Стартовая >> Книги >> Оборудование >> Сборка масляных трансформаторов

Нагрев и охлаждение трансформатора - Сборка масляных трансформаторов

Оглавление
Сборка масляных трансформаторов
Назначение трансформатора
Первичная и вторичная цепи, ЭДС и магнитопровод
Режим холостого хода трансформатора
Режим нагрузки трансформатора
Потери и коэффициент полезного действия трансформатора
Режим короткого замыкания трансформатора
Роль потоков рассеяния в трансформаторе
Напряжение короткого замыкания трансформатора
Механические усилия в трансформаторе
Регулирование напряжения трансформатора
Трехфазный трансформатор
Трехобмоточный трансформатор
Автотрансформатор
Схемы и группы соединений обмоток
Параллельная работа трансформаторов
Нагрев и охлаждение трансформатора
Основные обозначения и характеристика трансформаторов
Общие сведения о конструкции трансформаторов
Магнитопровод
Обмотки и изоляционная конструкция
Переключающие устройства
Отводы
Вводы
Бак, охладительные устройства и расширитель
Защитные устройства и контрольные приборы трансформатора
Материалы, применяемые в производстве трансформаторов
Электроизоляционные материалы
Магнитные материалы
Вспомогательные материалы
Сборка активной части трансформатора
Инструменты для сборки трансформаторов
Распрессовка верхнего ярма магнитопровода
Расшихтовка верхнего ярма магнитопровода
Подготовка магнитопровода
Насадка обмоток трансформаторов 1 и 2-го габаритов
Расклиновка обмоток трансформаторов 1 и 2-го габаритов
Насадка обмоток трансформаторов 3-го габарита 35 кВ
Шихтовка верхнего ярма
Прессовка активной части трансформатора
Сборка активной части автотрансформатора АТМК-100/0,5
Предварительные испытания активной части трансформатора
Пайка схемы оловянистым припоем
Электросварка
Электропайка
Опрессовка отводов
Холодная сварка
Аргоно-дуговая сварка
Заготовка отводов НН
Заготовка отводов из круглого провода
Изготовление компенсаторов
Соединение заготовки отвода с компенсатором
Сборка отводов ВН трансформаторов 1-го габарита до 6 кВ
Сборка отводов ВН трансформаторов 2-го габарита 6-10 кВ
Сборка отводов ВН трансформаторов 3-го габарита 35 кВ
Сборка отводов НН трансформаторов 1-го габарита
Сборка отводов НН трансформаторов 2-го габарита
Сборка отводов НН трансформаторов 3-го габарита
Сборка отводов автотрансформатора АТМК-100/0,5
Изолирование отводов
Сушка активной части трансформатора
Режим сушки
Оборудование для сушки
Армирование вводов
Приготовление магнезиальной массы
Армирование ввода на 6 кВ для внутренней установки
Армирование ввода 35 кВ для наружной установки
Третья сборка
Окраска бака, крышки бака и расширителя
Подготовка бака
Опускание в бак активной части трансформатора 1-го габарита
Опускание в бак активной части трансформаторов 2 и 3 габаритов
Опускание в бак активной части автотрансформатора АТМК-100/0,5
Окончательное испытание трансформатора
Демонтаж трансформатора
Окончательная отделка трансформатора
Охрана труда и техника безопасности
Техника безопасности в сборочном цехе
Первая помощь и литература

§ 16. НАГРЕВ И ОХЛАЖДЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРА
Электрическая энергия, теряемая в трансформаторе при его работе, выделяется в виде тепла в обмотках, магнитопроводе, деталях конструкций и в других частях трансформатора. При этом трансформатор нагревается и температура его отдельных частей может превысить допустимую температуру.
Металлические части трансформатора могут без повреждения продолжительное время выдерживать довольно высокие температуры, а изоляция трансформатора и, в частности, изоляция обмоточных проводов не может. Установлено, что электрическая прочность бумажной изоляции, которая в современных масляных трансформаторах играет основную роль, не снижается до тех пор, пока сохраняется ее механическая прочность. При работе трансформатора бумажная изоляция постепенно изнашивается, стареет. Старение изоляции сопровождается уменьшением ее эластичности и механической прочности. Причем, чем выше температура обмоток, тем интенсивнее происходит старение изоляции.
Сильно состарившаяся изоляция становится настолько неэластичной и хрупкой, что под влиянием вибраций и динамических усилий, имеющихся в трансформаторе, она начинает растрескиваться и ломаться, т. е. механически повреждается. Следствием этого может быть резкое снижение электрической прочности, пробой и повреждение трансформатора.
Время, в течение которого изоляция изнашивается настолько, что становится непригодной к дальнейшей работе, зависит от температуры ее нагрева. С увеличением температуры при прочих равных условиях срок службы трансформатора уменьшается.
Для трансформаторов отечественного производства принята такая допустимая температура нагрева изоляции, при которой обеспечивается срок службы трансформаторов 20—25 лет. Опытным путем установлено, что наивысшая температура, которую выдерживает в шсле бумажная изоляция без заметного снижения своих изоляционных свойств, 105° С.
Исходя из этого, ГОСТ 401—41 установил, что для трансформаторов, предназначенных для мест с наибольшими температурами окружающего воздуха 35° С, превышение средней (определяемой по сопротивлению) температуры обмоток над температурой воздуха не должно быть больше
105° - 35° = 70°С.
Однако температура окружающего воздуха как в течение года, так и в течение суток никогда не бывает постоянной, так же колеблется и нагрузка. Следовательно, и температура обмоток (и изоляции) никогда длительно не будет равна 105° С. Ус- тановлено, что если бы в процессе эксплуатации среднюю (определяемую по сопротивлению) температуру обмоток каким-либо способом удалось поддерживать все время в пределах 105° С, то срок службы трансформатора едва бы превысил 2 года. Поэтому температуру обмоток 105° С надо понимать как наибольшую среднюю (определяемую по сопротивлению) температуру, допустимую для безопасной работы трансформатора в течение нескольких часов в сутки в те немногие дни, когда температура окружающего воздуха достигает максимума (35°С).
Как уже указывалось, при работе трансформатора обмоточные провода, стальные пластины магнитопровода и различные металлические детали конструкции нагреваются и вследствие этого являются постоянными источниками тепловой энергии. Поэтому в магнитопроводе и обмотках происходит постоянный процесс передачи тепла от более нагретых внутренних частей к наружным поверхностям, отдающим тепло. Учитывая это, трансформаторы строят таким образом, чтобы размеры наружных поверхностей (отводящих тепло), были достаточны для отвода тепла.
В трансформаторах мощностью в несколько киловольт-ампер поверхность охлаждения обмоток и магнитопровода достаточна для отвода того небольшого количества тепла, которое выделяется при их работе. Такие малые трансформаторы охлаждаются в окружающем их более холодном воздухе путем естественного излучения тепла. Никаких специальных устройств для охлаждения не предусматривается. Такие трансформаторы называют сухими.
По мере увеличения мощности потери в трансформаторе возрастают, причем они растут пропорционально его весу, т. е. приблизительно пропорционально кубу его линейных размеров. В то же время поверхность охлаждения растет пропорционально квадрату линейных размеров, т. е. потери в трансформаторе увеличиваются быстрее, чем поверхность, отводящая тепло.
Начиная с какой-то определенной мощности, этой поверхности оказывается недостаточно и приходится между частями обмоток, катушками, секциями делать специальные каналы, увеличивая омываемые воздухом поверхности охлаждения. Однако и такое увеличение оказывается достаточным только для трансформаторов мощностью 630—1000 кВ*А. При больших мощностях приходится делать специальные обдувные установки для увеличения теплоотдачи сухих трансформаторов.
Более действенным средством для отвода тепла трансформатора является применение минерального (трансформаторного) масла. Трансформатор погружают в наполненный маслом стальной бак. Слои масла, непосредственно соприкасающиеся с обмоткой и магнитопроводом, нагреваются, и нагретые частицы, имея меньший удельный вес, поднимаются вверх; их место 54 занимают поступающие снизу более холодные частицы масла. Поднявшиеся вверх нагретые частицы масла соприкасаются со стенками и крышкой бака и отдают им свое тепло,- рассеивающееся затем в окружающий воздух. Охладившиеся частицы масла опускаются вниз, а их место занимают другие, нагревшиеся частицы.
Таким образом, в баке происходит непрерывный процесс нагревания и охлаждения масла, циркулирующий поток которого является как бы переносчиком тепла от нагретых частей трансформатора (обмоток и магнитопровода) к стенкам бака. Конечно, температура масла не остается одинаковой по высоте бака: внизу она самая низкая, где-то в середине бака она средняя, а верхние слои масла (у крышки) нагреты до наибольшей температуры.
Согласно нормам ГОСТ 401—41 в верхних слоях допустимо превышение температуры масла над температурой окружающего воздуха 60° С. Этот перегрев можно установить, если из температуры верхних слоев масла, определенной по термометру, вычесть температуру окружающего воздуха в момент измерения.
Например, температура верхних слоев масла составляет по термометру 80° С. В момент измерения температура воздуха была 25° С, следовательно, перегрев масла 80°—25° = 55°С, что ниже допустимого.
Применение трансформаторного масла в качестве теплопере- дающей среды исключительно эффективно. По опытным данным теплоотдача от единицы поверхности при масляном охлаждении в 6—8 раз больше, чем при отдаче тепла непосредственно воздуху. Отсюда можно сделать вывод, что при масляном охлаждении поверхности обмоток и магнитопровода можно сделать значительно меньше, чем у такого же по мощности сухого трансформатора с воздушным охлаждением.
Однако поверхность бака, с которой тепло отводится в воз: дух, должна быть при этом достаточно большой, иначе температура масла станет выше допустимой. Таким образом, у масляных трансформаторов для улучшения охлаждения надо подбирать бак трансформатора с достаточно большой поверхностью.
Самый простой путь — это увеличение линейных размеров (длины, ширины, высоты) бака. Но этот путь ведет к увеличению общих размеров трансформатора и поэтому не экономичен.
Более правильный путь — это увеличение поверхности бака путем применения волнистых стенок, труб, ввариваемых в его стенки, или трубчатых охладителей (радиаторов), специально пристраиваемых к баку трансформатора.
У трансформаторов мощностью до 6300 кВ*А такое увеличение поверхности бака позволяет успешно отводить тепло и не допускать превышения температуры масла над воздухом выше допустимой величины. У этих трансформаторов происходит, как говорят, естественное охлаждение с помощью масла и циркуляции воздуха. У трансформаторов большой мощности естественное охлаждение оказывается недостаточным. В этих случаях применяют искусственное охлаждение масла.
Существуют три способа искусственного охлаждения масла. Первый способ — обдувание трубчатых охладителей (радиаторов) воздухом при помощи вентиляторов (так называемое дутьевое охлаждение); второй способ — циркуляционное (водяное) охлаждение, когда нагретое в верхних слоях масло принудительно (насосами) прогоняется через трубы водяного охладителя, а затем (охлажденное) возвращается обратно в бак; третий способ — смешанное (форсированное) охлаждение, когда масло насосами прогоняется через специальные охладители, омываемые, однако, не водой, а направленными потоками воздуха, которые создаются вентиляторами.
Все эти способы искусственного охлаждения масла широко применяют в отечественном трансформаторостроении.



 
« Проектирование механической части ВЛ   Системы электроприводов исполнительных механизмов буровых установок »
электрические сети