Transformatory_ustroystvo

Рис. 1.19 Переключатель ответвлений ламельный	Рис. 1.20 Переключатель ответвлений сег-	1 - бумажно-бакелитовая трубка; 2 - неподвижный
1, 9, 18, 26 - шайбы; 2 - винт; 3 - втулка; 4 - саль-	ментный	контакт: 3 - подвижный контакт; 4 - пружина; 5 -
никовая набивка; 5 - гайка сальника; 6 - гайка		болт; 6 - рейка; 7 - винт; 8 - держатель; 9 - колпак;
фланца; 7 - болт; 8 - колпак; 10 - фланец; 11 и 12	а - внешний вид, б - схема контактов	10 - указатель ступеней; 11 - фиксатор; 12 - шестер-
- прокладки; 13, 21 - колпаки; 14 - корпус пере-	1 - неподвижные контакты; 2 - цилиндр; 3 -	ня; 13, 15 - валы; 14 - бумажно-бакелитовая трубка;
ключателя; 15 - неподвижный контакт; 16 - пру-	коленчатый вал; 4 - подвижные контакты; 5 -	16, 19 - втулки; 17 - сальниковая набивка; 18, 21 -
жинная шайба; 17 - гайка; 19 - звезда; 20 - пру-	приводной вал; 6 - фланец; 7 - колпак; 8 - сто-	гайки; 20, 22 - винты; 23 - кольцо
жина; 22 - диск; 23 - контргайка; 24 - шплинт; 25	порный болт; 9 - стрелка; 10 - ось
– вал.		Рис.1.21 Переключатель ответвлений реечный

Переключатель ответвлений трансформатора. Все трансформаторы для распределитель-

ных сетей имеют устройства переключения ответвлений обмоток: либо под нагрузкой (устройства РПН), либо без возбуждения (устройства ПБВ). Устройства РПН для трансформаторов I-II габаритов практически не применяются. Устройства ПБВ применяются на стороне ВН для регулирования напряжения в диапазоне ±5% номинального значения. Устройство состоит из переключателя ответвлений, расположенного внутри трансформатора, на ярмовой балке магнитопровода или под крышкой бака, и ручного привода, выведенного наружу, на крышку бака. Переключатели ответвлений выполняют на три или на пять ступеней регулирования: «номинал» и два крайних положения или «номинал» и ±2х2,5%. На трансформаторах, выпущенных в разное время разными заводами, могут встретиться самые различные переключатели ответвлений. Это как «нулевые» так и строенные трехфазные системы. На рисунках 1.19-1.21 показаны наиболее распространенные переключатели трансформаторов I-II габаритов: ламельный «нулевой», сегментный «нулевой» и реечный строенный.

Защитные и контрольно-измерительные устройства - несложные, но весьма ответствен-

ные; от их исправности зависят надежность работы трансформатора и безопасность людей, находящихся в непосредственной близости от подстанции.

Газовое реле защищает трансформатор при внутренних повреждениях, связанных с выделением газа, а также при утечке масла из-за неплотности. Повреждениями могут быть: разложение изолирующих материалов под воздействием повышенной температуры отдельных мест; замыкание параллельных проводов или витков в обмотках; некачественное соединение отводов; пробой изоляции; неисправность в магнитной системе.

Реле встраивают в рассечку трубы, соединяющей бак трансформатора с расширителем. При понижении уровня масла в трансформаторе, попадании в реле газа или выбросе масла через него в расширитель под большим давлением газов, реле срабатывает – замыкает контакты цепи сигнализации или отключения трансформатора. Таким образом, газовое реле предохраняет трансформатор от разрушения; анализ газа, взятого из реле, позволяет судить о характере повреждения. В трансформаторах применяют газовое реле двух типов – поплавковое и чашечное.

Работа поплавкого реле основана на всплывании и опускании металлических поплавков, чашечного – на всплывании и погружении чашечек с маслом; всплытие или погружение поплавков (чашечек) сопровождается размыканием или замыканием контактов цепей тока, работающих на сигнал или отключение трансформатора. В настоящее время наибольшее распространение получили поплавковые газовые реле Бухгольца.

Рис. 1.22 Газовое реле Бухгольца 1 – корпус, 6 – крышка, 13 – реагирующие элементы, 14 – штуцер, 15 – магнитоуправляемые

контакты «герконы», 16 - поплавки

Повреждение внутри трансформатора, сопровождаемое электрической дугой, приводит к интенсивному разложению масла с образованием большого количества газа и, как следствие, резкому повышению давления внутри бака, при этом может разорваться бак и возникнуть пожар. Для

локализации давления внутри бака устанавливают выхлопную трубу. При повышении давления внутри бака стекло лопается и газы вместе с маслом выбрасываются наружу.

При повреждении внутри трансформатора, например пробое изоляции между обмотками или отводами, цепь обмотки ВН (1) может соединиться с токоведущей частью обмотки НН (2), при этом сторона низшего напряжения окажется под высоким напряжением, опасным для обслуживающего персонала и аппаратуры. Во избежание появления высокого потенциала на стороне НН у трансформаторов устанавливают пробивной предохранитель. При появлении на стороне НН опасного напряжения воздушные промежутки слюдяной прокладки пробиваются образовавшейся электрической дугой, обмотка НН соединяется с землей и таким образом приобретает потенциал, равный 0.

	Рис. 1.24 Пробивной предохранитель
	1 - обмотка ВН; 2 - обмотка НН; 3 -
	болт крепления крышки бака; 4 - пе-
	ремычка; 5 - скоба; 6 - верхняя часть
Рис. 1.23 Выхлопная труба: а – общий вид, б – устройство	контактной головки; 7 - цокольный
диафрагмы	контакт; 8 - слюдяная прокладка с ис-
1 – фланец крепления к крышке бака трансформатора, 2 –	кровыми промежутками; 9 - нижняя
корпус, 3 – диафрагма, 4 – болты, 5 – фланец для подсое-	часть контактной головки; 10 - цен-
динения тубы к верхней части расширителя, 6 – стеклян-	тральный контакт; 11 - нулевой ввод;
ный диск, 7,8,9 – фланцы крепления, 10, 11 – прокладки	12 - стенка бака; 13 - заземление бака

Маслоуказатель (см. рисунок 1.25) у современных трансформаторов выполнен почти заподлицо со съемным дном расширителя. На масломерном стекле или на дне расширителя имеются три риски, соответствующие нормальному уровню масла в расширителе (при +15° С), минимальному (при -45° С) и максимальному (при +40° С). У трансформаторов старых выпусков маслоуказатели делались трубчатые. Риски на дне расширителя соответствовали другим минимальному и максимальному значениям температуры: -35 и +35° С.

Термометр, показывающий температуру масла под крышкой трансформатора, устанавливают в специальной гильзе, пропущенной через крышку внутрь бака. Дно гильзы завальцовывают. Ранее допускалось применение ртутных термометров. Однако в связи со случаями их поломки и попаданием ртути внутрь бака на токоведущие части, что являлось причиной аварий трансформаторов, в настоящее время применяют только спиртовые термометры или электронные датчики.

Принцип действия манометрического термометра основан на зависимости давления насыщенных паров заполнителя термосистемы (капилляра, баллона) от измеряемой температуры среды (масла). При повышении температуры давление паров в термобаллоне 5, соединенном с корпусом 1 капиллярной трубкой 4 увеличивается, при этом специальное устройство в корпусе термосигнализатора действует на стрелку, которая показывает на шкале температуру масла. При достижении предельно допустимой температуры контактная система замыкает цепь тока на сигнал. Дальнейшее увеличение температуры приводит к замыканию контактов цепи отключения трансформатора. Термобаллон устанавливают в специальную гильзу, пропущенную внутрь бака трансформатора и закрепленную на крышке, а корпус прибора крепят к стенке.

Рис. 1.26 Манометрический термометр 1 – корпус, 2 – указатели установки преде-

лов на сигнал и отключение, 3 – штуцер, 4

– капиллярная трубка, 5 – термобаллон, 6 – зажимы для подключения электропитания, 7 – скоба для крепления

Рис. 1.25 Маслоуказатель трансформаторов 1 - продольное окно в дне расширителя; 2 - плоский

фасонный фланец; 3 - резиновая прокладка; 4 - плоское стекло; 5 - шпилька; 6 - гайка; 7 - шайба

Свойства трансформатора определяются его номинальными параметрами: 1)номинальное первичное линейное напряжение U1ном, В или кВ; 2) номинальное вторичное линейное напряжение U2ном (напряжение на выводах вторичной обмотки при отключенной нагрузке и номинальном первичном напряжении), В или кВ; 3) номинальные линейные токи в первичной I1ном и вторичной I2ном обмотках, А; 4) номинальная полная мощность Sном, кВ·А (для однофазного трансформатора Sном

=U1ном I1ном, для трехфазного – Sном = 3U1номI1ном ).

Номинальные линейные токи вычисляют по номинальной мощности трансформатора: для трехфазного трансформатора

I1ном =

S

ном

103

; I2ном

=

S

ном

103

,

(1.3)

3U1ном

3U 2ном

где Sном - номинальная мощность трехфазного трансформатора, кВ·А.

Каждый трансформатор рассчитан для включения в сеть переменного тока определенной частоты. В России трансформаторы общего назначения рассчитаны на частоту f = 50 Гц (в некоторых других странах f = 60 Гц), в устройствах автоматики и связи применяют трансформаторы на частоты 50, 400 или 1000 Гц.

Охлаждение трансформаторов. Отсутствие у трансформаторов вращающихся частей уменьшает нагрев трансформатора из-за отсутствия механических потерь, но это же обстоятельство усложняет процесс охлаждения, так как исключает применение в трансформаторах самовентиляции. По этой причине основной способ охлаждения трансформаторов - естественное охлаждение. Однако в трансформаторах значительной мощности с целью повышения удельных электромагнитных нагрузок применяют более эффективные методы охлаждения. Наибольшее применение получили следующие способы охлаждения трансформаторов.

Естественное воздушное охлаждение. Все нагреваемые части трансформатора непосредственно соприкасаются с воздухом. Их охлаждение происходит за счет излучения теплоты и естественной конвекции воздуха. Иногда такие трансформаторы снабжают защитным кожухом, имеющим жалюзи или же отверстия, закрытые сеткой. Этот вид охлаждения применяют в трансформаторах низкого напряжения при их установке в сухих закрытых помещениях. Такие трансформаторы получили название «сухих».

Допустимое превышение температуры обмотки сухого трансформатора над температурой

окружающей среды зависит от класса нагревостойкости изоляции и согласно ГОСТ 11677—85 должно быть не больше:

-60 ° С для класса А,

-75 ° С - для класса Е,

-80 ° С - для класса В,

-100 ° С - для класса F,

-125 ° С - для класса Н

Данная система охлаждения малоэффективна, поэтому применяется для трансформаторов мощностью до 1600 кВ А при напряжении до 15 кВ.

Естественное масляное охлаждение. Магнитопровод с обмотками помещают в бак, заполненный трансформаторным маслом, которое омывает нагреваемые части трансформатора, путем конвекции отводит теплоту и передает ее стенкам бака, последние, в свою очередь, охлаждаются путем излучения теплоты и конвекции воздуха. Для увеличения охлаждаемой поверхности бака его делают ребристым или же применяют трубчатые баки (см. рис. 1.13). В трансформаторах большой единичной мощности трубы объединяют в радиаторы (радиаторные баки). Нагретые частицы масла поднимаются в верхнюю часть бака и по трубам опускаются вниз. При этом, соприкасаясь со стенками труб, масло охлаждается. Трансформаторное масло обладает высокими электроизоляционными свойствами, поэтому, пропитывая изоляцию обмоток, оно улучшает ее свойства и повышает надежность трансформаторов при высоких напряжениях. Это особенно важно для трансформаторов, устанавливаемых на открытых площадках. Следует заметить, что масляное охлаждение усложняет и удорожает эксплуатацию трансформаторов, так как требует систематического контроля за качеством масла и периодической его замены. Выполняется для трансформаторов мощностью до 16000 кВА. При номинальной нагрузке трансформатора в соответствии с Пра- вилами технической эксплуатации (ПТЭ) температура масла в верхних, наиболее нагретых слоях не должна превышать +95° С.

Масляное охлаждение с дутьем. Трансформаторы снабжают электрическими вентиляторами, которые обдувают радиаторы трансформатора. Конвекция масла внутри бака остается естественной. Этот вид охлаждения позволяет увеличить единичную мощность трансформатора на 40÷50%. Обычно масляное охлаждение с дутьем применяют в трансформаторах мощностью свыше 10 000 кВт. При снижении нагрузки трансформатора с дутьевым охлаждением на 50÷60% вентиляторы можно отключить, т. е. перейти на естественное масляное охлаждение.

Масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла. С помощью насоса 1

создают принудительную циркуляцию трансформаторного масла через специальные охладители 2 собранные из трубок. Одновременно необходимое число вентиляторов 3 создает направленные потоки воздуха, обдувающие поверхность трубок охладителя.

Масляно-водяное охлаждение. Нагретое в трансформаторе масло посредством маслонасоса 1 прогоняется через охладитель 2, в котором циркулирует вода. Это наиболее эффективный способ охлаждения, так как коэффициент теплопередачи от масла в воду значительно выше, чем в воздух. Одновременно масло проходит через воздухоохладитель 2 и фильтр 3, где освобождается от нежелательных включений.

Рис. 1.27. Масляное охлаждение трансформатора: М – масляное охлаждение с естественной циркуляцией масла (мощность трансформатора до 6,3MBА); Д - масляная система с дутьем. Циркуляция масла - естественная, но радиаторы обдуваются вентиляторами (мощность трансформатора до 63MBА); ДЦ - масляная система с принудительной циркуляцией масла и дутьевым охлаждением радиаторов (мощность трансформатора до 200MBА).

Рис. 1.28. Масляно-водяное охлаждение трансформатора