На мощных ГПП вместо трансформаторов во многих случаях применяются автотрансформаторы. Шкала мощностей, автотрансформаторов с высшим напряжением до 220 кВ следующая: 25000. 63000, 80 000, 100000, 125000, 200000, 250000 кВА.
Принципиальная схема соединения обмоток трехобмоточного автотрансформатора показана на рис. 4. Обмотка высшего напряжения ВН, называемая последовательной обмоткой, и обмотка среднего напряжения СН, называемая общей обмоткой, электрически связаны и имеют общую нулевую точку. Обмотка низшего напряжения НН имеет электромагнитную связь и соединена в треугольник.
Автотрансформатор характеризуется проходной или номинальной SH и типовой ST мощностями. Номинальная мощность автотрансформатора S и определяется по следующей формуле:
где £/„.„— напряжение обмотки ВН; Л — ток, проходящий в последовательной обмотке.
Рис. 4. Принципиальная схема трехобмоточного автотрансформатора.
1 последовательная обмотка ВН; 2 общая обмотка СН; 3 — обмотка IIH.
Типовая мощность ST является мощностью, на которую рассчитывается магнитная система автотрансформатора и которая, следовательно, отображает экономические преимущества автотрансформатора. Она определяется по формуле
Где С— Uji./Ucm — коэффициент трансформации меж чу высшим и средним напряжениями;
— коэффициент выгодности применения
автотрансформатора по сравнению с трансформатором. Из приведенной формулы вытекает, что чем меньше коэффициент трансформации С, тем меньше величина а и тем выгоднее применение автотрансформаторов. Следовательно, они наиболее целесообразны для связей сетей с близкими напряжениями, например 220 и 330 кВ, 150 и 220 кВ, 110 и 150 кВ. В этих случаях типовая мощность автотрансформатора ST равняется примерно 30% проходной мощности. При трансформации с 220 на 110 кВ применение автотрансформаторов дает снижение типовой мощности примерно наполовину. И даже при соотношении напряжения 400/110 получается экономия 27%, т. е. типовая мощность получается равной 73% проходной.
Для связи между системами 110 и 35 кВ автотрансформаторы не могут быть применены: во-первых, это невыгодно, так как коэффициент выгодности равняется
а во-вторых, системы 110 и 35 кВ имеют разные режимы работы нейтралей. В сетях 110 кВ нейтраль заземлена, а в сетях 35 кВ — изолирована.
При применении автотрансформаторов 220/110/10 кВ удельная экономия меди (кг/кВА) по сравнению с трансформаторами составляет примерно 15—25%, экономия активной стали — в пределах 50 -60%, а полный вес автотрансформатора примерно в 1,5 раза меньше. Суммарные потери энергии уменьшаются на 30 -35%.
Наряду с указанными преимуществами система электроснабжения с применением автотрансформаторов имеет неудобства и недостатки. Непосредственное электрическое соединение сетей высшего и среднего напряжений обусловливает возможность перехода перенапряжений из одной сети в другую. Поэтому для предотвращения повреждений изоляции обмоток автотрансформатора на выводах среднего и высшего напряжений устанавливаются вентильные разрядники. Автотрансформаторы могут применяться только в сетях с заземленной нейтралью. Это объясняется тем, что при отсутствии заземления нейтрали и замыкании на землю одной фазы в сети высшего напряжения напряжение двух других фаз среднего напряжения повысится относительно земли до недопустимой величины.
Пропускная способность отдельных обмоток ограничена при разных режимах работы автотрансформаторов. Автотрансформаторы имеют меньшую реактивность, чем обычные силовые трансформаторы, и поэтому в меньшей степени ограничивают токи короткого замыкания во вторичной сети.
