 |
Классификация трансформаторов. Основные параметры силового трансформатора.
|
|
|
|
Классификация трансформаторов. В зависимости от назначения трансформаторы разделяются на силовые общего применения и специализированные. Силовые трансформаторы общего применения используются в системах передачи и распределения электроэнергии в качестве повышающих или понижающих.
К специализированным трансформаторам относятся: силовые специального назначения (печные, выпрямительные, сварочные), автотрансформаторы, измерительные и испытательные трансформаторы, трансформаторы для преобразования частоты и т.д.
Трансформаторы разделяются на однофазные и многофазные, из послед-них наибольшее применение имеют трехфазные трансформаторы.
Кроме того трансформатор может быть двухобмоточным, если он имеет две обмотки, или многообмоточны м, если он имеет более двух обмоток на каждую фазу, к последним относится трехобмоточный трансформатор и трансформатор с расщепленными обмотками.
В зависимости от способа охлаждения трансформаторы разделяются на масляные, погруженные в масло, и сухие, охлаждаемые воздухом.
Конструкции трансформаторов. Электромагнитная система однофазного трансформатора показана на рис. 7.1. Трехфазный ток обычно преобразуют с помощью трехстержневых трехфазных трансформаторов, в которых первичная и вторичная обмотки каждой фазы расположены на общем стержне (рис. 7.2).
Рис. 7.2 Электромагнитная система трехфазного трансформатора
Устройство силового трехфазного масляного трансформатора показана на рис. 7.3, конструктивная схема – на рис. 7.4
Рис. 7.3 Конструкция силового трехфазного масляного трансформатора типа ТМ
1 – магнитопровод; 2 – обмотка НН; 3 – обмотка ВН; 4 – выводы обмотки ВН; 5 – выводы обмотки НН; 6 – трубчатый бак; 7 – кран для заполнения маслом; 8 – выхлопная труба для газов; 9 – газовые реле; 10 – расширитель масла; 11 – кран для спуска масла.
|
|
|
|
| Рис. 7.4 Конструктивная схема масляного трансформатора 1 - выхлопная труба; 2 - газовое реле; 3 - ввод НН; 4-ввод ВН; 5 - обмотки высшего и низшего напряжений; 6 - радиаторы системы охлаждения; 7 - магнитопровод; 8 - кран для слива масла; 9 - тележка с катками; 10 - бак; 11 - устройство регулирования под нагрузкой (РПН); 12-термосифонный фильтр; 13-воздухоосушитель; 14 - указатель уровня масла; 15 - расширитель; 16 - соединительная трубка |
Основными частями трансформатора являются его магнитопровод и обмотки (активная часть). Магнитопровод выполнен из отдельных листов электротехнической стали с толщиной листа 0,35 или 0,5 мм, изолированных друг от друга лаком с толщиной слоя 0,01 мм. Часть магнитопровода, на которой располагаются обмотки, называется стержнем. Стержни соединяются между собой ярмом. По способу соединения стержней с ярмами различают магнитопроводы стыковые и шихтованные. В стыковых магнитопроводах стержни и ярма собираются раздельно, а затем соединяются. При шихтовой сборке магнитопровода листы (полосы) собираются «внахлестку», что позво-ляет сделать воздушный зазор в месте стыка стержней и ярем минимальным, а значит и магнитное сопротивление магнитопровода, тем самым снижаются и магнитные потери в трансформаторе. Кроме того, механическая прочность шихтованного магнитопровода намного выше, чем у стыкового. Все это привело к тому, что шихтованные магнитопроводы получили наибольшее распространение при изготовлении трансформаторов.
Обмотки трансформаторов могут быть концентрическими и чередующимися. В первом случае обмотки НН и ВН выполняют в виде цилиндров и располагают на стержне концентрически одна относительно другой (рис.7.5,а), в некоторых случаях для уменьшения индуктивного сопротивления рассеяния обмоток применяют двойные концентрические обмотки (рис.7.5,б), в которых обмотку низшего напряжения делят на две части с одинаковым числом витков. Аналогично может быть выполнена обмотка высшего напряжения. Такое выполнение обмоток принято в большинстве силовых трансформаторов. Во втором случае обмотки ВН и НН выполняют в виде невысоких цилиндров с одинаковыми диаметрами и располагают на стержне одна над другой (рис.7.5,в). Применяется в основном для специальных электропечных трансформаторов, реже для сухих трансформаторов, т.к. обеспечивает лучшее охлаждение. Для проводников обмотки используют медь, алюминий.
|
|
|
Изоляция обмоток трансформатора от заземленных частей и друг от друга обеспечивается соответствующим выбором величины изоляционных промежутков, которые в масляных трансформаторах одновременно выполняют роль охлаждающих каналов. Чтобы предотвратить пробой изоляции при воздействии на обмотку импульсных перенапряжений, между обмотками дополнительно ставят жесткие бумажно-бакелитовые цилиндры или мягкие цилиндры из электроизоляционного картона.
Рис. 7.5. Обмотки трансформаторов:
а – концентрическая простая, б – концентрическая двойная, в – чередующаяся; 1 – стержень, 2 – обмотка ВН, 3 – обмотка НН, 4 и 5 – группы чередующихся обмоток
При этом (во избежание электрического разряда по поверхности цилиндров) они должны иметь по высоте большие размеры, чем обмотки. Между обмотками высшего напряжения различных фаз устанавливают междуфазную изоляционную перегородку. Для улучшения электрической изоляции токопроводящих частей и условий охлаждения трансформатора, его обмотки вместе с магнитопроводом, отводами и переключающими устройствами для регулирования напряжения, погружают в бак с трансформаторным маслом.
Расширитель трансформатора, соединенный с баком трубопроводом, служит для уменьшения площади соприкосновения масла с воздухом. Объем расширителя составляет 9... 10% объема масла в трансформаторе и системе охлаждения. Бак трансформатора полностью залит маслом, изменение объема которого при нагреве и охлаждении приводит к колебанию уровня масла в расширителе, при этом воздух вытесняется из расширителя или всасывается в него. Масло очень гигроскопично, и если расширитель непосредственно связан с атмосферой, то влага из воздуха поступает в масло, резко снижая его изоляционные свойства. Для предотвращения этого расширитель связан с окружающей средой через силикагелевый воздухоосушитель. Силикагель поглощает влагу из всасываемого воздуха. Силикагелевый фильтр полностью не осушает воздух, поэтому постепенно влажность воздуха в расширителе повышается. Для предотвращения этого применяют герметичные баки с газовой подушкой из инертного газа или свободное пространство в расширителе заполняют инертным газом (азотом). Возможно также применение специальной пленки-мембраны в расширителе на границе масло – воздух.
|
|
|
Выхлопная {предохранительная) труба на крышке бака защищает его от разрыва при интенсивном выделении газа во время крупных повреждений внутри трансформатора (короткого замыкания). Верхний конец выхлопной трубы герметично закрывается диафрагмой из тонкого стекла или медной фольги. При взрывоопасных выделениях газа диафрагма разрушается, давление в баке понижается, что и предохраняет его от деформации. Верхняя полость выхлопной трубы и воздушное пространство над поверхностью масла в расши-рителе соединены трубкой. Это необходимо для выравнивания давлений с обеих сторон диафрагмы при изменении объема масла в нормальных эксплуата-ционных условиях.
Вместо выхлопной трубы в настоящее время находят применение механические пружинные предохранительные клапаны, устанавливаемые на верхней части стенки трансформатора. Клапан срабатывает при повышении давления в баке до 80 кПа и закрывается при давлении ниже 35 кПа.
Маслоуказатель служит для контроля уровня масла в трансформаторе. В корпус маслоуказателя встроен также специальный герметичный контакт (геркон), подающий сигнал в случае недопустимого понижения уровня масла в трансформаторе.
Термосифонный фильтр крепится к баку трансформатора и заполняется силикагелем или другим веществом, поглощающим продукты окисления масла. При циркуляции масла через фильтр происходит непрерывная его регенерация.
|
|
|
Вводы трансформатора. Для вывода наружу концов от обмоток в трансформаторах, охлаждаемых маслом или негорючим жидким диэлектриком, используют проходные фарфоровые изоляторы, размещаемые на крышке или на стенке бака. Проходной изолятор вместе с токоведущим стержнем и крепежными деталями, называют вводом.
Вводы трансформаторов, устанавливаемых внутри помещений, имеют гладкую наружную поверхность, а вводы трансформаторов наружной установки, снабжают ребрами, число которых зависит от напряжения соответствующей обмотки трансформатора. При наличии ребер увеличивается расстояние между токоведущим стержнем и корпусом по поверхности изолятора и уменьшается вероятность поверхностного разряда во время дождя, при попадании на изолятор листьев и т. п.
Крепление ввода к крышке бака и токоведущего стержня в изоляторе должно быть маслоплотным, а применяемые уплотнения должны быть маслостойкими.
В системах электроснабжения применяются также и сухие трансформа-торы – трансформаторы с воздушной средой охлаждения. В этих трансформа-торах широко применяются изолирующие материалы повышенной нагрево-стойкости на основе кремнийорганических материалов (рис.7.6).
Рис. 7.6. Трехфазный сухой трансформатор 1000 кВ×А, 10 / 0,4 кВ
марки «ТРИАЛ».
С правового верхнего угла по часовой стрелке: выводы НН, магнитный сердечник, обмотка НН, обмотка ВН, зажим заземления, шина, отпайка для регулирования, выводы ВН, строповочные отверстия.
|
|
|
