Системы охлаждения трансформаторов

При работе трансформатора происходит нагрев обмоток и магнитопровода за счет потерь энергии в них. Предельный нагрев частей трансформатора ограничивается изоляцией, срок службы которой зависит от температуры нагрева. Чем больше мощность трансформатора, тем интенсивнее должна быть система охлаждения.

Естественное воздушное охлаждение трансформаторов осуществляется путем естественной конвекции воздуха и частично лучеиспускания в воздухе. Такие трансформаторы получили название «сухих».

Допустимое превышение температуры обмотки сухого трансформатора над температурой охлаждающей среды зависит от класса нагревостойкости изоляции.

Данная система охлаждения малоэффективна, поэтому применяется для трансформаторов мощностью до 1600 кВА при напрянении до 15 кВ.

Естественное масляное охлаждение выполняется для трансформаторов мощностью до 16 000 кВА включительно. В таких трансформаторах тепло, выделенное в обмотках и магнитопроводе, передается окружающему маслу, которое, циркулируя по баку и радиаторным трубам, передает его окружающему воздуху. При номинальной нагрузке трансформатора температура масла в верхних, наиболее нагретых слоях не должна превышать +95°С.

Для лучшей отдачи тепла в окружающую среду бак трансформатора снабжается ребрами, охлаждающими трубами или радиаторами в зависимости от мощности.

Масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла применяется для более мощных трансформаторов. В этом случае в навесных охладителях из радиаторных труб помещаются вентиляторы. Вентилятор засасывает воздух снизу, и обдувает нагретую верхнюю часть труб. Пуск и останов вентиляторов могут осуществляться автоматически в зависимости от нагрузки и температуры нагрева масла. Трансформаторы с таким охлаждением могут работать при полностью отключенном дутье, если нагрузка не превышает 100% номинальной, а температура верхних слоев масла не более +55°С, а также при минусовых температурах окружающего воздуха и при температуре масла не выше +45°С независимо от нагрузки. Максимально допустимая температура масла в верхних слоях при работе с номинальной нагрузкой +95°С.

Форсированный обдув радиаторных труб улучшает условия охлаждения масла, а, следовательно, обмоток и магнитопровода трансформатора, что позволяет изготовлять такие трансформаторы мощностью до 100 000 кВА.

Масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла, через воздушные охладители применяется для трансформаторов мощностью 63 000 кВА и более.

Охладители состоят из системы тонких ребристых трубок, обдуваемых снаружи вентилятором. Электронасосы, встроенные в маслопроводы, создают непрерывную принудительную циркуляцию масла через охладители.

Благодаря большой скорости циркуляции масла, развитой поверхности охлаждения и интенсивному дутью охладители обладают большой теплоотдачей и компактностью. Переход к такой системе охлаждения позволяет значительно уменьшить габариты трансформаторов.

Охладители могут устанавливаться вместе с трансформатором на одном фундаменте или на отдельных фундаментах рядом с баком трансформатора.

В трансформаторах с такой системой охлаждения максимально допустимая температура масла +75°С.

Масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла принципиально устроено так же, как предыдущая система охлаждения, описанная выше, но в отличие от последней охладители состоят из трубок, по которым циркулирует вода, а между трубками движется масло.

Температура масла на входе в маслоохладитель не должна превышать +70°С.

Чтобы предотвратить попадание воды в масляную систему трансформатора, давление масла в маслоохладителях должно превышать давление циркулирующей в них воды не менее чем на 0.02 МПа (2 Н/см2). Эта система охлаждения эффективна, но имеет более сложное конструктивное выполнение и применяется на мощных трансформаторах (100 МВА и более), устанавливаемых на гидростанциях и в закрытых помещениях,

На трансформаторах устройства принудительной циркуляции масла должны автоматически включаться одновременно с включением трансформатора и работать непрерывно независимо от нагрузки трансформаторов. В то же время число включаемых в работу охладителей определяется нагрузкой трансформатора. Такие трансформаторы должны иметь сигнализацию о прекращении циркуляции масла, охлаждающей воды или об останове вентилятора.

Следует отметить, что в настоящее время ведутся разработки новых конструкций трансформаторов с обмотками, охлаждаемыми до очень низких температур. Металл при низких температурах обладает сверхпроводимостью, что позволяет резко уменьшить сечение обмоток. Трансформаторы с использованием принципа сверхпроводимости (криогенные трансформаторы) будут иметь малый транспортировочный вес при мощностях 1000 МВА и выше.

9) Высоковольтные вводы

Высоковольтные вводы изготовляют двух типов: со сплошной бумажно-масляной изоляцией (иногда такие вводы называют вводами с конденсаторной намоткой) и с маслобарьерной изоляцией (масло-барьерные вводы). Остов ввода с бумажно-масляной изоляцией состоит из большого количества слоев кабельной бумаги с определенным количеством прослоек фольги. При этом основную часть напряжения берет на себя бумажная изоляция, а не масло. Дробление изоляционного промежутка кв, большое количество тонких барьеров позволяет снизить габаритные размеры вводов.

Широкое распространение получили также вводы с маслобарьерной изоляцией. В качестве барьеров используют тонкостенные бумажно-бакелитовые цилиндры, которые собирают на медной токоведущей трубе в общий каркас. Цилиндры отделяют от токоведущей трубы и друг от друга небольшими деревянными или электрокартонными- клиньями, заложенными в торцы цилиндров. Образующиеся каналы обеспечивают хорошую циркуляцию масла, снижая напрев ввода от диэлектрических потерь.

Для выравнивания электрического поля на цилиндры накладывают конденсаторные обкладки, которые сверху заматывают кабельной бумагой.

Вводы силовых трансформаторов предназначаются для соединения обмоток трансформатора с сетью. Вводы 110 кВ и выше, как правило, выполняются с конденсаторной изоляцией.

Ввод имеет собственный объём масла, не сообщающийся с маслом трансформатора. Для компенсации изменений давления, в верхней части ввода монтируется маслорасширитель. Фарфоровая покрышка состоит из верхней и нижней частей. Ввод часто имеет измерительный вывод, соединённый с последней конденсаторной обкладкой.

При кап. Ремонте вводы демонтируют с крышки, тщательно осматривают и проверяют состояние фарфоровых изоляторов (поврежденные заменяют). После чистки и промывки ввод собирают, резиновые уплотнения, заменяют новыми.

10) Токоведущие системы РУ на генераторном напряжении

Основным достоинством токопроводов в отличие от КЛ является отсутствие изоляции, что повышает их надёжность и стойкость к перегрузкам.

Токопроводы с гибкими шинами (токопроводы связи 6-35 кВ применяются на подстанциях, а также на ТЭЦ для соединения генераторов и трансформаторов с закрытыми РУ 6-10 кВ)

Токопроводы с жёсткими шинами (открытого исполнения (генераторов мощностью до 60 МВА) В открытых токопроводах меньше активные потери, в следствие отсутствия вблизи шин с током проводящих металлических частей.

закрытого исполнения

экранированные токопроводы 6-35 кВ (применяются для связи генераторов мощностью свыше 60 МВА с блочными трансформаторами, а также для связи ТСН с цепью генераторного напряжения)

Основным недостатком жёстких токопроводов является большое количество опорных изоляторов, что повышает их стоимость и снижает надёжность. В качестве шин как правило выбираются проводники с развитым сечением. Это делается с целью уменьшения активных потерь.