Устройство силового трансформатора

Устройство силовых масляных и сухих трансформаторов

Устройство сухих трансформаторов серии ТСЛ (с литой изоляцией)

Сухой трансформатор с литой изоляцией предназначен для эксплуатации в распределительных сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц на номинальное напряжение 6, 10, 20 и 35 кВ. Трансформаторы данного типа могут быть размещены в отдельных помещениях и в трансформаторных подстанциях: ТП, БКТП, КТП.

Конструктивные особенности сухого трансформатора

1. контактный вывод низкого напряжения;
2. устройство тепловой защиты;
3. строповочные отверстия;
4. обмотка низкого напряжения;
5. контактный вывод высокого напряжения;
6. соединительная шина;
7. отпайки РБВ;
8. контактная площадка заземления;
9. транспортные колеса;
10. табличка электрических характеристик трансформатора;
11. магнитопровод;
12. распорные клинья;
13. обмотка высокого напряжения;
14. нижняя ярмовая балка;
15. проушины для продольного и горизонтального перемещения.

Сухие трансформаторы с литой изоляцией производятся в двух исполнениях:

• открытого исполнения (без защитного кожуха, степень защиты IP00):
  
  
  
  
• защищенного исполнения (в металлическом кожухе, степень защиты IP31):
  

Силовые масляные понижающие трехфазные двухобмоточные трансформаторы общего назначения нормального конструктивного исполнения мощностью от 16 до 1000 кВА напряжением до 10 кВ предназначены для преобразования электроэнергии в сетях энергосистем и потребителей электроэнергии в условиях наружной или внутренней установки умеренного (от -45 °С до +45 °С) или холодного (от -60 °С до +40 °С) климата.

Конструктивные особенности сухого трансформатора

1. контактный вывод низкого напряжения;
2. устройство тепловой защиты;
3. строповочные отверстия;
4. обмотка низкого напряжения;
5. контактный вывод высокого напряжения;
6. соединительная шина;
7. отпайки РБВ;
8. контактная площадка заземления;
9. транспортные колеса;
10. табличка электрических характеристик трансформатора;
11. магнитопровод;
12. распорные клинья;
13. обмотка высокого напряжения;
14. нижняя ярмовая балка;
15. проушины для продольного и горизонтального перемещения.

Конструктивно типичный силовой трансформатор может содержать две, три или более обмоток, расположенных на броневом сердечнике из электротехнической стали, причем некоторые из обмоток низшего напряжения могут питаться параллельно (трансформатор с расщепленными обмотками).

Это удобно для повышения напряжения, получаемого одновременно с нескольких генераторов. Как правило, силовой трансформатор помещен в бак с трансформаторным маслом, а в случае особо мощных экземпляров добавляется система активного охлаждения.

Магнитопровод трансформатора производится по технологии Step Lap из листов кремнийсодержащей стали сориентированной структурой, изолированных минеральными окислами. Для повышения стойкости к агрессивным промышленным средам и тяжелым условиям эксплуатации магнитопровод покрыт слоем алкидной смолы.

Обмотка низкого напряжения изготавливается из алюминиевой или медной ленты (фольги), что гарантирует механическую прочность обмоток при температурных деформациях и аварийных токах короткого замыкания, многократно превышающих номинальный рабочий ток трансформатора. Это позволяет на порядок снизить потери на вихревые токи по сравнению с обычными обмотками. Такая технология упрощает конструкцию катушек, сокращает их общий объем и повышает коэффициент заполнения окна магнитной системы. При этом листовая форма обмотки улучшает теплопередачу и способствует снижению температуры наиболее нагретых точек. Класс нагревостойкости изоляции обмоток низкого напряжения – F (ГОСТ 8865-93).

Обмотка высокого напряжения выполняется из эмалированного алюминиевого или медного провода. Специально разработанная и защищенная патентом технология намотки обеспечивает низкий уровень напряжения между соседними проводниками благодаря линейному градиенту напряжения, направленному сверху вниз по обмотке. Это увеличивает последовательную емкость в обмотке и соответственно улучшает распределение импульсной волны. Незначительная разность потенциалов между соседними витками позволяет отказаться от межслойной изоляции, повышая тем самымкачество изоляционной заливки трансформатора и снижая его массу и габариты.

Литая изоляция обмотки высокого напряжения содержит следующие компоненты:

• эпоксидная смола на основе бифенола с вязкостью, обеспечивающей превосходную пропитку обмоток;
• ангидридный наполнитель, придающий изоляции упругость и полностью предотвращающий растрескивание;
• активный порошковый наполнитель, состоящий из кремнезема и тригидрата алюминия. Именно тригидрат алюминия Al(OH)3, от которого и исходит название марки Trihal, обеспечивает уникальные противопожарные свойства изоляции, благодаря химической реакции.

При воздействии на трансформатор открытого пламени на поверхности обмоток образуется отражающий огнеупорный экран из глинозема (окись алюминия), выделяется влага, образующая преграду из водяного пара. Кроме того, протекающая химическая реакция разложения тригидрата алюминия сопровождается активным поглощением энергии, поэтому температура обмоток поддерживается гораздо ниже точки воспламенения. В результате сочетания этих трех факторов происходит немедленное самогашение трансформатора.

В стержнях и ярмах магнитопровода для улучшения охлаждения могут быть выполнены охлаждающие воздушные каналы. Стяжка ярм производится ярмовыми балками посредством распорных клиньев , изолированных от активной стали магнитопровода. Магнитопровод электрически соединен с ярмовыми балками при помощи медных проводников.

Ярмовые балки имеют электрическое соединение с заземляющими зажимами, расположенными в нижней части трансформатора. Трансформатор имеет гладкие переставные катки для его перемещения в продольном и поперечном направлениях. Для перемещения трансформатора ролики должны быть сориентированы в направлении движения.

На верхних ярмовых балках трансформатора предусмотрены отверстия или проушины для его подъема . Прессовка обмоток трансформатора осуществляется при помощи эластичных распорок. Контактные выводы выполнены из медных или алюмининиевых с покрытим шин и закреплены на остове трансформатора при помощи угольников, скоб, изоляционных планок, опорных изоляторов.

Кожух трансформатора, изготовленного в защищенном исполнении, выполнен из стального каркаса, к которому крепятся стенки, крыша и дно. Стенки кожуха имеют вентиляционные отверстия. Кожух трансформатора выполнен со съемным панелями для технического обслуживания трансформатора.

На стороне высокого напряжения фазы обмоток высокого напряжения имеют регулировочные ответвления , соединения которых в соответствии с напряжением сети осуществляется при снятом напряжении.

Трансформатор имеет устройство контроля температуры с температурными датчиками. Оно представляет собой защитное устройство трехуровневого действия с по-фазным контролем (реле) и функцией автоматического управления вентиляторами. Устройство контроля температуры, при превышении номинальной температуры, подает сигнал на включение вентилятора, сигнал тревоги или сигнал на выключение трансформатора, в соответствии с установками устройства. К устройству подключаются три температурных датчика, цепи, которых непрерывно контролируются на отсутствие обрыва и короткого замыкания, предотвращая, таким образом, ошибочное срабатывание. Руководство по эксплуатации и паспорт устройства контроля температуры входят в комплект документации поставляемой с трансформатором. Для повышения мощности трансформатора при кратковременных перегрузках трансформатор по заказу комплектуется вентиляторами поперечно-проточного охлаждения, которые монтируются с обеих сторон трансформатора в нижней части обмоток трансформатора.

Вентиляторы автоматически управляются устройством для контроля температуры и не предназначены для длительного режима работы. По заказу, для защиты обмотки низкого напряжения от попадания на нее потенциала обмотки высокого напряжения может устанавливаться пробивной предохранитель. В случае срабатывания, предохранитель должен быть заменен.

Принудительная вентиляция сухих трансформаторов

Во избежание временных перегрузок из-за перегрева обмоток существует возможность установки принудительной вентиляции. Для трансформаторов открытого исполнения со степенью защиты IP00 и мощностью более 630 кВА данная опция позволяет достичь временного увеличения мощности на 25 %, без специальной модификации.

Однако, если требуется увеличение мощности, то необходимо учесть его влияние на следующее:

• сечение силовых кабелей и шин;
• номинальная мощность защищающего трансформатор выключателя;
• размеры вентиляционных отверстий в подстанции;
• срок службы вентиляторов, который обычно меньше срока службы трансформатора (3,5 года/30 лет).

Устройство масляных трансформаторов серии ТМГ (герметичные)

Трансформаторы силовые трехфазные мощностью до 4000 кВА устанавливаются на подстанциях и электростанциях. Более распространены трехфазные, поскольку потери получаются до 15% меньше, чем с тремя однофазными.

Конструктивные особенности масляного трансформатора

1. отверстия для катков нижний ярмовой балки;
2. зажим заземления;
3. гофры и бак трансформатора;
4. табличка (шильд);
5. маслоуказатель;
6. заливная горловина;
7. ввод высокого напряжения;
8. ввод низкого напряжения;
9. проушины для продольного и горизонтального перемещения.

Трансформаторы состоят из активной части, бака с радиаторами в виде гофр, крышки бака, расширительного бака (только ТМ и высоковольтные трансформаторы).

Магнитопровод стержневого типа, собран из пластин холоднокатаной электротехнической стали и стянут ярмовыми балками. Обмотки многослойные, цилиндрические, изготовлены из медного или алюминиевого провода или фольги. Отводы ВН выполнены проводом с усиленной бумажной изоляцией, отводы НН – в виде гибкой связи из многослойной медной или алюминиевой ленты.

Баки: для трансформаторов от 25 кВА до 2500 кВА могут быть как овальной, так и прямоугольной формы. Для увеличения поверхности охлаждения в трансформаторах мощностью 25 кВА – 2500 кВА применяются радиаторы или гофрированные баки, являющиеся одновременно стенками бака.

На крышке бака имеются две подъемные пластины с отверстиями для подъема трансформаторов. В верхней части по углам бака выполнены проушины для крепления транспортных растяжек. В нижней части бака имеется сливной патрубок, заглушенный пробкой или краном. Патрубок предназначен для отбора проб или слива трансформаторного масла.

Ко дну бака приварены опорные балки. На опорных балках имеются отверстия, предназначенные для установки колес для перемещения трансформатора или для фиксации трансформаторов при помощи анкерных болтов во время транспортировки или на месте их установки. К опорной балке приварена втулка 5 с резьбовым отверстием под болт М12, предназначенная для подсоединения заземляющего проводника.

Для доливки трансформаторного масла в трансформатор служит патрубок. Патрубок для отбора пробы и слива масла из бака пломбируется.

Паспортные данные трансформатора указаны в табличке закрепленной на передней части трансформатора

На крышке бака смонтированы:

• ручка переключателя ответвлений обмоток ВН;
• для контроля и сигнализации о предельных значениях температуры масла трансформаторы снабжаются биметаллическим термометром со встроенными электрическими сигнальными контактами;
• съемные вводы ВН и НН, допускающие замену изоляторов без подъема активной части;
• расширительный бак с указателем уровня масла и осушителем воздуха;
• газовое реле (у трансформаторов мощностью 1000 кВА и более или по требованию заказчика), вмонтированное в соединительный трубопровод между баком трансформаторов и расширительным баком;
• выхлопная труба для выброса газа в атмосферу в аварийных ситуациях (у трансформаторов мощностью 1000 кВА и более).

Активная часть трансформаторов: состоит из магнитопровода, изготовленного из холоднокатанной электротехнической стали, обмоток ВН и НН, а также переключателя ответвлений обмоток. Обмотки трансформаторов алюминиевые или медные .

При токе ввода 630 А и выше в верхней части токоведущего стержня крепится специальный контактный зажим с лопаткой, обеспечивающий соединение с плоской шины. Вводы ВН и НН расположены на крышке.

Маслорасширитель: обеспечивает наличие масла при всех режимах работы трансформатора и колебаниях температуры окружающей среды.

Воздухоосушитель: для защиты масла от воздействия наружного воздуха заполнен сорбентом, который поглощает поступающую в трансформатор влагу.

Конструктивно осушитель воздуха представляет собой устройство с масляным сифонным затвором. Осушитель через патрубок соединен с расширительным баком таким образом, что воздух в расширительный бак поступает только через засыпанный в осушитель силикагель КСКГ. Цилиндр из прозрачной пластмассы, расположенный в нижней части расширительного бака, заполняется индикаторным силикагелем через засыпную горловину в верхнем фланце. Заполненный силикагелем осушитель закрывается винтовой пробкой, имеющей уплотнительную прокладку. Трансформаторное масло заливается в стакан, образующий с нижним фланцем масляный сифонный затвор. Стакан фиксируется при помощи держателя. Сетка служит для предотвращения попадания гранул силикагеля в масляный сифонный затвор.

Нижний фланец осушителя крепится к верхнему фланцу при помощи стяжной шпильки, шплинта, заклепки пружинной шайбы, гайки и уплотняется при помощи прокладки.

Работоспособность осушителя воздуха в эксплуатации контролируется по окраске индикаторного силикагеля. Когда большая часть индикаторного силикагеля изменит свою первоначальную окраску, его необходимо заменить.

Маслоуказатель: установлен для контроля уровня масла, закрепленный на торце маслорасширителя, имеет три контрольные метки, которые соответствуют уровню масла в неработающем трансформаторе при различных температурах:

• 45 °С, +15 °С, +40 °С- при климатическом исполнении «У»;
• 60 °С, +15 °С, +40 °С- при климатическом исполнении «ХЛ».

Термометр: устанавливается по желанию Заказчика для измерения температуры верхних слоев масла в баке на крышке трансформатора ТМ. Термометрические сигнализаторы устанавливаются на трансформаторы мощностью ТМ/ТМГ-1600 кВА, ТМ/ТМГ-2500 кВА.

Катки: прикладываются по желанию Заказчика к трансформаторам ТМ и ТМГ мощностью от 25 кВА до 1000 кВА, которые служат для продольного и поперечного перемещения трансформаторов.