Регулирования без нагрузки.
Способ регулирования под нагрузкой (РПН) подразумевает под собой переключение отпаек от обмотки ВН трансформатора без снятия нагрузки, не прерывая работу потребителей низкого напряжения. Переключатель РПН относительно громоздок и дорог (для трансформаторов малой мощности-1000-1600 кВА его стоимость равна половине стоимости трансформатора), потому РПН применяется в основном на районных и главных понизительных подстанциях- в конце воздушной линии электропередач.
Более распространен способ регулирования без нагрузки- переключение без возбуждения (ПБВ).
На верхней раме трансформатора устанавливается планка переключателя ПБВ, на планку выводятся отпайки от обмоток ВН. Переключение производится перемещающимся контактом, движение которому задается анцапфой- муфтой, преобразовывающей вращательное движение в поступательное. Рукоятка переключателя устанавливается на крышке или боковой поверхности бака трансформатора.
Устройство, расчет обмоток и магнитопровода см.пояснительную записку проекта.
БАК ТРАНСФОРМАТОРА
В зависимости от номинальной мощности силового трансформатора, будет изменяться и конструкция его бака.
Это объясняется тем, что при увеличении мощности увеличиваются и потери, превращающиеся в основном в тепло, которое необходимо отводить от активной части в окружающую среду.
Трансформаторное масло выполняет роль среды отводящей тепло, а также дополнительным диэлектриком и заполняет внутреннее пространство бака трансформатора.
При нагреве масло охлаждается за счет конвекции. Такой вид охлаждения называется- естественным. При увеличении мощности трансформатора требуется все большее охлаждение масла за счет увеличения поверхности бака. Эта мера достигается путем соединения поверхности бака с трубами или радиаторами.
Баки трансформаторов мощностью до 40 кВА выполняются с гладкими стенками.
В стенки баков трансформаторов мощностью от 40 до 250 кВА ввариваются металлические трубы. В трансформаторах с номинальной мощностью от 250 до 400 кВА - двойной ряд труб, мощностью от 400 до 1000 кВА- тройной. Масло циркулирует внутри труб и бака трансформатора, отводя тепло от активной части.
В трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше в конструкции бака применяются масляные радиаторы. Радиаторы также могут устанавливаться на трансформаторы меньшей мощности, но это удорожает конструкцию.
Бак трансформатора имеет вентильдля заливки и сливания трансформаторного масла, а также маслоспускное отверстие в днище для слива остатков масла и грязи.
В верхней части бака должны быть установлены крюки для его транспортировки краном или талью, в нижней части- петли и упоры для перемещения с помощью домкрата и механической лебедки.
В некоторых конструкциях предусмотрены колеса или платформы для перемещения. Трансформаторы большой мощности (25000 кВА и выше) транспортируются на собтвенной платформе по ж/д путям.
Крышка крепиться к верхней части бака болтами, через уплотнительную резиновую прокладку, для обеспечения герметичности внутри бака.
На крышке трансформатораТМустанавливаются: расширительный бак, вводы высокого и низкого напряжений, газовое реле,рукоятка переключателя ПБВ и рым-болты для снятия крышки при ремонте активной части.
Расширительный бак служит для поддержания уровня масла в баке трансформатора при сезонных колебаниях температуры, а также при его нагреве.
В зависимости от температуры окружающей среды и активной части трансформаторное масло увеличивается или уменьшается в объеме. Масло должно быть залито в трансформатор с тем расчетом, чтобы его уровень в бачке-расширителе соответствовал температуре окружающей среды.
Для контроля уровня масла в масляных трансформаторах устанавливается маслоуказательсо шкалой температур. В трансформаторах ТМ маслоуказатель монтируется на расширительном бачке, в трансформаторах ТМЗ - на стенке бака.
Для улучшения качества масла на расширителе имеются, также:
-воздухоосушитель, заполняемый селикагелемдля отделения влаги от воздуха, контактирующего с поверхностью масла в расширителе. Устанавливается в верхней части бачка;
-грязесборник– устанавливается в нижней части расширительного бачка и служит для контроля за уровнем загрязненности и содержанием воды в трансформаторном масле. В грязесборник засыпается селикагель-индикатор, меняющий свой цвет при высоком содержании влаги в масле. Если селикагель поменял цвет- необходима сушка или замена трансформаторного масла.
Трансформаторное масло кроме функции охлаждения является также диэлектриком. Содержание влаги в масле ухудшает его диэлектрические показатели. Для снижения влагосодержания конструкция трансформатора предусматривает термосифонный фильтр.
Термосифонный фильтр состоит из бака, заполняемого селикагелем, установленного таким образом, чтобы через него циркулировало масло (например врезается в стенку бака). Селикагель впитывает в себя влагу, которая содержится в масле, проходящем через термосифонный фильтр, регенерируя диэлектрические свойства масла
Для отбора проб масла для химического анализа в нижней части бака трансформатора предусматривается трубка для отбора.
ВВОДЫ ВЫСОКОГО И НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЙ
Для передачи напряжения от внешнего источника в обмотки и изоляции от корпуса применяются вводы высокого (ВН) и низкого (НН) напряжений.
Вводы по своей конструкции разделяются на классы напряжения:
-класса напряжения 1кВ;
-класса напряжения 6-10кВ; -класса напряжения 35кВ;
Ввод трансформатора состоит из шпильки и изолятора:
Шпилька изготавливается из меди, бронзы или латунии служит проводником между питающей линией и обмотками трансформатора. В зависимости от тока обмотки изменяется сечение шпильки.
Шпилька помещается внутри фарфоровогоизолятора. Изоляторы вводов выпускаются наружнего или внутреннего исполнений и в зависимости от класса напряжения различаются по длине.
Изолятор закрывается сверху колпаком и затягивается гайками по резьбовой поверхности шпильки, тем самым создается притяжение ввода к крышке (стенке) бака трансформатора. Для обеспечения герметичности во вводах применяются фигурная и плоская резиновые прокладки.
ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРА
Защита силового трансформатора от ненормальной работы (незначительные повреждения внутри бака, пробои межвитковой изоляции, недопустимое понижение уровня масла, вызываемое значительным понижением температуры и другими причинами) обеспечивается газовым реле.
Газовое реле устанавливается на силовых трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше, но по требованию заказчика может устанавливаться на трансформаторы меньшей мощности.
При ненормальной работе трансформатора масло разлагается под действием теплоты, при этом выделяется газ, который поднимается к крышке бака и через газовое реле выходит в бак-расширитель. Газовое реле фиксирует прохождение пузырька газа и подает сигнал на отключение трансформатора.
При понижении уровня масла ниже механизма срабатывания газового реле, оно срабатывает и подает сигнал в схему релейной защиты.
Защита бака трансформатора при аварийных режимах (например сильные замыкания внутри бака, с интенсивным разложением масла, что может разрушить трансформатор) обеспечивается выхлопной трубой.
Выхлопная труба одной стороной имеет связь с баком трансформатора, а вторая сторона закрыта стеклянной мембраной. В трансформаторах типа ТМЗ выхлопная труба также снабжается спусковым механизмом с сильфоном, срабатывающим при резком увеличении давления внутри бака и разбивающим мембрану. Осколки осыпаются в поддон и не попадают на активную часть.
При интенсивном выделении газа в баке трансформатора ТМ большое давление выдавливает мембрану выхлопной трубы и давление сбрасывается, что предохраняет бак от повреждений. Выхлопная труба устанавливается с таким расчетом чтобы при аварии масло выплескиваясь, не попадало на внешнюю поверхность бака.
ПРИБОРЫ УЧЕТА И КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРА
Современные силовые трансформаторы марки ТМЗ оснащаются контрольно-измерительными приборами, необходимыми для сигнализации о состоянии работы трансформатора в систему АСУ или на мнемощиты диспетчерских пунктов предприятия.
Для сигнализации состояния трансформатора используются электрические термометры и манометры.
Термометры показывают температуру трансформаторного масла и передают токовый сигнал в клеммную коробку откуда по контрольному кабелю передаются в систему АСУ или на преобразовательное устройство мнемощита.
Манометр – фиксирует величину давления внутри газовой среды трансформатора и через клеммную коробку передает в преобразователь.
Приборы учета и клеммная коробка устанавливаются на стенках бака трансформатора.
УСТАНОВКА ТРАНСФОРМАТОРОВ
Установка силовых масляных трехфазных трансформаторов внутри помещений производится под уклоном не более 10-15º относительно поверхности на которой тот устанавливается.
Под масляным трансформатором должна быть предусмотрена трансформаторная яма, рассчитанная на объем масла превышающий объем масла устанавливаемого трансформатора. Внутри ямы должна быть установлена горизонтально решетка, которая засыпается слоем гравия.
ПРИМЕРЫ КОНСТРУКЦИЙ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
ТМ-1000/10
Т-трехфазный;
М-масляное охлаждение;
1000-номинальная мощность, кВА;
10-напряжение обмотки ВН, кВ.
Трансформатор трехфазный силовой с естественным масляным охлаждением мощностью 1000 кВА, номинальное напряжение обмотки ВН-10кВ, обмотки НН-0,4 кВ. Схема соединений Y/Y (звезда/звезда).
В трансформаторе предусмотрена газовая защита, осуществляемая газовым реле, установленным на крышке бака. Защита бака обеспечивается выхлопной трубой вмонтированной в крышку бака. В конструкции бака предусмотрены два ряда труб для обеспечения охлаждения трансформаторного масла внутри бака.
Заливание масла и его слив производятся через вентиль в нижней части бака. Для удаления остатков масла и грязи предусмотрено сливное отверстие в днище бака.
Транспортировка трансформатора на колесах приваренных к нижней части бака.
На крышке бака расположен переключатель ПБВ, соединенный с планкой переключения напряжений внутри бака трансформатора.
В расширительный бак вмонтирован маслоуказатель со шкалой, для контроля за уровнем масла. Расширительный бак связан предохранительной трубкой с выхлопной трубой.
Обмотки активной части трансформатора, фиксируются пластинами из прессованного прешпона и жестко закрепляются на магнитопроводе. Крепление пластин магнитопровода стяжками из швеллера и круглой стали с резьбой.
Активная часть вынимается из бака вместе с крышкой с помощью рым-болтов. Трансформаторные вводы ВН-класса напряжения 6-10 кВ и вводы НН класса напряжения-1кВ съемные.
ТМЗ-1000/10
Т- трехфазный;
М- масляное охлаждение;
З- защищенный азотной подушкой;
1000-номинальная мощность, кВА;
10-напряжение обмотки ВН, кВ.
Трансформатор трехфазный силовой с естественным масляным охлаждением мощностью 1000 кВА, номинальное напряжение обмотки ВН-10кВ, обмотки НН-0,4 кВ. Схема соединений Y/Y (звезда/звезда). Широко применяется на промышленных предприятиях для электроснабжения цехов.
Защита бака обеспечивается выхлопной трубой со спусковым механизмом устанавливаемой в крышке бака. В конструкции бака предусмотрены радиаторы для обеспечения охлаждения трансформаторного масла внутри бака.
Заливание масла и его слив производятся через вентиль в нижней части бака. Для удаления остатков масла и грязи предусмотрено сливное отверстие в днище бака.
На крышке бака расположен переключатель ПБВ, соединенный с планкой переключения напряжений внутри бака трансформатора.
В стенки бака вмонтирован маслоуказатель со шкалой, для контроля за уровнем масла.
Крепление крышки к баку болтами по периметру. Активная часть вынимается из бака с помощью петель на верхней раме.
Трансформаторные вводы ВН- класса напряжения 6-10 кВ и вводы НН класса напряжения-1кВ съемные и монтируются в стенки бака.
Во бак закачивается газ- азот, для предотвращения окисления масла. Контроль за температурой масла и давлением азота внутри бака обеспечивается электрическими термометром и манометром. Герметичность обеспечивается резиновыми прокладками и уплотнителями.