорости потока 50 мл/мин, линейной скорости 47,4 см/с и давлении на входе в колонку 100 кПа. Конец колонки был соединен с источником ионов масс-селективного детектора, работающего в режиме ионизации электронным ударом.Образцы вводили в капиллярную колонку с плавленым кварцем HP5 (5% фенилполисилфенилен-силоксан) (CPWAX 58-FFAP; длина: 50 мм; диаметр: 0,32 мм; толщина пленки: 0,20 мм). Скорость изменения температуры печи была зафиксирована на уровне 4 °C/мин; начальную температуру 50 °С выдерживали в течение 2 мин, после чего повышали до 220 °С в течение 30 мин и затем выдерживали при этой температуре 30 мин. Компоненты были проанализированы и идентифицированы с помощью методов компьютерного сопоставления спектров путем сопоставления их масс-спектров с данными, полученными из базы данных Национального института стандартов и технологий (NIST).

Массовую долю каждого соединения в жидкой фазе рассчитывали, используя отношение площади пика, соответствующего этому соединению, к общей площади всех соединений (уравнение 1):

$${X}_{i }=\frac{{A}_{i}}{{A}_{T}}$$

(1)

где

x I I I I I I (%),

A I I представляет собой пиковое область компонента I , а

t представляет площадь пика всех компонентов.

Затем массовая доля была преобразована в соответствующую мольную долю следующим образом:

$${x}_{i}=\frac{{X}_{i}/{M}_{i}}{\sum {X}_{i}/{M}_{i}}$$

(2)

, где

x I I I представляет собой мольную долю компонента I в жидкой фазе, а

I I I I представляет собой молярную массу компонента I .

Состав паровой фазы

Характеристики испарения важны для исследования воспламеняемости.{sat}\) представляет собой давление пара соединения i ,

y i представляет собой мольную долю компонента i в паровой фазе (%), а

6

3 P

33 t представляет общее давление.

Давление паров каждого компонента при 25 °C и 760 мм рт.ст. было взято с веб-сайта ChemSpider (www.chemspider.com).

Определение LFL и UFL

При отсутствии экспериментальных данных пределы воспламеняемости можно предсказать, используя установленные теоретические методы.Jones 39 обнаружил, что при образовании паров углеводородов пределы воспламеняемости зависят от стехиометрической концентрации топлива, C st (уравнения 4 и 5): \,0,55\,{С}_{ст}$$

(4)

$$UFL\,=\,3.5\,{C}_{st}$$

(5)

, где

0,55 и 3,5 — константы, а

C st представляет объемный процент топлива в топливно-воздушной смеси (выражается уравнением8).

Для большинства органических соединений стехиометрическую концентрацию можно определить с помощью следующей общей реакции горения:

$${{C}}_{{m}}{{H}}_{{x}}{{O} }_{{y}}+{z}{{O}}_{{2}}\to {mC}{{O}}_{{2}}+\left(\frac{{x}}{ {2}}\right){{H}}_{{2}}{O}$$

(6)

, где z представляет эквивалент молей O 2 , деленный на моли топлива, и может быть выражен как

$${z}={m}+({x}/{4})-( {y}{/}{2})$$

(7)

Стехиометрическая концентрация, C st , может быть определена как функция z :

$$=\,\frac{{100}}{\left[{1}+\left (\ frac{{z}}{{0.21}}\справа)\справа]}$$

(8)

LFL и UFL можно определить, заменив уравнение 7 в уравнение 8 и применяя уравнения. 4 и 5:

$${LFL}=\frac{{0.55}({100})}{{4}{.76m}+{1}{.19x}-{2}{.38y}+{ 1}}$$

(9)

$${UFL}=\frac{{3.50}({100})}{{4}{.76m}+{1}{.19x}-{2}{.38y}+{1}}$ $

(10)

Значения LFL и UFL смесей можно рассчитать в соответствии с уравнениями Ле Шателье 40 (уравнения11 и 12).

$${LF}{{L}}_{{mix}}=\frac{{1}}{\sum ({y}_{{i}}{/}{LF}{{L}} _{{i}})}$$

(11)

$${UF}{{L}}_{{mix}}=\frac{{1}}{\sum ({{y}}_{{i}}{/}{UF}{{L }}_{{i}})}$$

(12)

Здесь

\({LF}{{L}}_{{i}}\) представляет собой НПЛ компонента i (об.%) в топливно-воздушной смеси,

\({ UF}{{L}}_{{i}}\) представляет UFL компонента i (об.%) в топливно-воздушной смеси, а

n представляет собой количество горючих веществ.

Забетакис и др. . 41 сообщил, что LFL уменьшается, а UFL увеличивается с повышением температуры. Это означает, что повышение температуры расширяет диапазон воспламеняемости. Для паров были получены следующие эмпирические уравнения:

$${LFL}{(}{T}{)}={LFL}{(}{298K}{)}-\frac{{0,75}}{{\Delta }{{H}}_{{c}}}({T}-{298})$$

(13)

$${UFL}{(}{T}{)}={UFL}{(}{298K}{)}+\frac{{0.75}}{{\Delta}{{H}}_{{c}}}({T}-{298})$$

(14)

, где

∆H c представляет собой чистую теплоту сгорания (ккал/моль),

T представляет собой температуру (в K), а

LFL и

LFL и %.

Определение предельной концентрации кислорода

Предельная концентрация кислорода (LOC), которую также называют минимальной концентрацией кислорода, определяется как наименьшая концентрация кислорода в топливно-воздушной смеси инертного газа, необходимая для распространения пламени 27, 42 .{\ast}=LO{C}_{i}/{z}_{i}$$

(17)

, где

LOC смесь представляет собой LOC паровой смеси (об.%). соединение (уравнение 15).

Может ли трансформатор преобразовать одну фазу в три фазы?

Хотя однофазное питание может быть получено от трехфазного источника питания, трансформатор не может преобразовать однофазное питание в трехфазное.Для преобразования однофазной мощности в трехфазную требуется либо фазовый преобразователь, либо частотно-регулируемый привод.

Хотя трансформатор не выполняет функции фазорегулятора и не преобразует однофазную входную мощность в трехфазную выходную, трансформаторы могут быть рассчитаны на подключение к другим конфигурациям фаз, кроме однофазных и трехфазных, в том числе двухфазным, шестифазные или даже 24-фазные для некоторых выпрямительных трансформаторов постоянного тока. Обычно однофазный компонент можно подключить только к одной из трех фаз трехфазного источника питания.В дополнение к питанию большой трехфазной нагрузки, например, одна ветвь трехфазного трансформатора часто используется для питания маломощной однофазной нагрузки, такой как охлаждающий вентилятор.

Напряжение в трехфазном приложении может быть увеличено или уменьшено в соответствии с требованиями:

Соединение трех однофазных трансформаторов — имеющих по одной катушке и сердечнику —
вместе с образованием «группы трехфазных трансформаторов» или
Использование одного трехфазного трансформатора — имеющего три катушки, по одной на каждую фазу —
собраны на едином ламинированном сердечнике.
Для обеспечения совместимости с трехфазным питанием три однофазных трансформатора могут быть соединены вместе так, чтобы электрически они функционировали как трехфазный трансформатор. То есть, если первичные обмотки трех однофазных трансформаторов должным образом соединены в треугольник или звезду, и то же самое сделано со вторичными обмотками, они будут работать почти как трехфазный трансформатор, используя трехфазную мощность для обеспечить трехфазное питание.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.