А1.19 Силовые трансформаторы. Конструкции, параметры, системы охлаждения.

Силовой трансформатор – электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.

Элементы конструкции:

1. Магнитная система. Магнитопровод служит для прохождения магнитного потока. Для уменьшения потерь их набирают из отдельных изолированных листов, толщиной 0,25–0,27 мм. Магнитопровод и его конструктивные детали составляют остов трансформатора. На остове выполняют обмотку и крепят проводники, соединяющие обмотку с выводами;

2. Обмотки. Выполняются из медных и алюминиевых проводников круглого или прямоугольного сечения. Обмотка ВН выполняется из ряда катушек, расположенных друг над другом. Обмотка НН выполняется в виде двухходовой спиральной обмотки. Витки обмоток изолируются тонкой кабельной бумагой или хлопчатобумажной пряжей. От магнитопровода, друг от друга, от стенок бака обмотки изолируются с помощью цилиндров из изоляционных материалов. Концы обмоток выводятся из бака через фарфоровые изоляторы, расположенные в крышке трансформатора. В мощных трансформаторах виток обмотки состоит из нескольких параллельных проводников;

3. Изоляция. Определяет надёжность работы трансформатора. В масляных трансформаторах основной изоляцией является масло в сочетании с твёрдыми диэлектриками. Масло изолирует токоведущие части трансформатора друг от друга и от бака, отводит тепло от обмоток;

4. Выводы;

5. Бак. Представляет собой резервуар овальной формы. Сваривается из листовой стали. Катки обеспечивают возможность перемещения трансформатора, К баку крепятся радиаторы, обеспечивающие увеличение поверхности охлаждения. Они крепятся к трансформатору патрубками;

6. Охлаждающие устройства;

7. Механизм регулирования напряжения;

8. Защитные и измерительные устройства. Для контроля за температурой масла в устанавливается термометр. Для защиты от повреждений внутри бака, устанавливается газовое реле;

9. Расширитель. Предназначен для полной наполненности трансформатора маслом и для уменьшения поверхности соприкосновения масла с воздухом. В верхней части расширителя имеются отверстия для всасывания и выталкивания воздуха при изменении уровня масла. Расширитель имеет цилиндрическую форму и крепится сверху к баку. Объём расширителя составляет 8–10 % от объёма бака;

10. Термосифонный фильтр. Крепится к баку трансформатора. Представляет собой цилиндр, заполненный силикагелем. При циркуляции масла через фильтр происходит не-прерывная регенерация масла.

На мощных трансформаторах допускается применение устройств контроля изоляции выводов (КИВ).

К основным параметрам трансформатора относятся:

Номинальной мощностью трансформатора называется указанное в заводском паспорте значение полной мощности, на которую непрерывно может быть нагружен трансформатор в номинальных условиях места установки и охлаждающей среды при номинальных частоте и напряжении. Номинальные напряжения обмоток – это напряжения первичной и вторичной обмоток при холостом ходе трансформатора. Коэффициент трансформации трансформатора – отношение номинальных напряжений обмоток высшего и низшего напряжений. Номинальными токами трансформатора называются указанные заводском паспорте значения токов в обмотках, при которых допускается длительная нормальная работа транс-форматора. Напряжение короткого замыкания – напряжение, при подведении которого к одной из обмоток трансформатора при замкнутой накоротко другой обмотке в ней проходит ток, равный номинальному. Ток холостого хода характеризует активные и реактивные потери в стали и зависит от магнитных свойств стали, конструкции и качества сборки магнитопровода и от магнитной индукции. Ток холостого хода выражается в процентах номинального тока трансформатора. Трансформаторы до 16 МВА имеют естественное охлаждение, до 25кВА – бак гладкий, от 25 – 1600 кВА на баке имеются охладители в виде труб. При большей мощности на баке устанавливаются радиаторы из коллекторов с приваренными к ним трубами – до 16 МВа, до 8 МВа применяется дутье с помощью вентиляторов установленных между пучками трубок. Масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла (Д) применяется для более мощных трансформаторов. В этом случае в навесных охладителях из радиаторных труб помещают вентиляторы. Вентилятор засасывает воздух снизу и обдувает нагретую верхнюю часть труб. Пуск и останов вентиляторов осуществляется автоматически в зависимости от нагрузки и температуры нагрева масла. Трансформаторы с таким охлаждением могут работать при полностью отключенном дутье, если нагрузка не превышает 100% от номинальной, а температура верхних слоев масла не более 55 °С, а также независимо от нагрузки при отрицательных температурах окружающего воздуха и температуре масла не выше 45 °С (ПТЭ). Максимально допустимая температура масла в верхних слоях при работе трансформатора 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 80 000 кВА. Масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители (ДЦ) применяется для трансформаторов мощностью 63000 кВА и выше. Охладители состоят из тонких ребристых трубок, обдуваемых снаружи вентилятором. Электронасосы, встроенные в маслопроводы, создают непрерывную принудительную циркуляцию масла через охладители. Благодаря высокой скорости циркуляции масла, большой поверхности охлаждения и интенсивному дутью охладители обладают большой теплоотдачей и компактностью. Такая система охлаждения позволяет значительно уменьшить габаритные размеры трансформаторов. Охладители могут устанавливаться вместе с трансформатором на одном фундаменте или на отдельных фундаментах рядом с баком трансформатора. Масляноводяное охлаждение трансформаторов с принудительной циркуляцией масла (Ц) принципиально устроено так же, как охлаждение ДЦ, но в отличие от последнего охладители в этой системе 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 в этом случае должно превышать давление циркулирую-щей в них воды не менее чем на 0,02 МПа (2 Н/см2). Эта система охлаждения эффективна, но имеет довольно сложное конструктивное исполнение и поэтому применяется для мощных трансформаторов (160 MBА и более).