Конструктивне виконання силових трифазних трансформаторів

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Трансформатор - це електромагнітний статичний перетворювач електричної енергії, який має дві або більше індуктивно зв'язані обмотки і призначений для зміни напруги змінного струму. Трансформатори використовуються також для перетворення числа фаз і частоти. В сучасній електроенергетиці трансформатори використовуються на всіх стадіях виробництва, перетворення і використання електроенергії.

Принцип дії трансформатора базується на явищі електромагнітної індукції, яке було відкрите М. Фарадеєм в 1831 р.

При підключення первинної обмотки трансформатора до мережі з синусоїдальною напругою U1 в обмотці виникає струм І1, який створює синусоїдальний магнітний потік Ф, що замикається по магнітопроводу. Потік Ф індуктує е.р.с. як в первинній, так і у вторинній обмотці. При підключенні до вторинної обмотки навантаження, в цій обмотці виникає вторинний струм І2 і на затискачах встановлюється деяке значення напруги U2. Результуючий магнітний потік магнітопроводу Фс створюється струмами двох обмоток.

Найбільш розповсюдженим і важливим класом трансформаторів є силові трансформатори, призначені для перетворення енергії змінного струму в електричних мережах енергетичних систем (на електростанціях, підстанціях, промислових підприємствах, міських мережах, в сільському господарстві).

За конструкцією магнітопровода трансформатори підрозділяються на стрижньові і броньові.

Магнітопровод трансформатора служить для підсилення магнітного зв'язку між обмотками і є конструктивною основою для встановлення і кріплення обмоток, відводів і інших деталей трансформатора.

Стрижньовий тип магнітопроводу (рис. 1) характеризується тим, що ярма з'єднують кінці різних стрижнів та кожне ярмо розташовується тільки з боку торців стрижнів і обмоток трансформатора. При цьому по ярму проходить потік, що дорівнює потоку стрижня.

Рисунок 1 - Стрижньові магнітопроводи однофазного (а) та трифазного (б) трансформаторів 1 - стрижні; 2 - ярмо

Броньовий тип магнітопроводу (рис. 2) характеризується тим, що обидва кінці кожного стрижня з'єднані не менш ніж двома боковими ярмами, тобто ярма охоплюють не тільки торці обмоток, але і їх бокові сторони. При цьому по ярму проходить потік, що дорівнює половині потоку стрижня, отже, перетин ярма менше перетину стрижня в два рази.

Магнітопроводи силових трансформаторів мають пласку стрижньову структуру. Не зважаючи на наявність магнітної несиметрії фаз, цей тип магнітопроводу отримав найбільше розповсюдження внаслідок високої технологічності.

Рисунок 2 - Броньові магнітопроводи однофазного (а) та трифазного (б) трансформаторів

Рисунок 3 - Броньострижньові магнітопроводи однофазного та трифазного трансформаторів: 1 - стрижень; 2 - торцеве ярмо; 3 - бокове ярмо

В силових трансформаторах потужністю 100000 кВА та більше застосовують стрижньовий магнітопровід з розгалуженими ярмами, що має назву броньострижньового магнітопровода.

Обмотки є найважливішим елементом трансформатора. Вартість матеріалів та їх виготовлення складає приблизно 50% вартості трансформатора. Конструкції обмоток трансформаторів можуть суттєво розрізнятися в залежності від потужності і напруги. Факторами, що визначають конструктивне виконання обмотки, є число витків, перетин витка і клас напруги. Класом напруги обмотки трансформатора називають тривало допустиму робочу напругу. Клас збігається з номінальною напругою електричної мережі, до якої підключається обмотка. Класом напруги трансформатора вважається клас напруги обмотки ВН.

Циліндричні одно і двохшарові обмотки (рис. 4, а) використовують в якості обмоток НН при номінальних струмах до 800 А, багатошарові циліндричні обмотки (рис. 4, б) використовують в якості обмоток ВН (до 35 кВ), котушкові багатошарові циліндричні обмотки (рис. 4, в) розділяють по висоті на окремі багатошарові обмотки, виготовлені з круглого проводу. Гвинтові одно і багатоходові обмотки (рис. 4, г) виконують з декількох паралельних проводів, їх використовують в якості обмоток НН при струмах більше 300 А. Безперервні котушкові обмотки (рис. 4, д) складаються з послідовно з'єднаних дискових котушок, такі обмотки використовуються в якості обмоток ВН і НН внаслідок великої механічної міцності і надійності.

Рисунок 4 - Конструкції обмоток трансформаторів: а - циліндричні обмотки; б - багатошарові циліндричні обмотки; в - котушкова циліндрична обмотка; г - гвинтова обмотка; д - безперервна обмотка.

Розширювач призначений для компенсації коливань рівня масла в баку трансформатора при всіх можливих у експлуатації коливаннях температури та запобігає безпосередньому контакту масла з навколишнім повітрям.

Він встановлюється на всіх силових масляних трансформаторах класу напруги 5 кВ та потужністю 25 кВА та більше. Конструктивно розширювач представляє собою циліндричний бачок, що встановлюється горизонтально над кришкою бака трансформатора та з'єднаний з ним трубопроводом . Об'єм розширювача складає приблизно 10 % від об'єму масла в баку. Застосування розширювача дозволяє захистити масло від передчасного окислення, оскільки, по-перше, поверхня дотику (дзеркала) масла з повітрям в розширювачі значно менше ніж в баку трансформатора, по-друге, температура масла в розширювачі нижче ніж температура масла у верхньої частини трансформатора, і, по-третє, із-за відсутності циркуляції масла в розширювачі вода, що потрапляє в нього з повітря, та продукти окислення масла осаджуються у нижній частини розширювача та не потрапляють до баку трансформатора. Покажчик рівня масла (масловказівник) служить для контролю рівня масла в трансформаторі та встановлюється на торцевій частини з боку НН, а у трансформаторів без розширювача - на стінці бака в верхній його частини. На розширювачі або безпосередньо на масловказівнику наносяться три контрольні межі, що відповідають рівням масла при непрацюючому трансформатору при температурах масла - 450 С, + 150 С, + 400 С.

Термометр служить для контролю температури масла в верхніх шарах бака трансформатора та встановлюється на його кришці. В трансформаторах з потужністю до 630 встановлюють ртутні скляні термометри зі шкалою від 0 до 150 С. В трансформаторах з потужністю 1000 кВА та більше, а також в трансформаторах герметичного виконання потужністю 160 кВА та більше, для контролю температури масла на стінці бака встановлюють термометричні сигналізатори.

Очисник повітря служить для очистки від вологи та забруднення повітря, що потрапляє до трансформатора при температурних коливаннях рівня масла. В трансформаторах до 630 кВА включно, очисник повітря вбудовується безпосередньо у розширювач, а в трансформаторах потужністю 1000 кВА та більше встановлюється на розширювачі.

Термосифонний фільтр служить для безперервної автоматичної регенерації масла та встановлюється на силових трансформаторах потужністю 1000 кВА та більше. Термосифонний фільтр заповнюється силікагелем марки КСК.

Газове реле служить для захисту трансформатора від внутрішніх пошкоджень (витковому замикання в обмотках, пробою ізоляції, «пожежі в сталі» магнітопроводу та ін.).

Вихлопна (запобіжна) труба служить для запобігання руйнування бака трансформатора при внутрішніх пошкодженнях, що супроводжуються виникненням електричної дуги, великої кількості газу та різким підвищенням тиску усередині бака. Вихлопна труба встановлюється на трансформаторах потужністю 1000 кВА та більше.

Арматура бака призначена для заливу, відбору проби, спуску та фільтрації масла. До неї відносяться крани, вентилі, засувки та пробки та ін.

трансформатор електромагнітний термосифонний

Рисунок 5 - Будова трифазного масляного трансформатора середньої потужності: 1 - термометр; 2 - виводи обмотки ВН; 3 - виводи обмотки НН; 4, 6 - пробки для заливу масла; 5 - покажчик рівня масла; 7 - розширювач; 8 - магнітопровід; 9 - обмотка НН; 10 - обмотка ВН; 11 - пробка для спуску масла; 12 - бак для масла; 13 - радіаторні труби для охолодження масла

Структура умовного позначення трансформаторів:

Х ХХХ Х - ХХХХ ХХ Х - ХХХ 1 2 3 4 5 6 7

1 - кількість фаз і призначення трансформатора: О - однофазний трансформатор;

Т - трьохфазний трансформатор; А - автотрансформатор;

Р - трансформатор з розчепленою обмоткою НН; Э - трансформатор для дугових електропечей.

2 - умовне позначення видів охолодження трансформаторів (див. Таблицю 1)

3 - позначення особливостей виконання трансформаторів:

Т - триобмотковий. При відсутності знака - двохобмотковий; Н - трансформатор з РПН. При відсутності знака - з ПБВ;

З - трансформатор з захистом за допомогою азотної подушки без розширювача;

Л - трансформатор з литою ізоляцією;

Ф - трансформатор з боковим розташуванням вводів; С - трансформатор для власних потреб електростанції;

П - трансформатор для ліній передач постійного струму; В - трансформатор вибухобезпечний;

Ш - трансформатор для шахт;

М - трансформатор багатоцільового призначення для живлення кіл керування, місцевого освітлення і сигналізації станків, електроінструмента і автоматики.

4 - номінальна потужність трансформатора, кВА;

5 - клас напруги обмотки ВН, кВ;

6 - додаткові літерні позначення, які характеризують галузі використання спеціальних силових трансформаторів:

А - для частотно-регулюємого асинхронного електропривода; Б - для побутового обладнання;

В - для збуджувачів синхронних генераторів;

Г - для гальваностегії;

Ж - для електрифікованого залізничного транспорту;

И - для інверторних агрегатів тягових підстанцій залізниць; М - для підстанцій метрополітена;

Р - для перетворювачів, які працюють з перехресною схемою електроприводів постійного струму;

С - для частотнорегулюємого синхронного двигуна; ЭК - для електроприводів екскаваторів.

7 - кліматичне виконання (У; УХЛ; Т; О) і категорія розміщення (1, 2, 3, 4, 5)

Таблиця 1 - Умовне позначення виду систем охолодження трансформаторів

Приклади умовного позначення трансформаторів:

ТМ-250/10 - У1 - трьохфазний двохобмотковий трансформатор з природнім масляним охолодженням з ПБВ, номінальна потужність 250 кВА, класом напруги обмотки ВН - 10 кВ, для помірного клімату і встановлення на відкритому повітрі.

ТМН-630/35 - У1 - трьохфазний двохобмотковий трансформатор з природнім масляним охолодженням з РПН, номінальна потужність 630 кВА, класом напруги обмотки ВН - 35 кВ, для помірного клімату і встановлення на відкритому повітрі.

ТСЗ-100/10 - У3 - трьохфазний сухий трансформатор з природнім повітряним охолодженням при захищеному виконанні, двохобмотковий, номінальна потужність 100 кВА, класом напруги обмотки ВН - 10 кВ, для помірного клімату і встановлення в закритому приміщенні з природною вентиляцією.

Размещено на Allbest.ru