Что такое силовой трансформатор, его назначение и конструктивные особенности

Что такое силовой трансформатор и его назначение

Это устройство, которое преобразует амплитуду в переменное напряжение, оставляя частоту неизменной. Работа такого устройства основана на принципе электромагнитной индукции. Не будем отвлекаться на описание, всю подробную информацию можно найти на страницах нашего сайта.

Основная сфера применения ST связана с передачей и распределением электроэнергии, это упрощенно показано на рисунке ниже.

Схема передачи мощности

Как видно из рисунка, в цепи между генератором и потребителем может быть установлено несколько МТ. Первый повышает напряжение до 110 кВ (чем оно выше, тем меньше потери при передаче на большие расстояния) и подает в ЛЭП. В конце линии на районной подстанции устанавливается второй СМ, откуда он передается по земляному кабелю на трансформаторный пункт, от которого получают питание конечные потребители.

Трансформаторная точка

Принятые классификации

Учитывая значительный вес и габариты СТ, для упрощения ряда работ, связанных с техническим обслуживанием, транспортировкой и планировкой, эти агрегаты обычно делят на высшие группы. Ниже приведена таблица соответствия.

Таблица размеров ТТ:

Группа измерений	Минимальная мощность (кВА)	Максимальная мощность (кВ*А)	UMAX (кВ)
Я	10,0	100,0	35,0
II	160,0	630,0
III	1000,0	6300,0
IV-1	10000,0	40000,0
IV-2	6300,0	63000,0	110,0
В-1	100 000,0	250 000,0
В-2	10000,0	250 000,0	220,0-330,0
VI-1	250 000,0 и более	от 330.0 и выше
VI-2	без ограничения по току и напряжению

Силовой трансформатор из пятой габаритной группы ТРЦН-63000/220, масса ок. 130 тонн

Помимо общего распределения, ЗТ также классифицируют по следующим показателям:

• количество фаз (как правило, подстанции оснащаются трехфазными преобразователями);
• количество обмоток (две или три);
• функциональное назначение (уменьшение или увеличение амплитуды);
• исполнение (внутренняя или наружная установка);
• система отвода тепла (воздушная или масляная).

Переключающие устройства

Служат для ступенчатого изменения напряжения в определенных пределах и поддержания номинального напряжения на зажимах вторичной обмотки при изменении напряжения на первичной или вторичной обмотке. Для этого обмотки высоковольтных трансформаторов снабжены контрольными отводами, которые подключаются к выключателям.

Необходимость регулирования обусловлена ​​тем, что в электрических системах возможны различные отклонения от нормального режима электроснабжения, что приводит к неэкономичной работе приемников, преждевременному износу и сокращению срока службы.

Электрические лампы, радиолампы и телевизионные лампы особенно чувствительны к повышению напряжения: их срок службы значительно сокращается при систематическом повышении напряжения. В трансформаторах может быть два вида ступенчатого переключения: под нагрузкой — ступенчатое переключение под нагрузкой (регулирование под нагрузкой) и без нагрузки после отключения трансформатора — ПБВ (переключение без возбуждения). С помощью ПБВ и автоматических выключателей можно поддерживать во вторичных обмотках трансформаторов напряжение близкое к номинальному.

Коммутация осуществляется изменением числа витков регулировкой отвода обмотки, т.е изменением коэффициента трансформации, который показывает, во сколько раз напряжение обмотки ВН больше напряжения обмотки НН или во сколько раз число витков обмотки ВН больше числа витков обмотки НН. Пределы регулирования вторичных напряжений для разных трансформаторов разные: на ±10 % в 12 ступеней по 1,67 % или 16 ступеней по 1,25 % при использовании РПН под нагрузкой; с ±5% в четыре шага по 2,5% с использованием WSP.

Устройство и назначение бака

В него погружена активная часть, представляющая собой стальной бак овальной формы, заполненный трансформаторным маслом. Масло, являющееся хладагентом, отводит выделяющееся в обмотках и магнитопроводе тепло и отдает его в окружающую среду через стенки и крышку бака. Помимо охлаждения активной части трансформатора, масло увеличивает степень изоляции между токоведущими частями и заземленным баком.

Для увеличения охлаждающей поверхности трансформатора баки делают ребристыми, в них вваривают трубы или снабжают съемными радиаторами (только у трансформаторов мощностью до 25 кВА стенки баков гладкие). Радиаторы крепятся к стенкам бака патрубками со специальными радиаторными вентилями. В верхнем торце бака к стенкам приваривается каркас из уголковой или полосовой стали, к которому на маслостойких резиновых прокладках крепится крышка.

В нижней части бака на всех типах трансформаторов имеется кран для отбора проб и слива масла, а в нижней части (в трансформаторах мощностью выше 100 кВ-А) — пробка для слива отложений после слива масла через клапан. Второй клапан установлен на крышке бака, через который в него заливается масло. Оба крана одновременно служат для подключения к ним устройств очистки масла.

К днищу баков трансформаторов массой более 800 кг приваривается каретка с вращающимися роликами, конструкция крепления которых позволяет изменять направление движения трансформаторов с поперечного на продольное. На баке есть четыре проушины для подъема трансформатора.

Активная часть поднимается за скобы в верхних консолях магнитопровода. На крышке бака расположены заборник, расширитель и защитные устройства (выхлопной предохранительный патрубок, реле давления, газовый выключатель, защита от выброса). К стенкам бака приваривают подъемные крюки, крепят манометр (для трансформаторов мощностью более 1000 кВА) и устанавливают фильтры.

Схема трансформатора.

Расширитель

Расширитель имеет цилиндрическую форму, закреплен на кронштейне, установленном на крышке 6 трансформатора, и сообщен с баком трансформатора посредством трубопровода, не выступающего ниже внутренней поверхности крышки трансформатора и оканчивающегося внутри расширителя сверху его дно для предотвращения выпадения масла поступает в бак 1. Внутренняя поверхность расширителя имеет защитное покрытие, предохраняющее масло от контакта с металлической поверхностью, а расширитель от коррозии. В нижней части расширителя имеется пробка для слива масла из него.

Объем расширителя определяется таким образом, чтобы уровень масла оставался в его пределах как летом при 35 °С и полной нагрузке трансформатора, так и зимой при минимальной температуре масла и выключенном трансформаторе. Обычно объем расширителя составляет 11-12% от объема масла в баке трансформатора.

Для контроля уровня масла на боковой стенке расширителя установлен маслоуказатель, выполненный в виде стеклянной трубки в металлическом каркасе. Емкость расширителя должна обеспечивать постоянное наличие в нем масла при всех режимах работы трансформатора от выключенного состояния до номинальной нагрузки и при колебаниях температуры окружающей среды, а при допустимых перегрузках масло не должно выливаться.

Масляный трансформатор.

В герметичных маслонаполненных трансформаторах и трансформаторах с негорючим жидким диэлектриком поверхность масла защищают сухим азотом, а в заполненных совтолом-10 — сухим воздухом. Негерметичные масляные трансформаторы мощностью 160 кВА и более, у которых масло в расширителе контактирует с окружающим воздухом, имеют термосифонный или адсорбционный фильтр, а трансформаторы мощностью 1 мВ•А и более с естественным охлаждением масла и азотная подушка имеет термосифонный фильтр (кроме трансформаторов с жидким негорючим диэлектриком).

Трансформаторы масляные мощностью 1 мВ*А и более с расширителями снабжены защитным устройством, предотвращающим повреждение бака в случае резкого повышения внутреннего давления более 50 кПа. Устройства безопасности включают выхлопную трубу со стеклянной мембраной и реле давления. Масляные и жидкие диэлектрические трансформаторы с азотной подушкой без расширителя имеют реле давления, срабатывающее при повышении внутреннего давления выше 75 кПа.

Нижний конец выхлопной трубы соединяется с крышкой бака, а на верхний конец устанавливается тонкая стеклянная мембрана (от 2,5 до 4 мм) диаметром 150, 200 и 250 мм, которая при определенном давлении разрушается и выпускает газ и масло наружу до того, как бак деформируется.

Реле давления находится на внутренней стороне крышки трансформатора. Основными элементами являются ударный механизм и стеклянная мембрана. При достижении определенного давления в баке срабатывает механизм, разрывая мембрану и позволяя газам выйти.

Трансформаторы мощностью 1 мВ*А и более, с расширителем, питают газовым реле, реагирующим на повреждения внутри бака трансформатора (пробой электроизоляции, короткое замыкание в витке, локальный нагрев магнитопровода), сопровождающиеся газообразованием выброс или резкое увеличение скорости потока масла из бака в расширитель. Основные характеристики силовых масляных трансформаторов представлены в таблице ниже.

Основные характеристики силовых масляных трансформаторов.

Выделение газообразных продуктов происходит в результате пробоя масла и других изоляционных материалов под действием высоких температур, возникающих в месте повреждения. В основе этого явления лежит срабатывание газовой защиты трансформатора от внутренних повреждений, сопровождающееся выделением газов при протечках, утечках масла и попадании воздуха в бак.

Основным элементом этой защиты является газовое реле, обычно устанавливаемое на трубопровод, соединяющий расширитель с баком с уклоном к горизонтали от 2 до 4. Газовое реле имеет две пары контактов для сигнализации или отключения.

Здесь вы можете прочитать об устройстве силового трансформатора и области его применения.

Системы охлаждения масляных трансформаторов применяемые в отечественном трансформаторостроении

В настоящее время в отечественных масляных трансформаторах используются системы охлаждения, приведенные в таблице 1.

		Обозначение системы охлаждения
Циркуляция масла	Масляное охлаждение	по ГОСТу	согласно МЭК
Естественный	Природный воздух	М	НА
Естественный	Принудительный воздух	Д	ОНАФ
Принужденный	Природный воздух	МС	ОДНОГО
Принужденный	Принудительный воздух	ОКРУГ КОЛУМБИЯ	ОФАФ
Естественный	Принудительная вода	МБ	ОНВФ
Принужденный	Принудительная вода	С	ОФВФ
Принудительное направление	Принудительный воздух	НДЦ	ОДАФ
Принудительное направление	Принудительная вода	Северная Каролина	ОДВФ

Система охлаждения М

При таком типе охлаждения тепло, выделяющееся в активной части и элементах металлоконструкции трансформатора, передается путем естественной конвекции маслу, которое в свою очередь отдает его окружающему воздуху также путем естественной конвекции и излучения.

В трансформаторах небольшой мощности (до нескольких десятков кВ-А) теплоотводящая поверхность баков достаточна для отвода выделяющегося тепла при нормированном превышении температуры масла. В трансформаторах большей мощности ее необходимо искусственно увеличивать, применяя ребристые и трубчатые баки или баки с навесными или выносными радиаторами.

Система охлаждения Д

В трансформаторах мощностью более 6,3-10 МВ-А трудно разработать теплоотводящую поверхность бака до такой степени, чтобы она обеспечивала заданный уровень нагрева. Это становится понятным, если учесть, что по законам роста в ряду однотипных трансформаторов (т е таких, где соответствующие линейные размеры пропорциональны), при постоянной электромагнитной нагрузке (индукции в магнитопроводе и плотности тока в обмотках), потери растут пропорционально кубу линейных размеров, а поверхности охлаждения растут пропорционально квадрату этих размеров.

Поэтому необходимо принять дополнительные меры по улучшению охлаждения путем обдува радиаторов вентиляторами. Таким образом, коэффициент теплоотдачи и, следовательно, теплоотвод радиаторов увеличивается в 1,5–2 раза. При снижении температуры верхних слоев масла до 50С, если ток нагрузки меньше номинального, вентиляторы отключаются.

Система охлаждения МЦ

Данная система охлаждения редко используется в отечественной промышленности. При такой системе за счет принудительной циркуляции масла с помощью насоса достигается более равномерное распределение температуры масла по высоте бака трансформатора и снижение температуры верхних слоев масла.

Система охлаждения ДЦ

В трансформаторах мощностью около 100 МВ-А и более остаточные потери столь значительны, что для их устранения необходимо применять специальные масловоздушные охладители, обдуваемые вентиляторами и снабженные насосами для принудительной циркуляции масла. Для повышения эффективности обдува трубы в таких охладителях имеют сильно развитую ребристую наружную поверхность.

За счет принудительной циркуляции масла достигается более равномерное распределение температуры масла по высоте бака. Разница температуры масла вверху и внизу бака при этом составляет менее 10°С, а при естественной циркуляции достигает 20-30°С.

Выпускаемые в настоящее время отечественной промышленностью охладители имеют теплоотвод 160-180 кВт. При остановленной системе охлаждения трансформаторы можно оставлять включенными на очень короткое время, так как теплоотводящей поверхности бака недостаточно даже для устранения потерь холостого хода.

Недостатком такой системы охлаждения является то, что передача тепла от обмоток к маслу остается почти такой же, как и при естественной конвекции, так как принудительная циркуляция масла происходит только в области между наружной обмоткой и стенкой бака трансформатора.

Система охлаждения МБ.

В отечественной трансформаторной промышленности данная система охлаждения не получила широкого распространения. Для охлаждения масла используется вода, циркулирующая в трубах, расположенных в верхней части бака, в зоне наиболее горячего масла. Вода прокачивается по трубам с помощью насосов.

Система охлаждения Ц.

Эта высокоэффективная и компактная система охлаждения используется для мощных трансформаторов при наличии достаточного количества воды (гидроэлектростанции, очень мощные тепловые электростанции). Он позволяет отказаться от системы охлаждения постоянного тока, которая при очень большой мощности трансформаторов становится достаточно громоздкой.

Эта система охлаждения основана на применении масловодяных охладителей с гладкими или ребристыми трубками и движении воды по трубкам, а масла в межтрубном пространстве. Благодаря конструктивным мерам обеспечивается зигзагообразное движение масла в охладителе с поперечным обтеканием труб.

Большой теплосъем (до 1000 кВт и более) и малые габаритные размеры водомасляных охладителей достигаются за счет увеличения коэффициента теплоотдачи от стенки трубы при ее охлаждении водой. Когда эта система охлаждения отключена, как в системе постоянного тока, трансформаторы также могут работать в течение очень ограниченного времени. Недостаток этого: система охлаждения по интенсивности охлаждения обмоток такая же, как система охлаждения постоянного тока.

Системы охлаждения с направленной циркуляцией масла в обмотках НДЦ и НЦ

Улучшить охлаждение обмоток и одновременно обеспечить более равномерное распределение температуры в них можно, создав принудительную (направленную) циркуляцию масла в каналах охлаждения обмоток с требуемой скоростью, и обеспечивает необходимую температуру условия. Здесь возможны два варианта — с одноконтурной и двухконтурной схемой циркуляции масла.

В первом варианте масло, отбираемое из верхней части бака, проходит через масловоздушные или масловодяные охладители и подается в обмотки. Во втором варианте помимо контуров охлаждения масла, аналогичных системам постоянного тока или С, имеются независимые контуры охлаждения обмотки, а масло, забираемое насосом из верхней части бака, мимо охладителей подается в нижнюю часть бака и далее в контуры охлаждения обмотки. Второй вариант системы охлаждения несколько сложнее и дороже.

Такая система охлаждения позволяет при необходимости (например, в трансформаторах максимальной мощности) увеличить электромагнитные нагрузки, но усложняет конструкцию изоляции и обмоток, а также технологию сборки и испытаний трансформаторов (гидравлические испытания масляных циркуляционные контуры в обмотке необходимы). Поэтому такие системы применяются в отечественной трансформаторной промышленности для трансформаторов мощностью 400 Мбайт-А и выше.

Конструктивные особенности

Несмотря на разнообразие типов СТ, в их конструкцию всегда входят следующие обязательные элементы:

• выводы катушек высокого и низкого напряжения (ВН и НН), их обычно называют токоподводами;
• система отвода тепла;
• устройства, позволяющие регулировать рабочее напряжение;
• дополнительное оборудование для контроля работы и обслуживания агрегата.

На рисунке ниже показана типичная конструкция ТТ с масляной системой отвода тепла.

Конструкция силового трансформатора с масляным охлаждением

Обозначения:

• А — расширительный бачок, служит для выравнивания уровня масла при изменении объема из-за колебаний температуры.
• В — потребляемая мощность для ВН.
• C — вход для ДЧ.
• D — выключатель рабочего напряжения.
• Е – радиатор, представляет собой трубку, по которой циркулирует масло.
• F – корпус, так же играет роль маслобака.
• G и H — катушки ВН и НН.
• I — магнитопровод.

Теперь подробно рассмотрим назначение основных элементов конструкции.

Назначение силовых вводов

Этот конструктивный элемент необходим для подключения питания и нагрузки к СТ. Их расположение может быть как внутренним (закрытые клеммники), так и внешним. Обратите внимание, что первый вариант компоновки используется только в СТ с воздушной системой отвода тепла.

Между входом и корпусом обязательно должна быть изоляция, она может быть маслобарьерной, элегазовой, емкостно-проходной или из материалов, не проводящих электричество (фарфор, полимеры и т д).

Рис. 4. Фарфоровые изоляторы на вводах силового трансформатора

Читайте также: Принцип работы реле тока: устройство и назначение

Общие конструктивные сведения

Трансформатор включает в себя следующие основные элементы:

1. Бак трансформатора – выполняет функцию прямоугольного корпуса, в нем расположена активная часть. Остальные конструктивные элементы расположены на верхней крышке и на стенках бака.
2. Выводы обмоток с изоляторами выполняют функцию высоковольтных и низковольтных вводов.
3. Активная часть, состоящая из сердечника, обмоток ВН и НН с ответвлениями, изолированных вводов, выводов и регулятора ПБВ.
4. Контрольно-измерительные приборы и приборы: термометр, масломер, иногда манометр-вакуумметр и газовое реле, по отдельному требованию заказчика — контроль рабочего состояния трансформатора.
5. 5. Дополнительное оборудование: ручка выключателя обмотки (ПБВ), клапан сброса давления — защита и регулирование.

Конструктивные особенности трансформатора ТМГ

Рисунок 2 – Структурная схема и общий вид трансформатора ТМГ 63 – 630 кВА

Бак ТМГ — герметичный, без расширителя. Маслоуказатель расположен сбоку в верхней части, ближе к стороне 0,4 кВ.

На баке ТМГ установлен предохранительный клапан, срабатывающий при давлении газа более 30 кПа. В аварийном режиме клапан дегазирует.

Трансформатор ТМГ изначально изготавливается на заводе с защитой от перегрева. Термостойкие свойства закладываются в конструкцию в процессе производства, когда трансформатор заполняется под вакуумом дегазированным трансформаторным маслом. Эта операция предотвращает появление воздушных карманов, возникающих при выходе воздуха из растворенного в нем масла.

Конструктивные особенности трансформатора ТМ

Рисунок 3 – Структурная схема, чертеж внешнего вида трансформатора ТМ 1000 – 4000 кВА

Сверху на баке есть расширитель с:

• индикатор масла;
• сушка на воздухе;
• отверстие для заливки масла.

Расширительный бак с редукционным клапаном. При повышении давления, в аварийном режиме, газы прорывают защитную мембрану и выходят наружу. Для чего нужен расширитель?

Несмотря на то, что расширитель допускает взаимодействие масла с воздухом, решается проблема изменения объема трансформаторного масла под воздействием температуры. Расширитель служит для изменения давления внутри бака в результате процесса компенсации.

Необходимым и обязательным элементом трансформатора ТМ является осушитель воздуха. Представляет собой прозрачный резервуар с сорбентом, впитывающим влагу. В нормальном состоянии силикагель, которым обычно засыпают осушитель, имеет белый цвет с оранжевым оттенком.

Система охлаждения является важным элементом конструкции трансформатора, в нее входят:

1. Бак трансформатора с диэлектрическим маслом.
2. Расширительный бак.
3. Радиаторы на баке трансформатора.

Система отвода тепла

В процессе преобразования электроэнергии часть потерь выделяется в виде тепла, поэтому в любом ПТ всегда присутствует система отвода. Мощные агрегаты оснащаются для этого специальной двухконтурной системой, где масло охлаждается следующими способами:

• С помощью радиаторов (см. Е на рис. 4), обеспечивающих отвод тепла во вторичную или внешнюю среду.
• Корпус бака с рифленой поверхностью (используется в агрегатах малой мощности).
• Монтаж вентиляционного оборудования. Это решение позволяет увеличить производительность на четверть.
  Вентиляторы принудительного охлаждения CT
• Дополнительные системы водяного охлаждения. Это один из самых простых и эффективных способов распространения тепла.
• Использование специальных насосов, обеспечивающих циркуляцию масла в системе отвода тепла.

Устройства управления рабочим напряжением

В некоторых случаях возникает необходимость увеличения или уменьшения напряжения нагрузки СТ; для этой цели в большинстве конструкций предусмотрен специальный переключатель. По сути, он изменяет коэффициент трансформации, переключаясь на большее или меньшее количество витков в катушках.

Как правило, такие манипуляции проводят при снятой нагрузке, но есть устройства, позволяющие менять ТТ без отключения потребителей.

Виды дополнительного оборудования

Для обеспечения стабильной работы и технического обслуживания СТ в их конструкцию могут быть включены следующие устройства, именуемые навесным оборудованием или дополнительным оборудованием:

• Реле давления газа является системой защиты. Если ПТ работает ненормально, масло выходит из строя в результате большого выделения тепла. Этот процесс сопровождается выделением газа. При его быстром образовании срабатывает защита, отключающая устройство от тока и нагрузки. Если процесс газообразования продолжается медленно, включается предупреждение.
• Тепловые индикаторы показывают нагрев масла в различных узлах системы отвода тепла.
  Индикатор температуры масла
• Осушители. Применяются в системах отвода тепла негерметичного масла, препятствуя образованию водяного конденсата.
• Системы восстановления нефти.
• Датчики давления, если оно превышает определенный порог, автоматически включается устройство сброса для нормализации.
• Датчик уровня масла в системе отвода тепла.

Принятая маркировка

Буквенно-цифровые обозначения СТ производятся согласно рисунку ниже.

Маркировка силового трансформатора

Обозначения:

1. Указывает тип машины. Возможны варианты «А», «Л», «Е» или отсутствие символа, которые соответствуют автотрансформаторному, линейному или печному устройству. Отсутствие символа указывает на нормальный ST.
2. «О» или «Т» соответствует однофазному или трехфазному устройству.
3. Используемый вариант отвода тепла (для масляных систем), возможные варианты:

• М — принудительные системы не используются.
• D — осуществляется принудительная подача воздуха.
• DC — осуществляется принудительный обдув с ненаправленной циркуляцией.
• НК — водомасляное охлаждение с направленной циркуляцией.
• С — водомасляное охлаждение с ненаправленной циркуляцией.

1. Индикация мощности в кВА.
2. Допустимый уровень ВН (кВ).
3. Вариант исполнения (открытое или закрытое расположение, особые климатические условия и т д)

Различия между сухими и масляными трансформаторами

Поскольку масляные трансформаторы имеют некоторые ограничения по размещению и нюансы обслуживания, а также низкую пожаробезопасность, в последнее время все большую популярность приобретают модели сухих трансформаторов.

В сухом трансформаторе пространство между обмотками не заполнено жидким диэлектриком, как в масляном трансформаторе, а охлаждение обмоток и магнитопровода осуществляется с помощью воздуха, который циркулирует естественно (естественная циркуляция) или принудительно (принудительная циркуляция).

Кроме этого основного отличия, заявленного в названии устройств, эти силовые установки различаются еще по ряду параметров.

Во-первых, место установки. Если речь идет об устройствах масляного типа, то они устанавливаются снаружи. Сухой можно установить как снаружи, так и внутри. Так как сухие трансформаторные блоки можно устанавливать внутри помещений, они не требуют специальных помещений, что также отличает их от масляных.

Во-вторых, поскольку масляные приборы имеют высокую пожароопасность, они имеют категорию пожарной безопасности В1, т.е пожароопасные, а сухие — категорию Д, т.е безопасные.

В-третьих, если говорить о перегрузках, то масляные трансформаторы устойчивы как к тепловым перегрузкам, так и к перенапряжениям. Сухой – практически не обладает устойчивостью к перегрузкам.

В-четвертых, они разные в обслуживании. Устройства сухого типа подлежат только внешнему осмотру и очистке от пыли. В связи с высокой степенью риска нефтяное оборудование подлежит обязательному регулярному комплексному техническому обслуживанию, включающему анализ влажности и газосодержания масла.

Наконец, они различаются по продолжительности жизни. Сухие трансформаторы имеют срок службы 10–15 лет, что почти в два раза больше, чем у маслонаполненных трансформаторов, срок службы которых составляет 20–25 лет. Конечно, многое зависит от условий эксплуатации конкретного устройства, но именно такие условия эти устройства в среднем выдерживают.

Критерии выбора оборудования

Существует множество различных аспектов, которые необходимо учитывать при использовании силового оборудования. Так на выбор модели трансформатора влияют условия его потенциальной эксплуатации, а в частности:

• Область применения;
• Место установки;
• Суммарная мощность потребителей.

Рассмотрим детали выбора, уделите внимание каждой из них. Одним из основных параметров является размах. Ориентируясь на него, нужно определить такие характеристики, как:

1. Мощность, она должна соответствовать ожидаемым нагрузкам и позволять устройству справляться с перегрузками;
2. Возможность эксплуатации устройства с возрастающей нагрузкой;
3. Стоимость и срок службы.

Однако при выборе трансформатора необходимо уметь правильно определить основные параметры:

• Первичное и вторичное напряжение;
• Текущая частота;
• Фаза;
• Нагрузка;
• Способ размещения;
• Особенности проживания.

Но помимо всех перечисленных характеристик следует учитывать функциональность устройства, а также его прямое назначение.

Если предполагается подключение трансформатора к цепи измерительного прибора, используйте правильный тип устройства.

Для защиты от перенапряжения в сети выбирается устройство, не отличающееся высокой точностью, но обладающее необходимыми функциями. В последнее время наибольшей популярностью пользуются сухие трансформаторы, они часто используются вместо масляных трансформаторов и обладают целым рядом преимуществ.

И хотя основным назначением трансформаторов является увеличение или уменьшение тока, они широко используются в силовых цепях бытовых приборов. В этом случае обычно применяют устройства с несколькими обмотками.

Что касается масляных трансформаторов, то они используются в различных сферах человеческой деятельности.

Простому обывателю будет очень сложно учесть все факторы и не ошибиться. Поэтому лучший вариант – обратиться за помощью к профессионалам. Только они смогут подобрать оптимальную модель трансформатора с учетом особенностей вашего предприятия.

Релейная защита силового трансформатора

Особенности обслуживания

ПТ являются важными звеньями в схемах электропередачи, от них зависит работа всей системы. Для обеспечения надежности и бесперебойной работы этих устройств необходимо регулярное техническое обслуживание обученным персоналом с соответствующим допуском.

Если оборудование используется там, где предусмотрено присутствие штатного обслуживающего персонала, в его обязанности входят регулярные осмотры, в ходе которых снимаются показания приборов, характеризующие текущее состояние ПТ. Регламент требует проверки:

• Показания уровня масла в радиаторных системах.
• Состояние осушителя.
• Работа системы восстановления масла.
• Состояние внешнего покрытия устройства и его основных узлов.

При обнаружении отклонений от нормы, пятен, повреждений или других признаков, свидетельствующих о ненормальной работе контролируемых устройств, персонал должен принять меры, прописанные в инструкции.

Для автономного оборудования, эксплуатация которого не требует присутствия дежурного персонала, техосмотр предполагается проводить ежемесячно. Что касается очков-трансформеров, то для них эта норма снижена до полугода.

При недостатке масла в системе отвода тепла – долив, а при несоблюдении норм – полная замена. Определить необходимость замены масла можно по цвету.

Свидетельством ненормальной работы оборудования может быть повышение температуры в помещении подстанции. При обнаружении прямых или косвенных признаков ненормального функционирования СБ назначают внеплановый осмотр с проверкой общего состояния элементов средств защиты.

По правилам эксплуатации раз в год необходимо брать пробу масла на лабораторный анализ. Это же действие предписано при капитальном ремонте.

Кроме того, при обслуживании периодически необходимо регулировать рабочее напряжение. Необходимость в этом обусловлена ​​тем, что латунные и медные контакты со временем покрываются оксидной пленкой, что приводит к увеличению переходного сопротивления. Для предотвращения этого раз в полгода с ПТ снимают нагрузку и ток, после чего во всех положениях подключают регулятор напряжения. Процедуру рекомендуется повторить несколько раз, прежде чем вернуться в исходное положение.

Бак с арматурой

Бак трансформатора выполняет множество функций. Это, во-первых, механическая основа, на которой внутри и снаружи закреплены все элементы трансформатора; также имеется охлаждающий элемент, передающий тепловые потери в окружающий воздух, и масляный резервуар с достаточной плотностью масла. В прошлом производились гофрированные и трубчатые резервуары. Теперь все танки гладкие, овальные или прямоугольные. Резервуар состоит из обечайки 3, днища 4, рамы 2 и крышки 1 (см рис. 17) с отверстиями для болтового крепления к раме.

Рис. 17 — Основные части бака трансформатора

Крышка закрывает бак и одновременно является основанием для установки расширителя, вкладышей, приводов узлов сцепления, подъемных колец и других устройств (см рис. 18). Место соединения крышки с баком соединено уплотнительной резинкой, которая размещена на раме в выступе между выступающим концом обечайки и отверстиями в раме.

Под днищем установлены ролики для перемещения трансформаторов; на стенках бака устанавливаются крюки для подъема трансформатора; для крепления радиаторов и фильтров – коллекторы с фланцами; имеются вентили для заполнения трансформаторов маслом.

1 — фланец для соединения с расширителем, 2 — проушина, 3 — ввод ВН, 4 — выключатель, 5 — кран, 6 — термометр, 7 — предохранитель перегорания, 8 — ввод нейтрали НН, 9 — ввод линии НН, 10 — крышка , 11 — место расширения

Рис. 18 — Крышка трансформатора (вид сверху)

Расширитель служит для локализации (компенсации) колебаний уровня масла в трансформаторе при изменении температуры (см рис. 19). Кроме того, он уменьшает площадь контакта между воздухом и маслом и, таким образом, защищает масло от преждевременного окисления.

Объем расширителя подбирается таким образом, чтобы при всех режимах работы трансформатора от выключенного состояния до номинальной нагрузки и при изменении температуры окружающей среды от -45С до +45С в нем оставалось масло (обычно 8-10% объема масла в трансформаторе). На рис. 19 видно, что при нагреве масло из бака трансформатора вытесняется в расширитель через патрубок, соединяющий его с патрубком 7; когда температура падает, он возвращается в бак. На торцевой стенке корпуса расширителя 2 установлен маслоуказатель 1, на котором нанесены 3 деления с контрольными цифрами: -45, +15, +45.

Это означает, что в неработающем трансформаторе уровни масла, отмеченные делениями, должны соответствовать указанным температурам окружающего воздуха. Для сбора и удаления осадков и влаги со дна расширителя выполнен поддон 10 с отверстием, закрытым пробкой 9, служащий также для слива масла из расширителя. Изменение уровня масла в расширителе, а значит и объема, компенсируется атмосферным воздухом, поступающим в расширитель из окружающей среды через осушитель, соединенный с патрубком 6.

Отверстие с пробкой 5 предназначено для заполнения расширителя маслом, кольца 3 — для подъема, патрубок 4 — для соединения с предохранительной трубой. Для предотвращения попадания осадков в трансформатор снизу расширителя конец трубы 7 выступает внутрь расширителя на 50-60 мм. Расширитель устанавливается несколько выше уровня крышки 8 бака трансформатора с помощью опорных плит 12, приваренных к кронштейнам 11, прикрученным к крышке болтами.

Рис. 19 — Блок расширения

Термосифонный фильтр (рис. 20) служит для непрерывной регенерации масла при работе трансформатора и представляет собой металлическую емкость 4, заполненную силикагелем 3 и соединенную патрубками 6 и 7 с верхним и нижним патрубками бака. В него через воронку 5 засыпается силикагель, а через воронку 1 выливается отработанный силикагель. В воронках установлены металлические решетки с сетками для предотвращения попадания силикагеля в бак трансформатора.

Циркуляция масла через фильтр основана на конвекции из-за разницы температур между верхним и нижним слоями масла. На смачивание и необходимость замены сорбента или его восстановления указывает изменение окраски с синего на розовый индикаторный силикагель, залитый в прозрачный колпак осушителя воздуха. В современных трансформаторах осушитель воздуха встроен в расширитель.

Рис. 20 — Термосифонный фильтр

При работе трансформаторов тепло, выделяемое магнитной системой, обмотками и другими частями, подвергающимися воздействию тепла, передается маслу. Масло путем конвекции передает тепло стенкам бака, а стенки окружающему воздуху.

Каждый квадратный метр поверхности бака при естественной циркуляции масла способен рассеивать 400-450 Вт. Если тепловая нагрузка на поверхность бака больше, температура активной части и трансформатора может превысить допустимую температуру. В трансформаторах небольшой мощности (25-40 кВА) потери энергии сравнительно невелики; гладкой поверхности резервуара достаточно, чтобы удалить его.

В трансформаторах мощностью более 40 кВА применяются навесные радиаторы с овальными и круглыми трубами (см рис. 21). Они прикручены к патрубкам бака, уплотнены резиновыми прокладками. Радиаторы можно снимать или вваривать. Съемные радиаторы легче ремонтировать, но вибрации в уплотнителях часто становятся причиной течи масла.

1 — патрубок с фланцем, 2 — короб (коллектор), 3 — овальная труба, А — расстояние между центрами патрубков (основной присоединительный размер радиаторов)

Рис. 21 — Прямая труба двухрядного радиатора

Принцип работы

Работа СТ осуществляется по законам электротехники. ST ничем не отличается от обычного трансформатора. Ток, протекающий в первичной обмотке, изменяется во временном диапазоне с гармониками. Он создает мощный поток магнитных полей в магнитопроводах. Индукция пронизывает витки вторичной обмотки, создается электродвижущая сила.

Принцип работы трансформатора

Нагрузки снимаются с вводов вторичной обмотки на крыше трансформатора. Текущие параметры вторичной обмотки не поддерживаются выше расчетного значения. В таком состоянии электростанции работают несколько месяцев, долго. 1 Низкоамплитудный потенциал (6 — 10 кВ) преобразует электроэнергию в высокоамплитудный класс (35, 110, 220, 500, 1100 кВ).

В рабочем режиме СТ подключается к сборным шинам распределительного устройства, ЛЭП к нагрузке потребителей энергии. Без отбора мощности происходит увеличение частоты электрического тока. ТТ, работающие в группе, разгружены, близки к режиму холостого хода. При приеме тока потребителями частота электрического тока падает, трансформатор нагружается на 100 — 140 % мощности.

При стабилизации частоты 50+(0,5-1%) силовые установки переводятся на устойчивый номинальный режим работы. В период испытаний кратковременно включается для режимов короткого замыкания. Проверяется 99,99% электрических характеристик устройства, корректируются режимы работы.

Режим короткого замыкания

Трансформаторы бывают повышающие и понижающие, для определения этого нужно узнать коэффициент трансформации, с его помощью можно узнать какой именно трансформатор. Если коэффициент меньше 1, то трансформатор повышающий (это можно определить и по значениям, если во вторичной обмотке больше, чем в первичной, то такой повышающий) и наоборот, если К>1, то понижающий (если в первичной обмотке меньше витков, чем во вторичной).

Формула расчета коэффициента трансформации

куда:

• U1 и U2 — напряжения ВН и НН,
• N1 и N2 — количество витков в первичной и вторичной обмотках,
• I1 и I2 — ток в первичной и вторичной обмотках.