Методическая разработка урока в МУП Горэлектросеть

Министерство образования Пензенской области

ГАПОУ  ПО «Кузнецкий колледж электронных технологий»

Методическая разработка

урока на предприятии МУП «Горэлектросеть»

по междисциплинарному курсу МДК01.02 «Основы технической эксплуатации и обслуживания электрического и электромеханического оборудования»

(Профессиональный модуль ПМ01)

Тема: Силовые трансформаторы

специальность 13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)»

 

Разработала: Преподаватель Фарафонова О.А.

2017

Рассмотрено на заседании методической цикловой  комиссии по укрупненным группам специальностей 13.00.00 Электро- и теплоэнергетика

Протокол №____от «____»___2017г.

Председатель _______________________ /О.А. Фарафонова/

Разработчик:

Фарафонова Ольга Александровна– преподаватель ГАПОУ  ПО «Кузнецкий колледж  электронных технологий»_____________

Рецензент:

Краюшкин В.А.-  преподаватель  ГАПОУ  ПО «Кузнецкий колледж  электронных технологий»_____________

Характеристика занятия

Тема занятия: «Силовые трансформаторы»

Тип занятия: урок овладения новыми знаниями.

Форма организации занятия: урок на предприятии МУП «Горэлектросеть».

 Цель: Изучить назначение, принцип работы и роль силового трансформатора в электроснабжении.

 Задачи:

—Обучающие(учебные):

- изучить принцип работы силового трансформатора;

—Развивающие:

- развивать познавательную деятельность;

—Воспитательные:

- воспитывать культуру общения, чувство коллективизма;

- прививать устойчивый интерес к выбранной профессии;

- воспитывать стремление повышать профессиональное ма­стерство.

Технические средства обучения, наглядный и раздаточный материал:

1.Наглядные образцы силовых трансформаторов, применяемых в городских сетях электроснабжения.

2.Оборудование ремонтного цеха трансформаторов предприятия.

3.Испытательная лаборатория.

4. Диспетчерский пункт предприятия.

Методы обучения:

1) словесный (рассказ, беседа);

2) наглядный (демонстрация образцов);

3) индуктивный (от частного к целому);

4) исследовательский ;

5) индивидуальный опрос.

Продолжительность занятия: 90мин.

Количество студентов: 20, группа 15Э2-19

Межпредметные связи:

1. Электротехника;

2. Физика («магнитное поле и его свойства»);

3. Электрические машины;

4. МДК01.03 Электрическое и электромеханическое оборудование

Внутрипредметные связи: .                                                     

1.Основное оборудование электрических станций и подстанций

2. Электрические сети напряжением 6кВ

3. Потребители и приемники электроэнергии

Структурный план занятия

1. Организационный момент - 2мин.

2. Объявление темы,  цели,  задач, порядка и формы проведения  занятия - 5мин.

3. Инструктаж по технике безопасности и правилах поведения на предприятии – 10мин.

4. Ознакомление со схемой электроснабжения города на диспетчерском пункте - 15мин.

5. Изучение устройства и принципа работы силового трансформатора- 35мин.

6. Посещение испытательной лаборатории - 15мин.

7. Подведение итогов занятия - 3мин.

8. Домашнее задание - 3мин.

9 . Рефлексия - 2мин.

Оснащение занятия

Конспект лекций

Технические средства обучения – оборудование предприятия

Контрольные вопросы

Основные теоретические сведения

При транспортировке электроэнергии на большие расстояния для снижения потерь используется принцип трансформации. Для этого электричество, вырабатываемое генераторами, поступает на трансформаторную подстанцию. На ней повышается амплитуда напряжения, поступающего в линию электропередачи.

Второй конец ЛЭП подключен на ввод удаленной подстанции. На ней для распределения электричества между потребителями осуществляется понижение напряжения.

На обеих подстанциях трансформацией электроэнергии больших мощностей занимаются специальные силовые устройства:

1. трансформаторы;

2. автотрансформаторы.

Они имеют много общих признаков и характеристик, но отличаются определенными принципами работы.

Силовые трансформаторы в энергетике устанавливаются на заранее подготовленные стационарные площадки с прочными фундаментами. Для размещения на грунте могут монтироваться рельсы и катки.

Отдельные ярко выраженные элементы его конструкции снабжены подписями. Более подробно устройство основных частей и их взаимное расположение демонстрирует чертеж. 

Электрическое оборудование трансформатора размещается внутри металлического корпуса, изготовленного в форме герметичного бака с крышкой. Он заполнен специальным сортом трансформаторного масла, которое обладает высокими диэлектрическими свойствами и, одновременно, используется для отвода тепла от деталей, подвергаемых большим токовым нагрузкам.

Принципы охлаждения

В силовом трансформаторе образовано два контура циркуляции масла:

1. внешний;

2. внутренний.

Первый контур представлен радиатором, состоящим из верхнего и нижнего коллекторов, соединенных системой металлических трубок. Через них проходит нагретое масло, которое, находясь в магистралях охладителя, остывает и возвращается в бак.

Внутри бака циркуляция масла может производиться:

·         естественным путем;

·         принудительно за счет создания давления в системе насосами.

Часто поверхность бака увеличивается за счет создания гофр — специальных металлических пластин, улучшающих теплообмен между маслом и окружающей атмосферой.

Забор тепла от радиатора в атмосферу может выполняться обдувом системой вентиляторов или без них за счет свободной конвекции воздуха. Принудительный обдув эффективно повышает теплосъем с оборудования, но увеличивает затраты энергии на эксплуатацию системы. Они могут снизить нагрузочную характеристику трансформатора до 25%.

Тепловая энергия, выделяемая современными трансформаторами повышенной мощности, достигает огромных величин. Об ее размере может служить тот факт, что сейчас за ее счет стали реализовывать проекты отопления промышленных зданий, расположенных рядом с постоянно работающими трансформаторами. В них поддерживаются оптимальные условия работы оборудования даже в зимнее время.

Масло постоянно циркулирует внутри бака. Его температура зависит от целого комплекса воздействующих факторов. Поэтому объем его все время изменяется, но поддерживается в определенных границах. Для компенсации объемных отклонений масла служит расширительный бачок. В нем удобно наблюдать текущий уровень.

Для этого используется маслоуказатель. Наиболее простые устройства изготавливают по схеме сообщающихся сосудов с прозрачной стенкой, заранее проградуированной в единицах объема.

Подключения такого маслоуказателя параллельно расширительному баку вполне достаточно для контроля эксплуатационных характеристик. На практике встречаются и другие, отличные от этого принципа работы маслоуказатели.

Поскольку верхняя часть расширительного бака контактирует с атмосферой, то в ней устанавливают осушитель воздуха, препятствующий проникновению влаги внутрь масла и снижению его диэлектрических свойств.

            Защита от внутренних повреждений

Важным элементом масляной системы является газовое реле. Его монтируют внутри трубопровода, соединяющего основной бак трансформатора с расширительным. За счет этого все газы, выделяемые при нагреве из масла и органической изоляции, проходят через емкость с чувствительным элементом газового реле. 

Этот датчик отстроен от работы на очень маленькое, допустимое газообразование, но срабатывает при его увеличении в два этапа:

1. на выдачу светового/звукового предупредительного сигнала обслуживающему персоналу о возникновении неисправности при достижении уставки первой величины;

2. на отключение силовых автоматических выключателей со всех сторон трансформатора для снятия напряжения при бурном газообразовании, свидетельствующем о начале мощных процессов разложения масла и органической изоляции, начинающихся при коротких замыканиях внутри бака.

Дополнительная функция газового реле — контроль уровня масла в баке трансформатора. При снижении его до критической величины газовая защита может отработать в зависимости от настройки:

·         только на сигнал;

·         на отключение с выдачей сигнала.

На крышке трансформатора так монтируется выхлопная труба, чтобы ее нижний конец сообщался с емкостью бака, а масло поступало внутрь до уровня в расширителе. Верхняя часть трубы возвышается над расширителем и отводится в сторону, немного загибается вниз. Ее конец герметично закрыт стеклянной предохранительной мембраной, которая разрушается при аварийном повышении давления из-за возникновения нерасчетного нагрева.

Другая конструкция подобной защиты основана на монтаже клапанных элементов, которые открываются при повышении давления и закрываются при его сбросе.

Еще один вид — сильфонная защита. Она основана на быстром сжатии сильфона при резком повышении газа. В результате сбивается защелка, удерживающая боек, который в нормальном положении находится под воздействием сжатой пружины. Освобожденный боек разбивает стеклянную мембрану и тем самым осуществляет сброс давления.

Внутри корпуса бака размещаются:

·         остов с верхней и нижней балкой;

·         магнитопровод;

·         обмотки высокого и низкого напряжения;

·         регулировочные ответвления обмоток;

·         низковольтный и высоковольтный отводы

·         нижняя часть вводов высокого и низкого напряжения.

Остов вместе с балками служит для механического закрепления всех составных деталей.

Магнитопровод служит для снижения потерь магнитному потоку, проходящему через обмотки. Его изготавливают из сортов электротехнической стали шихтованным способом. 

Расшифровка буквенных обозначений трансформаторов и автотрансформаторов

Буквенные обозначения трансформаторов: ТМ, ТС, ТСЗ, ТД, ТДЦ, ТМН, ТДН, ТЦ, ТДГ, ТДЦГ, ОЦ, ОДГ, ОДЦГ, АТДЦТНГ, АОТДЦН и т. д.

Первая буква обозначает число фаз (Т - трехфазный, О - однофазный). Далее следует обозначение системы охлаждения: М - естественное масляное, т. е. естественная циркуляция масла, С - сухой трансформатор с естественным воздушным охлаждением открытого исполнения, Д - масляное с дутьем, т. е. с обдуванием бака при помощи вентилятора, Ц - принудительная циркуляция масла через водяной охладитель, ДЦ - принудительная циркуляция масла с дутьем.

Буква Р после числа фаз в обозначении указывает, что обмотка низшего напряжения представлена двумя (тремя) обмотками (расщеплена). Наличие второй буквы Т означает, что трансформатор трехобмоточный, двухобмоточный специального обозначения не имеет.

Следующие буквы указывают: Н - регулирование напряжения под нагрузкой (РПН), отсутствие - наличие переключения без возбуждения (ПБВ), Г - грозоупорный. А - автотрансформатор (в начале условного обозначения).

За буквенными обозначениями идут номинальная мощность трансформатора (кВА) и через дробь - класс номинального напряжения обмотки ВН (кВ). В автотрансформаторах добавляют в виде дроби класс напряжения обмотки СН. Иногда указывают год начала выпуска трансформаторов данной конструкции.

Шкала номинальных мощностей трехфазных силовых трансформаторов и автотрансформаторов (действующие государственные стандарты 1967 - 1974 гг.) высоковольтных сетей построена так, чтобы существовали значения мощности, кратные десяти: 20, 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600 кВА и т. д. Некоторое исключение составляют мощности 32000, 80000, 125000, 200000, 500000 кВА

Нормативный срок службы отечественных трансформаторов составляет 50 лет.

Ход занятия

1.      Организационный момент - 2мин.

Приветствие преподавателя. Активи­зация внимания.

2.Объявление темы и цели, задач и формы проведения занятия— 5 мин.

3.Инструктаж по технике безопасности и правилах поведения на предприятии – 10мин

4.Ознакомление со схемой электроснабжения города на диспетчерском пункте – 15мин

           К объяснению материала урока привлекается начальник диспетчерского пункта предприятия инженер А.В. Карпунин, рассказавший студентам о системе электроснабжения города Кузнецка, о роли и назначении диспетчерского пункта.

5. Изучение устройства и принципа работы силового трансформатора- 35мин.

Студентам были продемонстрированы образцы силовых трансформаторов, применяемых в системе городского электроснабжения и понижающих напряжение 6кВ до 0,4кВ, необходимого для потребителей электроэнергии,  рассказано устройство и принцип работы трансформатора. В ремонтном цехе ребята также изучили основные причины выхода из строя трансформаторов, познакомились с ремонтными технологиями.

6. Посещение испытательной лаборатории - 15мин.

Далее студенты посетили испытательную лабораторию, где было продемонстрировано испытание основных защитных средств – диэлектрических перчаток, необходимых при выполнении работ с электрооборудованием.

7. Подведение итогов занятия - 3мин.

Преподавателем были подведены итоги проведения урока, на котором студенты изучили назначение, устройство и принцип работы силовых трансформаторов, как основной единицы оборудования электрических подстанций.

8. Домашнее задание - 3мин.

Студенты получили домашнее задание:

а) стр.64 – 74 учебника Ю.Д. Сибикин «Электроснабжение промышленных предприятий и установок»

б) подготовить реферат по теме урока

в) подготовить презентацию по теме «Силовые трансформаторы»

г) подготовить ответы на контрольные вопросы

9 . Рефлексия - 2мин

Преподаватель задает студентам следующие вопросы:

- Что нового вы узнали на уроке?

- Что вам было уже известно?

- Нужно продолжить следующие фразы:

«Я думаю, что…»

«Было интересно…»

«Меня удивило…»

«Я понял, что…»

«Я приобрел…»

- Вам понравился урок?

Контрольные вопросы

1.      Какие типы трансформатора  применяются для городского электроснабжения?

2.      Назначение масла в масляном трансформаторе.

3.      Что входит в условное обозначения типа трансформатора?      

4.      Чем отличается автотрансформатор от трансформатора?

5.      Как электрически между собой могут соединяться первичные и вторичные обмотки трансформатора?                

6.      Как защищается силовой трансформатор от внутренних повреждений?

7.      Принцип работы газового реле.

8.      Для чего у силового трансформатора имеется расширитель?

9.      Какие системы охлаждения применятся у силовых трансформаторов?