Симметрирующие трансформаторы

Классы разновидностей симметрирующих устройств

Симметрирующие устройства подразделяются на три класса:

1. Конденсаторные и электромагнитные шунтосимметрирующие устройства (ШСУ), за счет подключения в сеть реакторов и конденсаторных батарей, основанных на минимальном сопротивлении токам нулевой последовательности, за счет шунтирования замыкания на себя этих токов.

Недостаток – высокая цена реактора.

Применяются для измерения и управления.

1. Компенсационные СУ – за счет включения в рассечку нулевого провода трансформатора компенсационной обмотки СУ. Малый диапазон симметрирования.
2. Преобразующие СУ – за счет использования преобразующих статических устройств как-то: выпрямители, тиристорные регуляторы, высокочастотные преобразователи электромашины постоянного тока, использование электронных балластов в осветительных газоразрядных приборах и так далее.

Рис № 1. Схема устройства и включения компенсационных обмоток в основную обмотку силового трансформатора. 1. – магнитопровод трансформатора. 2 – сбмотка высокого напряжения. 3 – обмотки низкого напряжения. 4 – компенсационная обмотка. 5 – дистанционные клинья. 6 – выводы компенсационной обмотки с подключением к нейтрали. 7 – наружный вывод компенсационной обмотки

Как возникли симметрирующие трансформаторы и причины их использования

Обычно при подключении конечных потребителей к электросети применяется разводка в 3 фазы. В идеале, напряжение между ними и нулем должно быть 220 В.

Однако осуществить равномерность распределения нагрузки очень сложно. Поэтому в различных фазах появляются индивидуальные нагрузки, приводящие к несимметрии фаз. В результате из-за неравности тока на фазах, в нейтрали напряжение смещается и появляется уравнительный ток. Это отрицательно влияет на изоляцию кабеля и приводит к сбоям в работе.

Данный перекос хуже воздействует на трехфазные генераторы, которые работают автономно. Кроме вышеизложенных трудностей, очень высокий риск возникновения механической неисправности и опасных поломок.

Причинами такой нештатной ситуации могут стать: работа генератора в особых сложных условиях, интенсивное применение в данном режиме смазочных материалов и охлаждающей жидкости.

Стабилизировать напряжение с помощью расчета тока потребителей электроэнергии на каждых фазах буквально невыполнимая задача. Справиться с подобным негативным влиянием помогут симметрирующие трансформаторы.

Преимущества работы симметрирующего оборудования

При помощи симметрирующих трансформаторов можно устранить:

• перекос фазного напряжения и тока при симметричном линейном напряжении;
• восстановить обрыв нейтрали;
• несимметрию линейного напряжения и входного тока;
• несимметрию фазного и линейного напряжения;
• несимметрию тока дизель-генераторного оборудования;
• устранить сложности при перераспределении тока по 3 фазам.

Симметрирующий трансформатор используется для улучшения стабильности работы автономного бензинового генератора и разных потребителей электроэнергии при несимметрии фаз. Благодаря данному оборудованию, обеспечивается рациональное применение электростанции, которая отличатся небольшой мощностью.

Симметрирующий трансформатор трехфазный

Симметрирующие трансформаторы – это устройства, устраняющие перекос фаз в 3-фазных электросетях.

Работа симметрирующего трансформатора заключается:

• в выравнивании тока нагрузки на сети питания вне зависимости от потребительской нагрузки;
• в уменьшении просадки в сети при подключении мощной нагрузки;
• в снижении потерь энергии, уменьшении гармоник и сопротивления.

Электрическая схема приведена на рисунке,

где 1 – магнитопровод, 2, 3 – обмотки высокого, низкого напряжения, 4 – компенсационная обмотка, 5 – клинья.

Конструкция хорошо понижает сопротивление нулевой последовательности 3-фазного трансформатора. Благодаря ей значительно увеличиваются токи КЗ – одно из основных преимуществ симметрирующих трансформаторов, поскольку это облегчает настройку релейной защиты при КЗ. Помимо этого, нет такого сильно разрушающего воздействия тока ОКЗ, так как обеспечивается компенсация несимметричного потока нулевой последовательности.

Посмотрим, что будет, если подключить однофазную несимметричную нагрузку в 3-фазную четырехпроводную электросеть с применением ТСТ и без него.

На изображении видно, что наибольшая нагрузка одной фазы равна 1/3 от 3-фазной мощности энергоисточника.

В результате включения мощного 1-фазного потребителя получится перекос фаз. Повысится риск выхода из строя присоединённых к источнику питания потребителей. Если мощность приёмников повысится на 1/3 трехфазной мощности источника, то возможна поломка прибора.

На этом рисунке показано, что наибольшая нагрузка на одну фазу может равняться половине 3-фазной мощности источника энергии. Тем не менее, источник станет принимать нагрузку как равномерно распределенную пофазно.

Использование ТСТ даёт возможность уменьшить мощность генератора, подключив к нему те же электроприемники. Для энергетического источника нагрузка будет приниматься равномерно распределенной по фазам.

Целесообразность решения о включении в схему ТСТ зависит от каждого конкретного случая.

Особенности работы симметрирующего оборудования

Данные трансформаторы являются электрическим шкафом или ящиком для стационарного расположения. Широкий выбор источников питания и преобразователей напряжения для промышленной сферы, а также защитных устройств для ответственных потребителей энергии представлен на сайте newet.ru. Выводы подключения могут быть размещены внутри данного шкафа или в наличии есть кабель с клеммой или вилкой для обычного подключения.

Благодаря электрическому автомату, установленному в качестве дополнительной безопасности электрооборудования, осуществляется его защита от коротких замыканий или чрезмерной нагрузки. Индикатор рабочих режимов находится на его передней панели, где также можно контролировать его напряжение на выходе.

Подключение первичной и вторичной обмоток данного электроустройства осуществляется «звездой». В них включена специальная обмотка, которая обхватывает первичную мощную обмотку. Данная дополнительная обмотка выполнена по специальной технологии, которая способна выдержать продолжительную нагрузку тока, во время работы симметрирующего трансформатора в стандартном режиме на одной фазе.

Если из-за несимметрии в нейтрали возникает уравнительный ток, то активизируется специальная обмотка и помогает с помощью противоположного действия нивелировать магнитный поток обмотки.

Таким образом, можно устранить полностью несимметрию фазы, что необходимо для стабильной работы.

Градация эффективных способов симметрирования

1. Преобразование и рекуперация электроэнергии, выполняемая по схеме 3-фазная сеть – 3-фазный электродвигатель – 1-фазный генератор –пофазная нагрузка. Способ не распространен из-за использования высокого значения номинальной мощности и высокой стоимости оборудования, а также потерь электроэнергии в сетях.
2. Циклическая коммутация резистивной однофазной нагрузки к фазам сети за счет применения твердотельных реле и радиаторов.
3. Фильтровый метод за счет различия параметров работающих электрических машин, используемых в качестве фильтра, задействованных не на полную мощность. Недостаток способа в чувствительности двигателя к перекосу нагрузки и напряжений и появление возрастающих сетевых потерь, нагрева оборудования, уменьшения показателей мощности, снижения эксплуатационных сроков работы машины.
4. Компенсационная метода основана на равномерном подключении несимметричных нагрузок по фазам за счет использования симметрирующих трансфораматоров в 4 проводных сетях.
5. Преимущества компенсационного способа

Компенсационный способ является наиболее эффективным, имеет ряд преимуществ:

1. Высокие энергетические показатели симметрирования.
2. Большое значение КПД.
3. Низкую установленную мощность.
4. Способность обеспечить симметрию высокой точности за счет применения стандартного оборудования, как: конденсаторные батареи, трансформаторы, реакторы, устранение перекоса фаз.
5. Простота устройства, невысокая стоимость.
6. Вместе выполнением выравнивания существует возможность улучшения качества электроэнергии.
7. Увеличение коэффициента мощности электросети.
8. Регулирование напряжения.
9. Подавление высших гармоник.

Информация для заказа

Артикул	Частота, МГц	Импеданс, Несимм./Симм., Ом	Вносимые потери (макс.), дБ	Возвратные потери ( мин.), дБ	Сдвиг по фазе	Согласовано для чипсета	Склад
0783FB15A0100E	779 — 787	50/100	1 ,5	9 ,5	180° ± 15
0845BL05A0100E	729 — 960	50/100	0.85 max. (0.95 max. @85°C)	9.5 min.	180° ± 10°	New!
0892FB15A0100E	863 — 928	50/100	1 ,5	11 ,7	180° ± 15
0896FB15A0100E	868 — 928	50/100	1 ,5	11 ,7	180° ± 15
0900BL15C050E	800 -1000	50/50	1.2	9.5	180° ± 10
2345FB16A0100E	2300-2390	50/100	2 ,8	9 ,5	180° ± 10
2345FB39A0050E	2300 — 2390	50/50	3 ,2	11 ,73	180° ± 10
2450FB14K0001E	2400 — 2500	50/ †	3 ,5	9 ,5	180°±10
2450FB15A0100E	2400-2500	50/100	1 ,5	9 ,5	180°±10
2450FB15K0001E	2400 — 2500	50/ †	3 ,8	9 ,5	180°±10°
2450FB15K0002E	2400 — 2500	50/ †	3	9 ,54	180°±10°
2450FB15K0003E	2400 — 2500	50/ †	3	9 ,4	180°±10°
2450FB15K0004E	2400 — 2500	50/ †	3 ,2	9 ,5	180°±10°
2450FB15A050E	2400 — 2500	50/50	1 ,5	9 ,5	180°±10°
2450FB15M0001E	2400 — 2500	50/ †	3 ,0	9 ,5	180°±15°
2450FB39A050E	2400 — 2500	50/50	2 ,0	9 ,5	180°±10°
2450FB39A0150E	2400 — 2500	50/150	2 ,5	9 ,5	180°±10°
2450FB39B100E	2400 — 2500	50/100	2 ,0	9 ,5	180°±10°
2450FB39K001E	2400 — 2500	50/22+j100 †	3 ,0	9 ,5	180°±8°
2595FB39A0050E	2500 — 2690	50/50	3 ,2	11 ,73	180°±10°
2450FB39C100E	2400 — 2500	50/100	3 ,0	9 ,5	180°±8°
2500FB16A0400E	2300-2690	50/50+2.4nH	3 ,8	9 ,5	180°±10°
2595FB16A0100E	2300 — 2690	50/100	2 ,5	9 ,5	180°±10°
3500FB16A0100E	3400-3600	50/100	2 ,7	9 ,5	180°±10°
3500FB39A0050E	3400 — 3600	50/50	2 ,9	9 ,5	180°±12°
2450BM14E0007E	2400 — 2500	50	1.5	9.5	180°±10°	Analog Devices ADI ADF7241 and ADF7242
0896FB15A0100E	863 — 928	50	1.5	11.7	180°±10°	Atmel AT86RF212
2450FB15L0001E	2400-2500	50	1.5	9.5	180°±10°	Atmel AT86RF230/231 and ATmega128RFA1
2450BM15A0015E	2400-2500	50	1.5	9.5	180°±10°	Atmel AT86RF232, AT86RF233, ATmega64/128/256RFR2, Zigbit 256RFR2, Zigbit RF233, ZigBit RF233+FEM, Extension RF233, USB RF233
2450BM15B0009E	2400-2500	50	1.5	9.5	180°±10°	CEL ZIC2410
2450FB15K0002E	2400-2500	50	3	9.54	180°±10°	CSR BC03/BC04 (16-j40)
2450FB15K0005E	2400-2500	50	3.5	9.5	180°±10°	CSR BC03/04/05
2450FB15K0008E	2400-2500	50	3.5	9.5	180°±10°	CSR BC 04/05/06 series chipsets
2500FB16A0400E	2300 — 2690	50	3.8	9.5	180°±10°	Infineon/Intel PMB8763
2450FB15M0001E	2400 — 2500	50	3	9.5	180°±15°	MediaTek (MTK) and BC05
2450BM14A0002E	2400 — 2500	50	2	9.5	160°±15°	Nordic Semiconductor nRF24L01 nRF24L01+ nRF24LE1 nRF24LU1 nRF24AP2 nRF8001 and nRF8002
2450BM14E0003E	2400 — 2500	50 ? (single ended)	0.9dB [email protected] 1.5dB max. (-45 to +85C)	15 typ. 9.5 min.	150 ± 15°	Nordic Semiconductor nRF51822-QFAA and nRF51422-QFAA
2450PC14A0017E	2400 ~ 25005150 ~ 5850	50	3,82,6		180°±15°-135±20@ 5.15GHz 165±20@ 5.85GHz	Qualcomm-Atheros AR6004_Rx BGA
	430-435	50	1.9	9.5	180°±10°	T.I. CC11XX and CC430
	863-873	50	2.1	9.5	180°±15°	T.I. CC11XX and CC430
0896BM15A0001E	863 — 928	50	1.5	9.5	180°±10°	T.I. CC11XX and CC430
0900PC15J0013E	868 — 928	50	2	9.5	180°±15°	T.I. CC12XX and CC1175
0915BM15A0001E	902-928	50	2	9.5	180°±15°	T.I. CC11XX and CC430
0953BM15A0001E	950- 956	50	2.1	9.5	180°±10°	T.I. CC11XX and CC430
2450BM15A0001E	2400 — 2500	50	1	10	180°±15°	T.I. Chipsets CC2430 and CC2480
2450BM15B0003E	2400 — 2500	50	2.2dB max, 1.7dB Typ	10	180°±12°	T.I. CC2500, CC2510, and CC2511
2450BM15B0002E	2400 — 2500	50	1.5	10	180°±15°	T.I. CC2520
	2400 — 2500	50	1.5	10	180°±15°	T.I. CC253X CC254X CC257X CC852X CC853X
0433BM41A0019E	424-444	50	1.5	9.5	180°±10°	SiLabs Si4455 and Si4460
0850BM14E0016E	770 — 928	50	1.3	9.5	180°±10°	T.I. CC1310
	865 — 870	50	2.0dB max, 1.7dB Typ	14 typ. 10 min.	180°±10°	Silicon Labs EFR32
	431 — 437	50	2.3dB max, 2.0dB Typ	15 typ. 10 min.	-155 ± 15	Silicon Labs EFR32
0900PC15A0036E	862 — 928/ 2400 — 2500	50	1.8 typ (2.0 max.)/ 1.3 typ (1.6 max.)	14 typ. (10 min.) / 14 typ. (10 min.)	180°±15°	T.I. CC1352R and CC1352P
0900FM15D0039E	862 — 870/ 902 — 928	50	0.8 typ. (1.4 max.)	12 min.		Semtech SX1261, SX1262, and LLCC68 RF

экспертное мнение

Сергей Сергеевич Кустов, заведующий лабораторией надежности электроснабжения ОАО «РОСЭП»:

В статье белорусских специалистов затрагивается проблема потерь электроэнергии – довольно болезненная для российской энергетики. Основные потери у нас приходятся на сети 0,4 кВ. Несмотря на довольно короткие фидеры, огромные потери здесь образуются за счет несимметрии, вызванной большим количеством однофазных потребителей.
Повсеместно работающие трансформаторы со схемой «звезда–звезда–ноль» имеют собственные достаточно ощутимые потери. Мало того, в случае несимметрии сети 0,4 кВ они создают еще большую дополнительную несимметрию. Установка трансформаторов со схемами «звезда–зигзаг–ноль» или «треугольник» решает эту проблему, однако такое оборудование существенно дороже, поэтому широко не применяется.
Значительно улучшить ситуацию при относительно небольших финансовых вложениях поможет использование симметрирующих устройств. Пример тому – Беларусь, в которой накоплен большой положительный опыт эксплуатации трансформаторов с этими устройствами.
В свое время в руководящих указаниях по проектированию (РУМ) наш институт рекомендовал российским энергетикам применять симметрирующие устройства, о которых пишут белорусские коллеги. К сожалению, ни эти устройства, ни подобные им до сих пор не находят массового спроса и не производятся в нашей стране. При этом их установку вполне можно наладить на любом предприятии, занимающемся ремонтом трансформаторного оборудования

Более того, не обязательно покупать в Беларуси готовые симметрирующие устройства, достаточно приобрести технологию и наладить в России их не слишком сложное производство.
Причина равнодушного отношения к столь важной задаче заключается, на мой взгляд, в том, что до последнего времени в России никому не было дела до потерь электроэнергии, реально за них никто не отвечал, поэтому и решением этого вопроса никто не занимался. Экономическая же выгода от применения симметрирующих устройств очевидна

Их внедрение в российских сетях 0,4 кВ может стать одним из первоочередных шагов на пути реального снижения потерь электроэнергии.

Заключение

ТСТ позволяют сократить потери энергии за счет снижения амплитуд гармоник, уменьшения сопротивления. Это увеличивает рабочий ресурс энергетических источников в сетях с перекосами фаз. Аппараты предназначены для повышения надежности автономных генераторов и потребителей, когда нагрузки несимметричны.

Трансформаторы дают возможность рационально применять электростанции с меньшей мощностью. Электрическим генераторам, производимым по синхронному типу, требуется равномерность нагрузки, при этом допускается лишь тридцати процентный перекос по фазам. В таком случае весьма полезным становится применение симметрирующего трансформатора.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните накарту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.