Маслонаполненные трансформаторы тока - Трансформаторы тока с U-образной обмоткой

Трансформатор тока типа ТФУМ330А-У1 (старое обозначение ТФКН-330) представляет собой опорную конструкцию с U-образной первичной обмоткой, которая расположена внутри фарфоровой покрышки и металлического бака, заполненных трансформаторным маслом (рис. 4).
Трансформаторы тока этого типа имеют следующие технические характеристики: номинальное напряжение 330 кВ; номинальный ток первичной обмотки 500, 1000, 2000 А; номинальная вторичная нагрузка обмотки измерения с классом точности 0,5 и трех обмоток защиты 50 В-А.
Измерительная вторичная обмотка может работать в классе точности 1,0 при нагрузке 100 В А. Вторичные обмотки для защиты могут работать и как измерительные в классе точности 1,0 при нагрузке 50 В-А. Наибольшая масса трансформатора тока составляет 1800 кг; наибольшая масса залитого масла 540 кг.

Первичная обмотка состоит из четырех секций, каждая из которых рассчитана на номинальный ток 500 А. Соединение надлежащим образом выводов секций при помощи наружного переключателя обеспечивает вышеуказанные номинальные токи.
У нижней части первичной обмотки расположен комплект из четырех сердечников со вторичными обмотками. Эти сердечники укреплены в металлическом корпусе трансформатора тока. Фарфоровая покрышка определяет внешнюю изоляцию трансформатора тока и, охватывая первичную обмотку, предохраняет ее изоляцию от увлажнения. Изоляция первичной обмотки выполнена из лент кабельной бумаги толщиной 0,12 мм и разделена алюминиевыми обкладками на 14 основных слоев по 3,6 мм каждый. Поверх 14-й обкладки наложены тонким слой кабельной бумаги и заземляемая конденсаторная обкладка (так называемая 15-я обкладка). Последняя и предпоследняя конденсаторные обкладки первичной обмотки в необходимых случаях могут быть использованы для получения емкостного делителя напряжения.
В первых партиях трансформаторов тока, выпускаемых заводом «Электроаппарат», предусматривались две коробки выводов, в одной из которых находилось 8 выводов от вторичных обмоток, а во второй — 3 вывода: от 14-й и 15-й обкладок конденсаторной изоляции обмоток [соответственно зажимы И и 3 (см. рис. 14) коробки выводов], а также вывод заземления всех сердечников (зажим ЗТТ). У трансформаторов тока, начиная с заводского № 761, зажим ЗТТ отсутствует и заземление сердечников осуществляется внутри бака.
С конца 1968 г. завод «Электроаппарат» выпускал трансформаторы тока с объединенной коробкой вторичных выводов.
Когда производство трансформаторов тока было передано ЗЗВА, конструкция коробки выводов была упрощена путем применения взамен фарфоровых проходных изоляторов прессованного пластмассового блока контактных зажимов. Однако ввиду увлажнения его материала и потери им электроизоляционных свойств на ЗЗВА возвратились к старой конструкции коробки выводов с фарфоровыми проходными изоляторами.
В последних партиях трансформаторов тока на заводе отказались от дополнительного вывода 15-й обкладки, предусмотрев в коробке выводов кроме восьми выводов от вторичных обмоток лишь вывод 3 от последней, 14-й обкладки конденсаторной изоляции.
Испытания опытного образца трансформатора тока показали, что температурные градиенты в обмотке при прохождении по ней номинального тока распределяются следующим образом: превышение температуры над нормированной нижней части петли обмотки составляет 36 °С; средней части петли обмотки 34 °С; верхнего слоя масла 23 °С; вторичных обмоток 26 °С. Поскольку температурные градиенты нижней и средней части обмотки являются наивысшими, тепловая стойкость бумажно-масляной изоляции определяется именно этими участками обмотки.
Большинство трансформаторов тока типа ТФУМ330А-У1 было выпущено в негерметичном исполнении. Защита внутренней изоляции у таких трансформаторов тока осуществлялась с помощью воздухоосушительных фильтров.
У трансформаторов тока, изготовленных заводом «Электроаппарат», воздухоосушительные фильтры имеют большое сопротивление проходящему через него воздуху вследствие применения войлочных прокладок и малого сечения отверстий в стяжной шпильке. В результате этого в трансформаторах тока могут происходить интенсивные подсосы воздуха через неплотности в уплотнениях. В этом отношении воздухоосушительный фильтр конструкции ЗЗВА лучше зарекомендовал себя в эксплуатации.


Рис. 5. Узел герметизации трансформатора тока типа ТФУМ330А-У1:
1  — кожух; 2 — колпачок с резиновой прокладкой; 3 — воздухоосушительный фильтр; 4 — эластичная оболочка в различных положениях во время колебания объема масла при изменении температуры; 5 — масло; б — маслорасширитель; 7 — фарфоровая покрышка; 8 — указатель наличия масла

Рис. 6. Схема выполнения маслоотборного устройства в первых партиях трансформаторов тока:
1 — фарфоровая покрышка; 2 — бак; 3 —трубка маслоотборного устройства

Применительно к трансформаторам тока типа ТФУМ330А-У1 на ЗЗВА разработан узел пленочной герметизации, располагаемый над покрышкой и обеспечивающий возможность колебания объема масла при изменении температуры (рис. 5). Эластичная маслостойкая пленка, закрепленная в местах разъема маслорасширителя и кожуха, находится в непосредственном контакте с поверхностью масла. На корпусе узла герметизации расположен указатель наличия масла в трансформаторе тока. Полное заполнение маслом указателя свидетельствует о нормальной работе узла герметизации.
Для слива масла и отбора его проб в нижней части бака трансформатора расположено маслоотборное устройство. При пользовании маслоотборным устройством снимаются накидная гайка и колпачок. Затем под отверстие в ниппеле подставляется сосуд для отбора пробы масла и осторожно выворачивается штуцер до появления течи масла. Интенсивность струи вытекающего масла регулируется штуцером.
В первых партиях трансформаторов тока маслоотборное устройство располагалось не в дне бака, а на его боковой поверхности (рис. 6). У ряда трансформаторов тока зазор а достигал 15—16 мм, значительно превышая нормированный заводом зазор в 3 мм. Это не позволяло выявлять тяжелые фракции, оседающие на дно бака (механические примеси, вода и т. п.) и приводящие к снижению электрической прочности внутренней изоляции.
Трансформаторы тока с рымовидной обмоткой. Трансформаторы тока серии ТФРМ (старое обозначение серии ТРН) выпускаются на напряжения 330, 500, 750 и 1150 «В (табл. 4).
Таблица 4. Технические данные трансформаторов тока серии ТФРМ

*В классе точности 0,5.
Разработаны также конструкции трансформаторов тока с рымовидной обмоткой на напряжения 110, 150 и 220 кВ. На номинальные напряжения до 330 кВ включительно трансформаторы тока выпускаются в одноступенчатом исполнении, а на 750 кВ и 1150 кВ соответственно в двух- и трехступенчатом исполнениях. На напряжение 500 кВ трансформаторы тока ранних выпусков имеют двухступенчатое исполнение, а более поздних выпусков — одноступенчатое.
Трансформаторы тока 330 кВ первоначально выпускались в негерметичном исполнении. Первая партия герметичных трансформаторов тока типа ТРН-330 была изготовлена ЗЗВА в конце 1974 г. (рис. 7).

Рис. 7. Трансформатор тока 330 кВ герметичного исполнения с рымовидной обмоткой:
1 — цоколь; 2 — вывод вторичной обмотки; 3 — маслоуказатель; 4 — силикагелевый фильтр эластичной емкости; 5 — эластичная емкость; 6 — первичная обмотка: 7 — маслорасширитель; 8 — экранирующее кольцо; 9 — изоляция вторичной обмотки; 10 — траисформаториое масло; 11 — фарфоровая покрышка; 12 — металлическая подставка
У трансформаторов тока серии ТФРМ конденсаторная бумажно-масляная изоляция нанесена только на вторичные обмотки, по форме напоминающие рым. Поэтому такой вид конденсаторной изоляции называется рымовндным. Изоляция вторичных обмоток разделена уравнительными проводящими обкладками на слои толщиной 7,2 мм. Внешняя уравнительная обкладка соединена специальным потенциальным проводником с первичной обмоткой и, таким образом, имеет потенциал последней. Внутренняя уравнительная обкладка наложена непосредственно на вторичные обмотки и металлическую трубу подставки и имеет с ними одинаковый потенциал.
Первичная обмотка трансформатора тока состоит из двух одинаковых секций, соединяемых последовательно или параллельно при помощи переключателя, смонтированного на наружной части маслорасширителя.

Рис. 8. Схема, поясняющая принцип работы узла герметизации трансформатора тока при повышении (а) и понижении (б) уровня масла:
1 — воздухоосушительный фильтр кожуха; 2 — кожух; 3 — эластичная емкость; 4 — воздухоосушительный фильтр емкости; 5 — маслоуказатель; 6 — масло; 7 — клапан для выпуска воздуха

Вторичные обмотки трансформатора тока намотаны на сердечники, укрепленные на «хомуте» металлической подставки. На трубе подставки расположена технологическая обмотка, рассчитанная на номинальное напряжение 220 В. Поверх вторичных и технологической обмоток нанесена бумажно-масляная конденсаторная изоляция, первая внутренняя уравнительная обкладка которой выведена в блок контактных зажимов и на время эксплуатации заземляется.
Технологическая обмотка используется на заводе-изготовителе для подогрева бумажной изоляции вторичных обмоток в процессе ее наложения.
Подставка с сердечниками и фарфоровая покрышка установлены на сварном металлическом цоколе, в котором размещены выводы вторичных и индукционной обмоток и вывод нулевой обкладки, а также патрубок для отбора пробы масла. Для измерения tg δ бумажно-масляной изоляции вторичных обмоток трансформатора тока используется вывод 0 нулевой обкладки, который во время эксплуатации соединяется с цоколем.
Тепловая стойкость трансформаторов тока с рымовидной обмоткой выше, чем трансформаторов тока с U-образной обмоткой.
Максимальные температурные градиенты при номинальной токовой нагрузке имеют место на первичной обмотке, отделенной слоем трансформаторного масла от конденсаторной бумажно-масляной изоляции вторичных обмоток. Для трансформатора тока 330 кВ превышение температуры над нормированной составляет: первичной обмотки 54 °С; внешней перемычки переключателя коэффициента трансформации 35 °С; верхних слоев масла 33 °С и вторичных обмоток 28 °С.
Каждый из каскадов опытной партии трансформаторов тока типа ТРН-500, изготовленных заводом «Электроаппарат», полностью герметизирован. Давление масла в каскадах поддерживается в необходимых пределах за счет сильфонов, установленных в маслорасширителе.
Предохранение масла от увлажнения в трансформаторах тока негерметичного исполнения, выпускавшихся ранее ЗЗВА, осуществлялось с помощью силикагелевых воздухоосушительных фильтров.
В герметичных трансформаторах тока имеется эластичная емкость, воспринимающая изменения объема масла при колебаниях температуры. Принцип работы узла герметизации виден из рис. 8. При повышении уровня масла, связанном с его нагревом (рис. 8, а), воздух из надмасляного пространства проходит через воздухоосушительный фильтр 4 и попадает в эластичную емкость 3, которая, увеличивая свой объем, вытесняет воздух из кожуха 2 через фильтр 1. При понижении уровня масла (рис. 8,6) направление движения воздуха изменяется на обратное. У каскадных трансформаторов тока внутренние полости разных ступеней связаны между собой, а узел герметизации находится в верхнем каскаде. Отбор пробы масла у таких трансформаторов тока осуществляется от нижнего каскада.
В настоящее время герметизация трансформаторов тока на ЗЗВА осуществляется в соответствии с принципом, поясненным на рис. 5.