 |
Трансформатор тока типа ТФН
|
|
|
|
Трансформатор тока - трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику тока.
Трансформаторы тока наружной установки типа ТФН с масляным заполнением применяются на напряжения 35-220 кВ. На более высокое напряжение изготавливают каскадные трансформаторы тока.
Фарфоровые трансформаторы тока достаточно надежны в работе, однако случались повреждения их, особенно в период резких изменений температуры окружающего воздуха. Фарфоровые трансформаторы тока требуют меньших эксплуатационных наблюдений.
Каскадный трансформатор тока типа ТФН-400 на 400 кв. Достоинства опорных фарфоровых трансформаторов тока заключаются в их небольших размерах, в значительной мощности вторичных обмоток, в высокой электродинамической и термической устойчивости.
Ввиду неодинаковых температурных коэффициентов расширения фарфора и металла, фарфор работает на расширение (скол) и разрушается. Для предупреждения аварий из-за повреждения фарфоровых трансформаторов тока необходимо установить за указанными трансформаторами тока более внимательный и частый надзор по сравнению с действующими нормами.
При таком выполнении армировки, которая производилась на заводах до 1949 г. (ввиду неодинаковых температурных коэффициентов расширения фарфора и металла), фарфор работает на расширение (скол) и разрушается. С целью предупреждения аварий из-за повреждения фарфоровых трансформаторов тока, Техническим управлением МЭС был выпущен противоаварийный циркуляр (№ 6/э, 1952 г.), которым предлагается установить за указанными трансформаторами тока более внимательный и частый надзор по сравнению с действующими нормами.
Испытательное напряжение поочередно прикладывается к обмотке высшего напряжения и к каждой обмотке низшего напряжения. При этом остальные (свободные) обмотки заземляются. Продолжительность приложения испытательного напряжения для фарфоровых трансформаторов тока составляет 1 мин, для маслонаполненных трансформаторов тока - 5 мин.
|
|
|
На рисунке - 2 показаны магнитопровод с обмотками (а) и внешний вид трансформатора типа ТФН-35 (б). Кольцевой магнитопровод 3 выполнен из ленточной стали. На нем навиты вторичные обмотки, изолированные вместе с сердечником кабельной бумагой 2, пропитанной маслом и покрывающей как вторичную так первичную обмотку 1. Обмотки помещены в фарфоровой корпус, заполненный маслом, скрепленный с цоколем 4. Верхняя часть фарфорового корпуса, являющаяся маслорасширителем, закрыта крышкой 8 с дыхательным клапаном 9, которая крепится к корпусу болтами 10. Первичная обмотка состоит из двух секций, выводы которых крепятся к зажимам 13 и 14, позволяющим соединять секции последовательно или параллельно и изменять тем самым номинальный первичный ток. Линейные выводы первичной обмотки 11 и 12 обозначаются Л1 и Л2, измерительные выводы вторичной обмотки 5 помещены в закрытой коробке 6 и обозначаются и И2. Цоколь 4 связан заземляющей шиной 7 с контуром заземления электроустановки.
Рисунок - 2
Трансформатор тока типа ТФН-35:
а - магнитопровод с обмотками; б - внешний вид
трансформатор электротехническая сталь медь
ЭТМ применяемые для изготовления данной конструкции
Медь
Свойства меди:
Температура плавления 1083 С
Плотность 8,94 Мг/М3
Удельная теплоёмкость 385 Дж/ (кг*К)
Теплопроводность 390 Вт/ (м*К)
Удельное сопротивление 0,017241 мкОм * м
Преимущества меди обеспечивающие ей широкое применение в качестве проводникового материала следующие:
. Малое удельное сопротивление (второе после серебра)
. Высокая механическая прочность
|
|
|
. неплохая коррозийная стойкость
. хорошая обрабатываемость
. относительная лёгкость пайки и сварки
Удельная проводимость меди, параметр весьма чувствительный к примесям. Твердую медь применяют там, где надо обеспечить особо высокую мех. прочность, твёрдость и сопротивляемость истиранию. Мягкую медь в виде проволок круглого и прямоугольного сечений применяют в качестве токопроводящих жил кабелей и обмоточных проводов, где важна гибкость и пластичность, а не прочность.
Медь является сравнительно дорогим и дефицитным материалом. Поэтому расходовать её надо весьма экономично. Медь как проводниковый материал всё чаще заменяется другими металлами в особенности алюминием. В отдельных случаях помимо чистой меди применяются её сплавы с оловом, кремнием, фосфором, бериллием, хромом, магнием, кадмием. Такие сплавы называются - бронз, и имеют значительно более высокие механические свойства, чем чистая медь. Предел прочности на растяжение таких сплавов может быть 800-1200 МПа и более. Бронзы широко применяются при изготовлении токопроводящих пружин и т.д.
Сталь
Это наиболее доступный и дешёвый материал, обладает высокой механической прочностью. Сталь это сплав железа с углеродом. Представляет собой большой интерес в качестве проводникового материала. Однако даже чистое железо имеет значительно более высокое по сравнению с медью и алюминием удельное сопротивление порядка 0,1 мкОм*м.
При переменном токе в стали, как в ферромагнитном материале заметно сказывается поверхностный эффект, поэтому сопротивление стальных проводов переменному току выше, чем постоянному. Кроме того появляются потери мощности на гистерезис.
В качестве проводникового материала обычно применяется мягкая сталь с содержанием углерода 0,1-0,15%, обладающая пределом прочности на растяжение 700-750 МПа, относительным удлинением при разрыве 5-8%, и удельной проводимостью в 6-7 раз меньшую, чем у меди. В таких случаях сталь применяется в качестве материала для проводов воздушных линий при малых мощностях.
Сталь как проводниковый материал используется также в виде шин, рельсов трамваев, электрических железных дорог и т.д. Обычная сталь обладает малой коррозийной стойкостью.
|
|
|
Электротехническая сталь
Электротехническая сталь - тонколистовая сталь, используемая при изготовлении шихтованных магнитопроводов электротехнического оборудования - электромагнитов, трансформаторов, генераторов, электродвигателей и так далее.
В зависимости от требуемых свойств, электротехническая сталь содержит различное количество кремния. В зависимости от технологии производства электротехнические стали разделяют на холоднокатаные (изотропные или анизотропные; количество кремния до 3,3%) и горячекатаные (изотропные; количество кремния до 4,5%). Нередко в качестве легирующей добавки в электротехнической стали может содержаться алюминий (до 0,5%). Иногда электротехнические стали условно разделяют на динамную (0,8-2,5% кремния) и трансформаторную (3-4,5% кремния).
Электротехническая сталь выпускается в виде листов (часто в рулонах) и узкой ленты толщиной 0,05-1 мм. Качество электротехнической стали характеризуется электромагнитными свойствами (удельными потерями, коэрцитивной силой и индукцией), изотропностью свойств (разницей в значениях свойств металла вдоль и поперёк направления прокатки), геометрическими размерами и качеством листов и полос, механическими свойствами, а также параметрами электроизоляционного покрытия.
Фарфор
Фарфор является одним из основных материалов изоляторного производства. Для изготовления фарфора применяют специальные сорта глин, минеральные кварцы и полевой шпат. Фарфор подвергается обжигу, чтобы улучшить его механические и электрические свойства.
Свойства фарфора:
Плотность 2,3-2,5 Мг/м3
Предел прочности при сжатии 400-700 МПа
Предел прочности при растяжении 45-70 МПа
Предел прочности при изгибе 80-150 МПа
Ударная вязкость фарфора 1,8-2,2 кДж/м2
Однако при повышении температуры электроизоляционные свойства фарфора резко ухудшаются.
Из фарфора изготавливают самые разнообразные изоляторы: линейные, подвесные, штыревые, станционные, опорные и проходные, аппаратные, установочные фарфоровые изделия.
|
|
|
Трансформаторное масло
Из всех жидких электроизоляционных материалов находит наибольшее применение в электротехнике. Его назначение двояко: во-первых, масло, заполняя поры в волокнистой изоляции, а также промежутки между проводами обмоток и между обмотками и баком трансформатора, значительно повышает электрическую прочность изоляции; во-вторых, оно улучшает отвод тепла, выделяемого за счет потерь в обмотках и сердечнике трансформатора. Лишь некоторые силовые и измерительные трансформаторы выполняются без заливки маслом ("сухие" трансформаторы). Еще одна важная область применения трансформаторного масла - масляные выключатели высокого напряжения. В этих аппаратах разрыв электрической дуги между расходящимися контактами выключателя происходит в масле или в находящихся под повышенным давлением газах, выделяемых маслом под действием высокой температуры дуги; это способствует охлаждению канала дуги и быстрому ее гашению. Трансформаторное масло применяется также для заливки маслонаполненных вводов, некоторых типов реакторов, реостатов и других электрических аппаратов.
Общие требования и свойства.
Электроизоляционные свойства масел определяются в основном тангенсом угла диэлектрических потерь. Диэлектрическая прочность трансформаторных масел в основном определяется наличием волокон и воды, поэтому механические примеси и вода в маслах должны полностью отсутствовать. Низкая температура застывания масел (-45°С и ниже) необходима для сохранения их подвижности в условиях низких температур. Для обеспечения эффективного отвода тепла трансформаторные масла должны обладать наименьшей вязкостью при температуре вспышки не ниже 95, 125, 135 и 150°С для разных марок.
Наиболее важное свойство трансформаторных масел - стабильность против окисления, т.е. способность масла сохранять параметры при длительной работе. Все сорта применяемых трансформаторных масел ингибированы антиокислительной присадкой - 2,6-дитретичным бутилпаракрезолом (известным также под названиями ионол, агидол-1 и др.). Эффективность присадки основана на ее способности взаимодействовать с активными пероксидными радикалами, которые образуются при цепной реакции окисления углеводородов и являются основными ее носителями.
Стандарт предусматривает три класса трансформаторных масел:
I - для южных районов (с температурой застывания не выше - 30°С),
II - для северных районов (с температурой застывания не выше - 45°С),
III - для арктических районов (с температурой застывания - 60°С).
Буква А в обозначении класса указывает на то, что масло содержит ингибитор окисления, отсутствие буквы означает, что масло не ингибировано.
|
|
|
Трансформаторные масла работают в сравнительно "мягких" условиях. Температура верхних слоев масла в трансформаторах при кратковременных перегрузках не должна превышать 95°С. Многие трансформаторы оборудованы пленочными диафрагмами или азотной защитой, изолирующими масло от кислорода воздуха. Образующиеся при окислении некоторые продукты (например, гидроперекиси, мыла металлов) являются сильными промоторами окисления масла. При удалении продуктов окисления срок службы масла увеличивается во много раз. Этой цели служат адсорберы, заполненные силикагелем, подключаемые к трансформаторам при эксплуатации. Срок службы трансформаторных масел в значительной мере зависит также от использования в оборудовании материалов, совместимых с маслом, т.е. не ускоряющих его старение и не содержащих нежелательных примесей. Для высококачественных сортов трансформаторных масел срок службы без замены может составлять 20-25 лет и более.
Бумага и картон
Важным преимуществом этих материалов является то, что они производятся из возобновляемого сырья, а именно из древесной массы. Технология приготовления состоит из варки щепы и опилок в щелочном растворе с добавками. Целлюлозные волокна разделяются, полученная пульпа загущается удалением некоторого количества воды, из нее удаляются металлические примеси. Затем следует прокатка между вальцами, при повышенных давлении и температуре. Чем выше плотность бумаги, тем выше как механическая, так и электрическая прочность бумаги. Самые тонкие и прочные бумаги используются для изготовления конденсаторов. Достаточно отметить, что плотность конденсаторных бумаг достигает 1.6 т/м3, т.е. более, чем в 1.5 раза превышает плотность воды. При этом электрическая прочность бумаги толщиной 10 мкм, пропитанной трансформаторным маслом, составляет до 10 МВ/см.
Электротехнический картон используется в качестве диэлектрических дистанциирующих прокладок, шайб, распорок, в качестве изоляции магнитопроводов, пазовой изоляции вращающихся машин и т.п. Картон, как правило, используется после пропитки трансформаторным маслом. Электрическая прочность пропитанного картона достигает 40-50 кВ/мм. Поскольку она выше прочности трансформаторного масла, для увеличения электрической прочности трансформаторов зачастую устраивают в среде масла специальные барьеры из картона. Маслобарьерная изоляция обычно имеет прочность Е=300-400 кВ/см. Недостатком картона является гигроскопичность, в результате попадания влаги уменьшается механическая прочность и, резко уменьшается электрическая прочность (в 4 и более раз).
Трансформаторная бумага
Трансформаторную бумагу получают из целлюлозы:
Целлюлоза ЭКБ ( ТУ 5411-002-00279143-94)
Варка осуществляется по температурному режиму, позволяющему получить целлюлозу с высокой степенью делигнификации и нормируемой сорностью. Применяется для изготовления кабельной бумаги и электроизоляционного тонкого картона марок ЭВ, ЭВС-ЭВТ, ЭВПМ для изоляции электроизделий, работающих в воздушной среде, используется для электроизоляционного картона, применяемого в трансформаторах и аппаратах с масляным заполнением, трансформаторной бумаги, многослойной кабельной на напряжение до 35 кВт.
Целлюлоза Э-2 ( ТУ 5411-003-00279143-94)
Варка производится по мягкому режиму с медленным подъемом температуры в котле, что позволяет получить полуфабрикат с высокими бумагообразующими свойствами.
Целлюлоза используется для производства конденсаторной бумаги вида КОН толщиной от 5 до 7 и от 9 до 30 микрон, трансформаторной бумаги марок ТВ-120, ТВУ-080, электролитической бумаги с малым содержанием токопроводящих включений КЭ-13, КЭ-15, КЭ-20, предназначенной для изготовления прокладок в высоковольтных оксидно-электрических конденсаторах и для работы в устройствах - накопителях электроэнергии, для конденсаторной бумаги высокой плотности для металлизации КОН Зм-8, КОН Зм-10, для малогабаритных металлобумажных конденсаторов, для импульсных конденсаторов.
Заключение
В ходе выполнения расчетно-графической работы, узнал для чего служат трансформаторы, выяснил принципы его работы, роль и структуру. Рассмотрел в работе основные материалы которые используется для постройки трансформатора.
Получил сведенья о электротехнических, механических, химических свойствах материалов. А также применение этих материалов в различных сферах электроэнергетики.
Список литературы
1. Л.Д. Рожкова, Л.К. Карнеева, Т.В. Чиркова "Электрооборудование электрических станций и подстанций", М.: Издательский центр "Академия", 2004.
. Н.П. Богородицкий, В.В. Пасынков, Б.М. Тареев "Электротехнические материалы", Издание шестое переработанное.Л., "Энергия", 1977.
. М.М. Кацман "Электрические машины", учебник для средних специальных учебных заведений. - М., "Высшая школа", 1983г.
|
|
|
