РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Учебное пособие
Рекомендовано Сибирским региональным отделением учебно-методического объединения по образованию в области энергетики и электротехники для межвузовского использования в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по направлению подготовки 650900 «Электроэнергетика»
Братск 2009
УДК 621.313
Сыровешкин, А.М. Расчет и конструирование силовых трансформаторов: учеб. пособие по курсовому проектированию / А.М. Сыровешкин, М.А. Федорова. – Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2009. – 226 с.
Учебное пособие содержит материалы дисциплин «Электромеханика» и «Электрические машины», необходимые для выполнения курсового проектирования по силовым трехфазным трансформаторам. Приведенные в нем методики и примеры расчетов систематизированы, а расчет основных параметров выполнен на ЭВМ.
Широко представлен справочный и иллюстративный материал.
Пособие предназначено для студентов специальностей 140211.65 «Электроснабжение», 140205.65 «Электроэнергетические системы и сети» и 140106.65 «Энергообеспечение предприятий» всех форм обучения.
Библиограф. 10. Ил. 51. Табл. 54.
Рецензенты: Г.Г. Константинов, профессор;
Ю.В. Коновалов, доцент
(Иркутский государственный технический ун-т);
Э.В. Владимиров, доцент
(Братский государственный университет)
© Сыровешкин А.М., Федорова М.А., 2009
© ГОУ ВПО «БрГУ», 2009
ВВЕДЕНИЕ
Силовые трансформаторы – это основные элементы систем электроснабжения. Они используются во всех отраслях экономики, включая промышленность, жилищно-коммунальное и сельское хозяйство, отдельные учреждения, организации. Надежность электроснабжения различных потребителей и экономичность работы электрооборудования во многом обусловлены правильным выбором типа и мощности силовых трансформаторов, потому более глубокое их изучение имеет первостепенное значение для студентов энергетического факультета. Этим определяется и тематика курсовых проектов, выполнение которых предусмотрено учебным планом специальности. Студентам предлагается рассчитать и сконструировать отдельные типы трансформаторов, отличающихся друг от друга мощностью, напряжением, системой охлаждения, способами регулирования напряжения (ПБВ или РПН) и условиями передачи энергии потребителям, поскольку все эти условия должны всесторонне учитываться проектировщиками трансформаторов. В то же время для правильного решения проблем, возникающих в процессе эксплуатации силовых трансформаторов, необходимо уметь рассчитать ряд их характеристик и параметров по заданным номинальным данным и основным геометрическим размерам активной части.
В курсовом проекте по расчету трансформатора обобщаются знания, полученные студентами при изучении курса «Электромеханики», и закрепляется умение применять их при решении реальных инженерных задач. При выполнении курсового проекта у студентов воспитываются навыки самостоятельной работы и самостоятельного принятия решений.
Курсовой проект должен быть оформлен в виде расчетно-пояснительной записки, объемом примерно 30…40 рукописных листов и графической части – два листа формата А1. На первом листе должно быть представлено: установка обмоток (вертикальный и горизонтальный разрезы, выявляющие осевое и радиальное строение обмоток ВН и НН); общий вид трансформатора; бак в разрезе с удалением передней стенки; крышка бака. Второй лист выполняется по заданию руководителя курсового проекта.
Конструкция трансформатора выполняется технологичной. Студент должен уметь разъяснить, какое назначение имеет та или иная сборочная единица или деталь, как собираются отдельные сборочные единицы и весь трансформатор в целом.
При расчете, конструировании и вычерчивании силового трансформатора студенты обязаны соблюдать все требования ГОСТов и нормалей. В первую очередь следующих:
ГОСТ 11677–83 – классификация трансформаторов;
ГОСТ 11677–85 – условные обозначения систем охлаждения трансформаторов и автотрансформаторов;
ГОСТ 11920–85Е – технические данные трансформаторов.
Основные элементы конструкции
объекта проектирования и применяемые материалы
Трансформатор высокого напряжения представляет собой сложное устройство, состоящее из большого числа конструктивных элементов, основными из которых являются: магнитная система (магнитопровод), обмотки, изоляция, выводы обмоток, бак, охлаждающее устройство, механизм регулирования напряжения, защитные и измерительные устройства (рис. В.1).
Конструктивной и механической основой трансформатора является магнитопровод, поскольку в магнитной системе трансформатора проходит магнитный поток. Магнитопровод выполнен из отдельных листов электротехнической стали, изолированных друг от друга. В настоящее время применяется холоднокатаная сталь марок 3404 и 3405 толщиной 0,30…0,35 мм, обладающая низкими удельными потерями при высокой магнитной индукции.
Магнитная система имеет определенную геометрическую форму (см. рис. В.1), предназначенную для локализации в ней основного магнитного поля трансформатора. Ее обычно разделяют на стержни и ярма.
Магнитная система в собранном виде с соединяющими ее деталями и ярмовыми балками образует остов трансформатора.
С обмотками, отводами, элементами переключающего устройства и деталями механического крепления остов трансформатора называют его активной частью.
Рис. В.1.Трехфазный двухобмоточный трансформатор
класса напряжения 110 кВ с расщепленными обмотками НН
и регулированием напряжения ВН под нагрузкой:
1 – ввод 110 кВ; 2 – ввод НН 10 кВ; 3 – крюк для подъема трансформатора;
4 – бак; 5 – радиатор; 6 – фильтр термосифонный; 7 – скоба для подъема домкратом; 8 – кран вертикальный для слива масла; 9 – вентилятор; 10 – каток;
11 – полубандажи стяжки ярма; 12 – вертикальная стяжная шпилька остова;
13 – ярмовая балка; 14 – устройство переключения ответвлений обмотки ВН;
15 – бандажи стяжки стержня; 16 – пластина с проушиной для подъема активной части; 17 – расширитель; 18 – маслоуказатель; 19 – предохранительная труба
Обмотка представляет собой совокупность витков, образующих электрическую цепь, в которой суммируются ЭДС, наведенные в витках, с целью получения высшего или низшего напряжения трансформатора. Из всех возможных групп соединений
трехфазных двухобмоточных трансформаторов согласно ГОСТ11677–85 стандартизованы только две группы: 0 и 11 – с выводом в случае необходимости нулевой точки звезды или зигзага (У/У – 0; У/Д – 11; У/Zн –11).
Обмотки, как правило, выполняют из медного или алюминиевого изолированного провода.
Электротехническая медь отличается высокой чистотой и качеством. Из всех проводниковых материалов, за исключением
серебра, она имеет самое низкое удельное электрическое сопротивление. Проволоку из мягкой (отожженной) меди (ПММ) применяют для изготовления обмоточных проводов, из твердой (ПМТ) – токопроводящих стержней, шин, прутков и проводов с большой механической прочностью.
Алюминий уступает меди в прочности и электропроводности, но его дешевизна, легкость и сравнительно низкое удельное электрическое сопротивление позволяют широко внедрять его в производство. За счет уменьшения массы и стоимости провода из алюминия удается компенсировать увеличение других затрат и общая стоимость трансформатора с алюминиевыми обмотками практически не отличается от стоимости эквивалентного трансформатора с медными обмотками.
Для обмоток применяют круглые и прямоугольные провода различных марок (ПБ, АПБ, АПБУ, АПБД, ПЭЛ, ПСД) [1].
В двухобмоточном трансформаторе различают обмотку высшего напряжения (ВН) и обмотку низшего (НН).
Для изготовления отводов применяют гибкие медные изолированные провода круглого сечения марки ПБОТ с бумажной изоляцией, медные и алюминиевые шины и прутки. По нагревостойкости изоляции данные провода относятся к классу А.
Для изоляции обмоточных проводов и отводов используют электроизоляционную бумагу и электроизоляционный картон, изготовленные из химически обработанной древесной целлюлозы на специальных бумагоделательных машинах. Они обладают высокой электрической и механической прочностью, а также высокой маслостойкостью при работе в горячем трансформаторном масле и относятся по нагревостойкости к классу А. Применяют следующие марки бумаги и электрокартона: ЭКТМ. КГ, АМ. СВН [1].
Главным изоляционным материалом является трансформаторное масло, которое представляет собой продукт перегонки нефти. В масляных трансформаторах применяют масло, выпускаемое, с добавкой антиокислительной присадки дибутилпаракрезола ДБК (от 0,1 до 0,5 %), которое изготовляют по специальным заказам.
К конструкционным относят материалы, применяемые для изготовления сборочных единиц и деталей, несущих механические нагрузки и скрепляющих отдельные части трансформаторов. Это черные (сталь, чугун) и цветные (латунь, бронза) металлы; пластмассы; бук; стеклянная бандажная лента ЛСБ-Т, пропитанная клеящим кремнийорганическим лаком; маслотепломорозостойкая резина МТМ и листовая рулонная резина и др.
Отводы служат для соединения обмоток с вводами и переключающим устройством, а переключающее устройство – для регулирования напряжения трансформатора.
Изоляция трансформатора очень важна, т.к. надежность работы трансформатора определяется в основном надежностью его изоляции. В масляных трансформаторах изоляцией является масло в сочетании с твердыми диэлектриками: бумагой, электрокартоном, гетинаксом.
Активную часть масляного трансформатора помещают в бак, заполняемый трансформаторным маслом или другим жидким диэлектриком, являющимся основной изолирующей средой и теплоносителем в системе охлаждения. Бак состоит из дна, стенки и крышки. Бак со съемной крышкой называют баком с верхним разъемом (обычно дно бака приварено к стенке); с разъемом вблизи дна (для отделения и подъема верхней части) – колокольным (обычно крышка приварена к стенке); бак с уплотнениями, исключающими сообщение между внутренним объемом и окружающим атмосферным воздухом, называют герметичным.
На стенках бака размещают охладители, приводной механизм, иногда контакторы переключающего устройства, а также термосифонный фильтр и коробки контактных соединений для приборов контроля и сигнализации. Крышку бака используют для установки вводов, расширителя и предохранительной трубы.
Вводы служат для присоединения обмоток трансформатора к сети, расширитель – для компенсации колебаний уровня масла в баке при изменениях нагрузки и температуры окружающей среды. Расширитель всегда размещают выше уровня крышки.
Для защиты масла в расширителе от увлажнения используют воздухоосушитель, представляющий собой сосуд (заполненный силикагелем), который сообщается, с одной стороны, с атмосферным воздухом, а с другой – с воздухом, заполняющим внутренний объем расширителя над «зеркалом» масла.
Для наблюдения за уровнем масла в расширителе применяют маслоуказатели либо со стеклянной трубкой или пластиной, либо стрелочный. В трубопровод расширителя помещают газовое реле, реагирующее на выделение газа при повреждении активной части трансформатора.
Предохранительная труба (иногда называемая выхлопной) – защитное устройство, предупреждающее повреждение бака при внезапном повышении внутреннего давления и представляющее собой стальной цилиндр, один конец которого сообщается с баком, а другой закрыт стеклянным диском.
Термосифонный фильтр крепится к баку трансформатора и заполняется силикагелем или другим веществом, поглощающим продукты окисления масла. При циркуляции за счет разности плотностей горячего и холодного масла происходит непрерывная его регенерация. Количество адсорбента, засыпаемого в термосифонный фильтр трансформатора, составляет около 1 % залитого в него масла.
В крышке устанавливают гильзы для датчиков термосигнализаторов, измеряющих температуру верхних слоев масла трансформатора. Термосигнализатор имеет электроконтактное устройство, которое включается при заранее заданной температуре. Контакты термосигнализатора включают сигнальную или иную цепь, предупреждая обслуживающий персонал о недопустимом повышении температуры масла в трансформаторе.
Регулятор напряжения РПН значительно более сложен, чем ПБВ. Он состоит из контакторов, переключателей и токоограничивающих сопротивлений. Регулятор напряжения, имеющий форму цилиндра, погружен внутрь бака.
Особенности трансформатора
как электрического аппарата
Главная особенность силовых трансформаторов – использование бумажно-масляной изоляции с охлаждением циркулирующим маслом в баке, защищенном от окружающего воздуха. Большие мощности трансформаторов и их классы напряжения определяют высокую степень использования активных материалов, способных выдерживать опасные тепловые воздействия и высокие напряженности электрического и магнитного полей, а также большие механические воздействия при КЗ в сети, от которых трансформатор, в отличие от генератора, не защищен предвключенным реактивным сопротивлением.
Отсюда при эксплуатации возникает необходимость учета неизбежного старения бумажной изоляции; жесткого контроля, ведущего к быстрому старению и нагреву изоляции; периодической подпрессовки обмоток; тщательного изолирования масла от воздействия окружающего воздуха (защита от увлажнения). И все это – при недоступности активной части трансформатора.
По основным видам конструкции (форме сердечника) трансформаторы делятся на стержневые (охватываемые обмоткой) и броневые (охватывающие обмотку). Трансформаторы броневого типа широко применяются за рубежом.
По видам изоляции и хладагента основную часть занимают силовые трансформаторы с бумажно-масляной изоляцией и охлаждением с естественной или принудительной направленной циркуляцией масла. Для размещения в пожароопасных зонах используют трансформаторы с полимерной (сухой) изоляцией и воздушным охлаждением, с элегазовой изоляцией.
ИЗОЛЯЦИЯ В ТРАНСФОРМАТОРАХ
1.1. Изоляция обмоток трансформаторов
класса напряжения до 35 кВ включительно
Главная изоляция. Рассмотрим конструкцию главной изоляции двух- и трехобмоточных трансформаторов с ПБВ (переключение без возбуждения) и РПН без выделенной регулировочной
обмотки (РО) (рис. 1.1 и 1.2), а также двухобмоточных трансформаторов с РПН и выделенной РО (рис. 1.3). Основные изоляционные расстояния приведены в табл. 1.1.
Таблица 1.1
Основные изоляционные расстояния двух- и трехобмоточных трансформаторов с РПН и ПБВ класса напряжения 35 кВ
| Изоляционный промежуток | Размеры, мм |
| Между обмотками ВН и НН или СН | |
| Между обмотками СН и НН | |
| Между обмотками НН и стержнем | См. табл. 1.2 |
| Между обмотками ВН и РО | |
| Между РО тонкого и грубого регулирования | 10…12 |
| От обмотки ВН до прессующего кольца или нижнего ярма | |
| От РО до прессующего кольца или нижнего ярма | |
| Между фазами |
Рис. 1.1 Строение главной изоляции трёхобмоточных трансформаторов
класса напряжения 35 кВ с ПБВ или РПН
без выделенной регулировочной обмотки
Рис. 1.2. Устройство главной изоляции двухобмоточных трансформаторов
класса напряжения 35 кВ с ПБВ или РПН
без выделенной регулировочной обмотки:
1 – изоляционный цилиндр; 2 – рейка; 3 – стальное прессующее кольцо;
4 – щиток, закрывающий прессующее кольцо; 5 – ярмовая изоляция;
6 – опорное кольцо из прессованного электрокартона; 7 – набор прокладок;
8 – щиток, закрывающий ярмо; 9 – междуфазный барьер
Продольная изоляция. Обмотки трансформаторов класса напряжения до 35 кВ включительно наматываются проводом с толщиной витковой изоляции 0,55 мм на две стороны с одинаковыми каналами между катушками шириной 4 мм (исключая регулировочную зону). В обмотках класса напряжения 35 кВ в начале и конце обмотки дополнительно предусматриваются по 3 канала по 6 мм.
Изоляцию регулировочной зоны в обмотках класса напряжения 35 кВ выполняют различной в зависимости от способа регулирования напряжения (РПН или ПБВ). В трансформаторах с ПБВ и РПН без выделенной регулировочной обмотки регулировочную зону располагают в середине высоты обмотки. При четном числе катушек в ступени регулирования (все отводы получаются только с наружной стороны – рис. 1.4, а и 1.5, а) регулировочные катушки имеют такую же толщину витковой изоляции, как и нормальные катушки, и между ними предусматриваются каналы по 4 мм. При числе витков в ступени регулирования, равном числу витков нормальной катушки или меньше его, регулировочные катушки сначала наматывают удвоенным числом параллельных проводов, а затем соединяют последовательно. В результате этого на каждую регулировочную ступень приходится по одной катушке (вернее, по две полукатушки), но оба отвода располагают на одной стороне обмотки (рис. 1.4, б и 1.5, б). Так как при описанном соединении обмоток удваивается напряжение между соседними витками одной катушки и соседними регулировочными катушками, то такие регулировочные катушки наматываются проводом с толщиной витковой изоляции 0,96 мм на две стороны и между регулировочными катушками и соседними с ними предусматриваются каналы шириной 6 мм.
В трансформаторах с ПБВ в середине высоты обмотки выполняют канал шириной 10 мм; в трансформаторах с РПН без выделенной регулировочной обмотки – три канала по 10 мм: между основной частью обмотки ВН и регулировочными обмотками, а также между РО тонкого и грубого регулирования.
В трансформаторах с выделенной регулировочной обмоткой регулировочные витки выносят в отдельные обмотки, расположенные концентрически вокруг обмотки высшего напряжения (рис. 1.3). Витковую изоляцию в обмотке грубого регулирования выполняют такой же, как в обмотке ВН, т.е. 0,55 мм на две стороны; в обмотке тонкого регулирования – 0,96 мм на две стороны.
Рис. 1.3. Устройство главной изоляции двухобмоточных трансформаторов класса напряжения 35 кВ с ПБВ или РПН
с выделенной регулировочной обмотки:
1 – изоляционный цилиндр; 2 – рейка; 3 – стальное прессующее кольцо;
4 – щиток, закрывающий прессующее кольцо; 5 – ярмовая изоляция;
6 – опорное кольцо из прессованного электрокартона; 7 – набор прокладок;
8 – отвод регулировочной обмотки; 9 – обмотка тонкого регулирования;
10 – обмотка грубого регулирования; 11 – кольцо из электрокартона;
12 – щиток, закрывающий ярмо; 13 – междуфазный барьер
Таблица 1.2
Изоляционные расстояния от стержня до внутренней обмотки
| Класс напряжения, кВ | Размеры, мм | |
| d0 | d1 | |
| До 10 включительно | ||
а б а б
| Рис. 1.4. Устройство продольной изоляции обмоткиВН трансформаторовкласса напряжения 35 кВ с ПБВ: а – при чётном числе катушек ступеней регулирования; б – при числе регулировочных ступеней тонкого регулирования | Рис. 1.5. Устройство продольной изоляции обмоткиВН трансформаторов класса напряжения 35 кВ с РПН без выделеннойрегулировочной обмотки: а – при чётном числе катушек ступеней тонкогорегулирования; б – при числе катушек,равном числу ступеней тонкого регулирования |
1.2. Изоляция обмоток трансформаторов
класса напряжения 110 кВ
Главная изоляция. Размеры основных изоляционных промежутков приведены в табл. 1.3. Рассмотрим конструкцию главной изоляции трансформаторов с ПБВ (рис.1.6); трехобмоточных трансформаторов с РПН и двухслойными обмотками грубого
и тонкого регулирования (рис. 1.8), а также изоляцию и поперечный разрез двухобмоточного трансформатора с РПН (рис. 1.7).
На рис. 1.6 и 1.7 условно отводы обмоток ВН, СН, НН показаны в одну сторону. В действительности отводы обмотки ВН выполняют на одну сторону, а обмоток СН и НН – на другую.
Таблица 1.3
Основные изоляционные расстояния двух- и трехобмоточных трансформаторов с РПН и ПБВ класса напряжения 110 кВ
| Изоляционный промежуток | Размеры, мм |
| Между обмотками ВН и НН или СН | |
| Между обмотками СН и НН | |
| Между обмоткой НН и стержнем | См.табл.1.2 |
| Между обмотками ВН и РО | |
| Между РО тонкого и грубого регулирования: | |
| для двухслойных регулировочных обмоток | |
| для однослойных регулировочных обмоток | |
| Между слоями двухслойных регулировочных обмоток | |
| От верхнего емкостного кольца обмотки ВН до прессующего кольца | |
| От обмоток ВН, СН, НН до нижнего ярма | |
| От РО до прессующего кольца | |
| От РО до нижнего ярма | |
| Между фазами для трансформаторов с ПБВ | |
| Между фазами для трансформаторов с РПН |
В трехобмоточных трансформаторах в промежутке между обмотками СН и НН устанавливают цилиндр толщиной 6 мм. Расстояние от него до обмоток делают различным в зависимости от расположения у стержня. Если у стержня находится обмотка НН с испытательным напряжением до 55 кВ включительно, то размер первого канала берут равным С 1 = 12 и С 2 = 20 мм (рис. 1.6 и рис. 1.7); при расположении у стержня обмотки СН с испытательным напряжением 85 кВ С 1 = 19 и С 2 = 13 мм. Больший из каналов используют для размещения отводов обмотки СН, поэтому он всегда примыкает к этой обмотке.
Рис. 1.6. Строение главной изоляции трёхобмоточных трансформаторов
класса напряжения 110 кВ с ПБВ:
1 – стальное прессующее кольцо; 2 – кольцо из электрокартона; 3 – ярмовая
изоляция; 4 – угловая изоляция; 5 – междуфазная перегородка; 6 – набор
прокладок; 7 – щиток, закрывающий ярмо; 8 – изоляционный цилиндр; 9 – рейка
Рис. 1.7. Строение изоляции и обмоток трёхфазных трансформаторов класса напряжения 110 кВ с РПН
без выделенной регулировочной обмотки:
1 – уравнительная изоляция; 2 – ярмовая изоляция из электроизоляционного
картона; 3 – опорное кольцо из электроизоляционного картона; 4 – обмотка НН;
5 – угловая изоляция; 6 – изоляционный цилиндр; 7 – обмотка ВН;
8 – изоляционный цилиндр; 9 – промежуток между изоляционными цилиндрами; 10 – емкостное кольцо; 11 – угловая изоляция; 12 – элиброизоляционная шайба;
13 – ярмовая изоляция; 14 – стальное прессующее кольцо
Продольная изоляция. Основные размеры продольной изоляции приведены в табл. 1.4. Трансформаторы с РПН и ПБВ имеют одинаковую конструкцию продольной изоляции, за исключением средней части обмотки ВН, где у трансформаторов с ПБВ располагается регулировочная зона. Толщина витковой изоляции во всех катушках обмотки составляет 1,35 мм на две стороны при ширине нормального масляного канала 6 мм. Продольная изоляция входной зоны (рис. 1.8) состоит из двух емкостных колец (ЕК1 и ЕК2), четырех катушек с дополнительной общей изоляцией толщиной от 2,0 до 3,5 мм на сторону и градации каналов. Размеры каналов постепенно увеличиваются от 6 до 10 мм в седьмом канале и затем постепенно убывают до 6 мм в 13-м канале. Емкостное кольцо в конце обмотки отсутствует. В обмотке ВН трансформаторов с РПН все каналы, кроме входной зоны, имеют одинаковую ширину 6 мм.
Таблица 1.4
Размеры витковой изоляции, каналов и изоляции отводов двух-
и трехобмоточных трансформаторов класса напряжения 110 кВ
| Класс напряжения отвода, кВ | Номинальный размер канала, мм | Толщина витковой изоляции на две стороны, мм | Номинальная толщина изоляции отвода на одну сторону, мм |
| НН и СН (класса 35 кВ) | 0,55 | ||
| ВН | 1,35 | ||
| РО тонкого регулирования | – | 2,96 | |
| РО грубого регулирования | – | 1,35 |
В трансформаторах с ПБВ в центре регулировочной зоны выполняют канал шириной 25 мм. Так как усиленный канал искажает распределение электрического поля, для его выравнивания 8 центральных катушек наматывают с различным уступом (см. рис. 1.3). Изоляцию обмоток НН и СН делают соответственно их классу напряжения (п.1.1) одинаково в трансформаторах с ПБВ и РПН.
Рис. 1.8. Строение главной изоляции трёхобмоточных трансформаторов класса
напряжения 110кВ с РПН и двухслойными регулировочными обмотками:
1 – стальное прессующее кольцо; 2 – кольцо из электрокартона;
3 – отвод обмотки НН; 4 – ярмовая изоляция; 5 – междуфазный барьер;
6 – отвод обмотки ВН; 7 – обмотка грубого регулирования; 8 – обмотка тонкого
регулирования; 9 – междуфазная перегородка; 10 – отвод регулировочной обмотки;
11 – уравнительная изоляция; 12 – набор прокладок
Рис. 1.9. Строение главной изоляции трёхобмоточных
трансформаторов класса напряжения 110 кВ
с РПН и однослойными регулировочными обмотками:
1 – стальное прессующее кольцо; 2 – кольцо из электрокартона; 3 – отвод обмотки НН; 4 – ярмовая изоляция; 5 – междуфазный барьер; 6 – отвод обмотки ВН;
7 – обмотка грубого регулирования; 8 – обмотка тонкого регулирования;
9 – междуфазная перегородка; 10 – отвод регулировочной обмотки;
11 – уравнительная изоляция; 12 – набор прокладок; 13 – полка ярмовой балки
Рис. 1.10. Строение главной изоляции двухобмоточного трансформатора
с РПН класса напряжения 110 кВ:
продольный разрез обмоток одного стержня
Рис. 1.11. Строение главной изоляции двухобмоточного трансформатора
с РПН класса напряжения 110 кВ:
поперечный разрез обмоток одного стержня
|
Рис. 1.12. Строение продольной изоляции входной зоны обмотки ВН
трансформаторов класса 110 кВ с ПБВ и РПН:
D – дополнительная изоляция на сторону в мм
1.3. Изоляция обмоток трансформаторов
класса напряжения 150 кВ
Главная изоляция. Основные изоляционные промежутки двух- и трехобмоточных трансформаторов приведены в табл. 1.5. Схемы регулирования и конструктивное устройство регулировочных обмоток такие же, как в трансформаторах класса напряжения 110 кВ (см. рис. 1.8). Рассмотрим конструкцию главной изоляции трансформаторов с РПН по схеме с реверсом регулировочной обмотки (рис. 1.14). Главная изоляция ВН, СН, НН в трансформаторах с ПБВ такая же, как в трансформаторах с РПН.
Таблица 1.5
Основные изоляционные расстояния
трехобмоточных трансформаторов класса напряжения 150 кВ
| Изоляционный промежуток | Размеры, мм |
| Между обмотками ВН и НН или СН | |
| Между обмотками СН и НН | |
| Между обмоткой НН и стержнем | См. табл.1.2 |
| Между обмотками ВН и РО | |
| Между РО тонкого и грубого регулирования: | |
| для двухслойных регулировочных обмоток | |
| для однослойных регулировочных обмоток | |
| Между слоями двухслойных регулировочных обмоток | |
| От верхнего емкостного кольца обмотки ВН до прессующего кольца | |
| От нижнего емкостного кольца обмотки ВН до нижнего ярма | |
| От РО до прессующего кольца | |
| От РО до нижнего ярма | |
| Между фазами для трансформаторов с ПБВ | |
| Между фазами для трансформаторов с РПН |
Междуфазная изоляция в трансформаторах с ПБВ конструктивно выполняется так же, как в трансформаторах 110 кВ (см. рис. 1.6), но расстояние между обмотками ВН увеличено с 60 до 75 мм (табл. 1.5).
Рис. 1.13. Устройство регулировочной зоны обмотки ВН трансформаторов класса напряжения 110 кВ с ПБВ:
1 – изоляционная шайба; 2 – уступ из полос электрокартона
Продольная изоляция. Продольная изоляция обмоток ВН двух- и трехобмоточных трансформаторов с РПН и ПБВ одинакова, за исключением средней части, где у трансформаторов с ПБВ располагается зона регулирования. Основные сведения о продольной изоляции приведены в табл. 1.5.
Таблица 1.6
Размеры витковой изоляции, каналов и изоляции отводов двух-
и трехобмоточных трансформаторов класса напряжения 150 кВ
| Обмотка | Номинальный размер канала, мм | Толщина витковой изоляции на две стороны, мм | Номинальная толщина изоляции отвода на одну сторону, мм |
| НН и СН (класса 35 кВ) | 0,55 | ||
| ВН | 6 (за исключением входной зоны) | 1,35 (1,92 во входной зоне) | |
| РО тонкого регулирования | – | 2,96 | |
| РО грубого регулирования | – | 1,92 |
Продольная изоляция входной зоны обмотки ВН (рис. 1.15) включает в себя 2 емкостных кольца и 6 входных катушек с усиленной витковой изоляцией толщиной 1,92 мм на две стороны, намотанных с различным уступом от внутренней поверхности для увеличения электрической прочности на краю обмотки. С целью увеличения импульсной прочности применяют градацию каналов: размеры каналов плавно увеличиваются с 6 мм в начале обмотки до 10 мм в шестом канале, затем убывают до номинальной величины 6 мм в 12-м канале, после чего идет зона нормальных каналов. В конце обмотки имеется третье емкостное кольцо. Толщина витковой изоляции в шести входных катушках берется 1,92 мм, в остальных – 1,35 мм на две стороны.
Трансформаторы с ПБВ имеют конструкцию регулировочной зоны такую же, как в трансформаторах класса напряжения 110 кВ с ПБВ (см. рис. 1.6, 1.13), но размер усиленного канала в середине регулировочной зоны увеличивается до 30 мм, а толщина шайбы из электрокартона – до 6 мм. Изоляция обмоток НН и СН выполнена соответственно их классу напряжения (табл. 1.3) независимо от способа регулирования напряжения в обмотке класса 150 кВ.
Рис. 1.14. Усройство главной изоляции трёхобмоточных трансформаторов
с РПН класса напряжения 110 кВ:
1 – стальное прессующее кольцо; 2 – кольцо из электрокартона;
3 – ярмовая изоляция; 4 – междуфазный барьер; 5 – шайба с П-образными
прокладками; 6 – отвод обмотки ВН; 7 – междуфазная перегородка;
8 – регулировочная обмотка; 9 – уравнительная изоляция;
10 – полка ярмовой балки; 11 – набор прокладок из электрокартона
Рис. 1.15. Устройство продольной изоляции обмотки ВН
трансформаторов с РПН класса напряжения 150 кВ
(дополнительная изоляция на сторону D = 8 мм)