Конструктивные части трансформатора

Основным типом силового трансформатора является масляный трансформатор (рис.1.1.13). Сухие трансформаторы применяются в установках производственных помещений, жилых и служебных зданий, т.е. там, где применение масляных трансформаторов вследствие их взрыво- и пожароопасности недопустимо. В сухих трансформаторах охлаждающей средой служит проникающий к обмоткам и магнитопроводу атмосферный воздух.

У масляного трансформатора выемная его часть, являющаяся по существу собственно трансформатором, погружается в бак с маслом. К выемной части относится остов с обмотками и отводами, а в некоторых конструкциях также и крышка бака. Масло, заполняющее бак, имеет двойное назначение. Оно имеет более высокую диэлектрическую прочность, чем воздух, благодаря чему можно уменьшить изоляционные расстояния между токоведущими и заземленными частями, а также между обмотками. Кроме того, трансформаторное масло является лучшей охлаждающей средой, чем воздух. Поэтому в трансформаторе, заполненном маслом, можно увеличить электрические и магнитные нагрузки. Все это приводит к уменьшению расхода обмоточных проводов и электротехнической стали на изготовление трансформатора и уменьшению его габаритов.

Рис.1.1.13. Масляный трансформатор.

1 – магнитопровод; 2 – обмотка НН; 3 – обмотка ВН; 4 – трубчатый бак; 5 – термометр; 6 – переключатель ругулировочных отводов напряжения обмотки ВН; 7 – ввод обмотки НН; 8 – ввод обмотки ВН; 9 – расширитель.

Бак трансформатора обычно имеет овальную форму и для удобства ранспортировки располагается на тележке с катками. С ростом мощности трансформатора конструкция бака видоизменяется.

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.

Ниже приводится краткое описание систем охлаждения трансформаторов:

– естественное воздушное охлаждение трансформаторов осуществляется путем естественной конвекции воздуха. Условно принято обозначать естественное воздушное охлаждение при открытом исполнении С; при защищенном исполнении СЗ; при герметизированном исполнении СГ; с принудительной циркуляцией воздуха СД. Данная система охлаждения малоэффективна, поэтому применяется для трансформаторов мощностью до 1600 кВА при напряжении до 15 кВ.

– естественное масляное охлаждение (М) выполняется для трансформаторов мощностью до 16000 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. 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 (Д) применяется для более мошных трансформаторов. В этом случае в навесных охладителях из радиаторньих труб помещаются вентиляторы. Вентилятор засасывает воздух снизу и обдувает нагретую верхнюю часть труб. Пуск и остановка вентиляторов могут осуществляться автоматически в зависимости от нагрузки и температуры нагрева масла. Форсированный обдув радиаторных труб улучшает условия охлаждения масла, а следовательно, обмоток и магнитопровода трансформатора, что позволяет изготовлять такие трансформаторы мощностью до 80000 кВА.

– масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители (ДЦ) применяется для трансформаторов мощностью 63000 кВ А и более. Охладители состоят из системы тонких ребристых трубок, обдуваемых снаружи вентилятором. Электронасосы, встроенные в маслопроводы, создают непрерывную принудительную циркуляцию масла через охладители (рис.1.1.14). 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.

Рис.1.1.14. Принципиальная схема охладителя системы ДЦ: 1 – бак трансформатора;

2 – электронасос; 3 – адсорбный фильтр; 4 – охладитель; 5 – вентиляторы обдува.

– масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла (Ц) принципиально устроено так же, как система ДЦ, но в отличие от последнего охладители состоят из трубок, по которым циркулирует вода, а между трубками движется масло. Чтобы предотвратить попадание воды в масляную систему трансформатора, давление масла в маслоохладителях должно превышать давление циркулирующей в них воды. Эта система охлаждения эффективна, но имеет более сложное конструктивное выполнение и применяется на мощных трансформаторах (160 МВА и более). Масляно-водяное охлаждение с направленным потоком масла (НЦ) применяется для трансформаторов мощностью 630 МВА и более.

Контроль температуры трансформатора производится различного типа термометрами. Температура масла в верхних слоях не должна превышать 95°С, а температура в наиболее нагретой точке обмотки 140°С . В таком режиме износ изоляции соответствует номинальному износу и трансформатор может работать в течении всего срока службы.

Расширитель представляет собой цилиндрический резервуар, располагаемый выше крышки бака масляного трансформатора и соединяемый с баком трубкой и патрубком на крышке. Внутренний объем расширителя составляет примерно 10 % объема бака трансформатора, так что при всех возможных колебаниях температуры масло полностью заполняет бак. Кроме того, при наличии расширителя открытая поверхность масла, соприкасающаяся с воздухом, уменьшается, что уменьшает его окисление и увлажнение. Этим достигается защита масла и изоляции трансформатора. Между расширителем и баком трансформатора мощностью более 1000 кВА устанавливается газовое реле, которое сигнализирует о повреждениях, приходящих к местному нагреву отдельных частей.

Вводы представляют собой изоляторы, внутри которых располагаются токоведущие медные стержни. Внутри бака к стержню подсоединяются концы обмотки трансформатора, а вне бака – токоведущие части сети. С увеличением напряжения трансформатора размеры вводов увеличиваются, а их конструкция усложняется.

Для изменения числа витков обмотки ВН в целях регулирования напряжения предусматривается переключатель, размещенный внутри бака. Рукоятка этого переключателя выводится на крышку или стенку бака трансформатора.

На крышке и стенках бака устанавливаются различные пробки и краны, предназначенные для заливки, спуска и отбора пробы масла.

Контрольне вопросы

1. Поясните принцип действия трансформатора.

2. Что понимается под коэффициентом трансформации?

3. Что такое магнитопровод трансформатора и для чего он предназначен?

4. Поясните, из какого материала выполняется магнитопровод трансформатора и чем это обусловлено?

5. Что такое стержень (ярмо) магнитопровода?

6. Почему магнитопровод трансформатора изготавливают из листовой электротехнической стали?

7. Перечислите типы магнитопроводов.

8. Перечислите виды обмоток трансформатора.

9. Зачем трансформатор погружают в бак с маслом?

10. Какая наибольшая допустимая температура масла?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Т2