Габариты трансформаторов

Эксплуатация трансформаторов и автотрансформаторов

Основные сведения

На электрических станциях и подстанциях в сетях переменной тока применяют трансформаторы, понижающие или повышающие напряжение. Их изготовляют двух- или трехобмоточным, одно- или трехфазными.

Трехфазные трансформаторы на 20—25% дешевле, обеспечивают снижение потерь энергии в них на 12-15%, их эксплуатация по сравнению с группой трех однофазных трансформаторов той же мощности значительно проще. Поэтому группу из трех однофазных трансформаторов используют только для мощных единиц, когда возникают затруднения с перевозкой трехфазных из-за большей массы и габаритов.

Трансформаторы изготовляют на все номинальные напряжения и мощности до 1000 MB • А. Трансформаторы мощностью 1,6 MB • А выполняют сухими открытыми (С), защищенными (СЗ) или герметическими (СГ), до 16 MB • А— с естественным масляным охлаждением (М), до 100 MB • А — с масляным охлаждением и дутьевыми вентиляторами (Д), от 63 MB • А и более — с масляным охлаждением и принудительной циркуляцией масла, а также дутьевым охлаждением масла (ДЦ). Более мощные трансформаторы имеют масляное охлаждение с принудительной циркуляцией масла через масловодяной охладитель.

В зависимости от мощности и напряжения трансформаторы распределены по габаритам на несколько групп (табл. 8).

Таблица 8.

Габариты трансформаторов

Трансформаторы имеют буквенное и цифровое обозначение. Буквы означают: первая — число фаз (0 — для однофазного, Т — для трехфазного) или наличие автотрансформаторной схемы (А — для автотрансформатора); вторая или две — вид охлаждения (С, М, Д, ДЦ); третья — число обмоток (Т — для трехобмоточных, Р — для расщепленных); первая цифра, стоящая после бук­венного обозначения, показывает номинальную мощность (кВ • А), вторая — напряжение обмоток" (кВ).

Для ограничения токов короткого замыкания и емкостных токов трансформаторы с первичными напряжениями 110 и 220 кВ имеют вторичные обмотки 6 и 10 кВ, выполняемые расщепленными на половинную мощность каждая.

Масло в трансформаторах служит в качестве изоляции, а так­же для охлаждения. Чтобы обеспечить постоянное заполнение бака маслом и уменьшить поверхность соприкосновения его с возду­хом в целях предохранения масла от окисления и увлажнения, применяют расширитель. У трансформаторов комплектных подстан­ций масло предохраняется от окисления благодаря полной герме­тизации бака и создания поверхностной__азотной__подушки.

Трансформаторы характеризуются номинальными напряжения­ми их обмоток. При работе трансформатора под нагрузкой и под­ведении к зажимам его первичной обмотки номинального напря­жения напряжение на зажимах вторичной обмотки меньше номи­нального на величину потери напряжения в трансформаторе. По номинальным напряжениям обмоток определяют коэффициент трансформации К_т, представляющий собой отношение номинальных на­пряжений обмоток высшего и низшего напряжений в двухобмоточном трансформаторе. Например, для трехфазного двухобмоточного трансформатора с номинальными напряжениями обмоток 35 и 6,6 кВ К_т=35/6,6 = 5,3.

Трехфазный силовой трансформатор с масляным охлаждением показан на рис. 61. Основными его элементами являются магнито-

провод 6 с обмотками 3 и бак 1с охлаждающими трубками 19 или радиаторами. Магнитопровод 6 набирается из листов специаль­ной электротехнической стали толщиной 0,35 мм. Для уменьшения потерь на вихревые токи листы стали перед сборкой изолируют лаком или теплостойкими покрытиями на основе жидкого стекла, либо путем специальной химической обработки поверхности стали добиваются получения на ней жаростойкого изоляционного слоя (при использовании холоднокатаной стали). Части магнитопровода собирают с помощью стяжных болтов и прессующих консолей в единую жесткую конструкцию. По конструкции магнитопроводы бывают стержневые и броневые.

Обмотки 3 трансформаторов выполняют из электролитической меди прямоугольного или круглого сечения, а также из алюминия.

Обмотки бывают цилиндрические и дисковые и отделяются от сер­дечника, друг от друга и Стенок бака цилиндрами из изолирующего материала.

Баки 1 для масляных трансформаторов выполняют из листовой стали с помощью сварки. Между съемной крышкой и баком поме­щают прокладку из маслоупорной резины, пробки; крышку крепят к баку болтами. В крышке бака устанавливают изоляторы 13 и 14, а на ней — расширитель 16 и выхлопную трубу 15. У более тяжелых трансформаторов разъем предусматривается внизу у осно­вания; съемную часть называют «колоколом».

Отечественные заводы выпускают сухие (без масла) трансфор­-
маторы напряжением до 15 кВ с естественным воздушным охлаж­
дением. Сухие трансформаторы мощностью до 1600 кВА, предна-
значенные для работы в закрытых помещениях, являются пожаро­-
безопасными и используются в установках с. н. электрических стан­-
ций и подстанций, на внутрицеховых трансформаторных подстан­-
циях промышленных предприятий.

Сухие трансформаторы по сравнению с масляными создают повышенный шум и боятся грозовых перенапряжений. Их можно устанавливать в сухих, непыльных помещениях с относительной влажностью не более 85%.

Допустимые нагрузки сухих трансформаторов определяются предельными температурами изоляции для классов А — 60°С, Е — 75, В — 80 и Н — 125°С, а нагрузки масляных трансформато­ров — предельными температурами верхних слоев масла в зависимости от способа охлаждения: М или Д — 95°С, ДЦ — 75 и Ц — 70°С.

Трансформаторы, заполненные негорючей жидкостью — совтолом, изготовляют мощностью до 2500 кВ • А. Из-за повышенной стоимости и токсичности совтола их применяют преимущественно на производствах, где установка сухих трансформаторов недопусти­ма по условиям среды, а масляных — по условиям пожарной безопасности. Сухие и совтоловые трансформаторы малой мощно­сти можно устанавливать непосредственно в производственных помещениях, а также в подвалах и на любом этаже зданий. По устройству автотрансформаторы отличаются от обычных трансформаторов тем, что их первичная и вторичная об­мотки не разобщены, а соединены электрически (рис. 62). Если к выводам А — х подводится напряжение U₁, между зажимами а — х снимается напряжение U_2. Вследствие прохождения во вто­ричной цепи разности токов значительно уменьшаются размеры основных частей и бака автотрансформатор.

У автотрансформаторов различают проходную и типовую мощ­ности. Проходной называют мощность S =IU, где, S — мощ­ность одной фазы, кВA; U —фазное напряжение, В; 1 — пер­вичный ток, А, проходящий по части обмотки А — а, содержащей w_x = w — w₂ витков

Типовой или расчетной мощностью автотрансформаторов называют часть проходной мощности, получаемую трансформацией при участии магнитного потока (электромагнитная мощность) и рав­ную и₂1^Г2- Типовая мощность зависит от соотношения первичного и вторичного напряжений, например при соотношении напряжений 220/110 кВ типовая мощность составляет 50%, при 400/220 кВ 45%, а при 400/110 кВ — 73% проходной мощности. Индуктивное сопротивление автотрансформаторов по_сравнению_с индуктив­ным сопротивлением трансформаторов при одинаковых мощностях и напряжениях меньше, вследствие чего меньше и потери напряжения в автотрансформаторах. Коэффициент полезного действия автотрансформаторов выше, чем трансформаторов.

К недостаткам автотрансформаторов относят возможность их ра­боты только в сетях с глухозаземленными нейтралями и увеличе­нием токов к. з. в связи с меньшим индуктивным сопротивлением.

При необходимости работы трансформаторов для связи между двумя сетями с заземленной нулевой точкой и при соотношении между напряжениями этих сетей, близком к 2 (например, 500 и 330 или 220 кВ, 330 или 220 кВ, 220 и 110 кВ), экономически целесообразно применять автотрансформаторы. В настоящее вре­мя автотрансформаторы широко используют в районных сетях.

Для питания потребителей или подключения генераторов авто­трансформаторы снабжают обычно третьей обмоткой напряже­нием 6, 10 или 35 кВ, соединяемой в треугольник.