§ 23. ВВОДЫ
В масляных трансформаторах концы обмоток должны быть выведены из бака наружу и присоединены к электрической сети. Для этого используют проходные фарфоровые изоляторы, размещаемые на крышке или стенке бака. Проходной, т. е. проходящий через стенку или крышку бака, изолятор вместе с токоведущим стержнем и другими деталями называют вводом.
Простейший трансформаторный ввод состоит из цилиндрического фарфорового изолятора, являющегося основой изоляционной конструкции ввода, металлического фланца для крепления ввода к стенке или к крышке бака и токоведущей части. Причем к токоведущей части ввода относят не только стержень, по которому непосредственно проходит ток, но и другие детали, не несущие тока, но электрически с ним связанные.
Фарфоровый изолятор ввода одним концом выступает внутрь бака, а другим — наружу, над крышкой (см. рис. 23). Пространство внутри изолятора заполнено у ввода на 6—10 кВ воздухом, а у вводов на 35 кВ и выше — трансформаторным маслом.
Дальнейшее усиление внутренней изоляции ввода достигается изолированием (например, бумажно-бакелитовой трубкой) токоведущего стержня (см. рис. 52). Воздушную (внешнюю) изоляцию ввода составляет промежуток между токоведущими деталями на верхнем торце изолятора и металлическим фланцем, прикрепляющим ввод к крышке или стенке бака. Прочность воздушной изоляции зависит от расстояния между этими деталями, снижаясь при его уменьшении.
В зависимости от внешней изоляции различают два типа вводов: для внутренней и для наружной установки трансформатора.
Наружная поверхность фарфорового изолятора ввода для внутренней установки гладкая или со слабо развитыми ребрами (рис. 50, а). Изолятор ввода для наружной установки (рис. 50, б) должен иметь зонтообразные ребра (юбки). Во время дождя наружная поверхность изолятора смачивается; дождевая вода вместе с частицами пыли и грязи, покрывающими изолятор, образует проводящую пленку, вследствие чего электрическая прочность внешней изоляции ввода резко падает.
При наличии зонтообразных ребер часть поверхности изолятора (под ребрами) остается сухой, благодаря чему прочность изоляции хотя и снижается, но в меньшей степени. Устанавливая определенное количество ребер, можно получить необходимую внешнюю изоляцию при любом виде атмосферных осадков.
Как известно, вокруг проводника с током создается магнитное поле, силовые линии которого можно представить как концентрические окружности, замыкающиеся вокруг проводника. Такое поле возникает и вокруг токоведущего стержня ввода в крышке трансформатора, когда через ввод проходит электрический ток. Вследствие этого в крышке возникают потери от вихревых токов и перемагничивания стали, в результате чего она нагревается.
Существует несколько способов уменьшения потерь в крышках (или стенках) баков.
Во-первых, можно увеличить диаметр отверстия для ввода. Это удалит токоведущий стержень от крышки и увеличит сопротивление магнитному потоку. Магнитное поле в крышке будет слабее, а ее нагрев меньше. Для данного тока можно всегда подобрать соответствующий диаметр отверстия.
Рис. 50. Ввод на напряжение 10 кВ и ток 400 а:
а — для внутренней установки, б — для наружной установки; 1 — медная шпилька, 2 — латунная гайка, 3 — медная шайба, 4 — стальной колпак, 5 — фарфоровый изолятор, 6 — стальная шпилька, 7 — стальная гайка, 8 — чугунный фланец, 9 — резиновая шайба, 10 — электрокартонная шайба, 11 — стальная шайба, 12 — магнезиальный цемент
Во-вторых, можно поместить в одно отверстие не один, а несколько вводов. Если в общее отверстие поместить вводы от начала и конца одной обмотки, то силовых линий в крышке, охватывающих оба ввода, не будет, так как токи во вводах равны и противоположны по направлению и их результирующий магнитный поток будет практически равен нулю. Если в общее отверстие поместить три линейных ввода (А, В, С) трехфазного трансформатора, то благодаря тому, что сумма мгновенных значений токов равна нулю, магнитного потока вокруг этих вводов также не будет.
Иначе говоря, при общем вырезе в крышке для двух вводов однофазной системы или для трех вводов трехфазной нет магнитных силовых линий, замыкающихся целиком вокруг отверстий в крышке.
Чтобы закрыть отверстие, общее для двух или трех вводов, применяют специальные отливки из латуни — обоймы представляющие собой плиту с кольцевыми выступами и отверстиями по числу вводов (рис. 51).
Рис. 52. Ввод на напряжение 35 кВ:
На рис. 52 показан ввод на напряжение 35 кВ для наружной установки в собранном виде. Фарфоровый изолятор 1 вмазан при помощи магнезиального цемента 4 в чугунный фланец 5. Токоведущая медная шпилька 3 припаяна к металлическому колпаку 18, который скреплен с изолятором также посредством магнезиального цемента.
В верхней части шпилька имеет гайки 16 и шайбы 15 для подсоединения к сети; в нижней части на нее надеты шайба 14 с вырезом из электрокартона и гетинаксовая шайба 11, затянутая гайками 13 и шайбами 12 для присоединения отвода от обмотки.
1 — фарфоровый изолятор, 2 — ребро изолятора, 3 — токоведущая
шпилька, 4 — магнезиальный цемент, 5 — чугунный фланец, 6 — болт„
Рис. 91. Латунные обоймы для вводов:
а — трехместные, б — двухместные
1 — крышка трансформатора, 8 — резиновая прокладка, 9 — бумажно-бакелитовая трубка, 10 — масло, 11 — гетинаксовая шайба, 12 и 15 — металлические шайбы, 13 и 16 — гайки, 14 — электрокартонные шайбы, 17 — винт, 18 — металлический колпак
Внутренняя изоляция ввода состоит из бумажно-бакелитовой трубки 9, надетой на токоведущую шпильку 3, масла 10, заполняющего внутреннюю полость ввода, и фарфорового изолятора 1. Внешняя изоляция ввода усилена зонтообразными ребрами 2.
В колпаке 18 имеется отверстие с резьбой, закрытое винтом 17 с шайбой и асбестовым уплотнителем. При заливке трансформатора маслом этот винт необходимо частично отвернуть, чтобы выпустить воздух, вытесняемый из внутренней полости ввода маслом, поступающим через вырез в электрокартонной шайбе 14.
Рис. 53. Конструкция съемного ввода на напряжение 35 кВ:
1 — токоведущая шпилька, 2 и 13 — металлические шайбы, 3 и 12 —гай ки, 4 — втулка, 5 — резиновое кольцо, 6 — металлический колпак. 7 — болт для выхода воздуха, 8 — резиновая шайба, 9 — уплотнение, 10 — фарфоровый изолятор, 11 — стальная шпилька, 14 — стальной фланец, 15 — кулачок, 16 — крышка бака, 17 — отвод
Недостатком конструкции этого ввода является то, что на крышке приходится делать люки для присоединения к вводу отводов обмотки. Кроме того, при замене поврежденного ввода из трансформатора необходимо слить значительную часть масла, что в эксплуатации часто бывает затруднительным. В этом отношении более удобны съемные вводы, для монтажа которых на заводе и замены (в случае повреждения) в эксплуатации не требуется люков и значительного слива масла.
На рис. 53 показана одна из конструкций съемных вводов на напряжение 35 кВ. Шпилька 1 ввода спаяна с отводом 17 и проходит через верхнее отверстие в фарфоровом изоляторе 10. Сверху на шпильку надеты колпак 6 и втулка 4. Завинчиванием гайки 3 уплотняют резиновое кольцо 5 и резиновую шайбу 8. Для выхода воздуха из ввода при заливке трансформатора маслом служит болт 7. Ввод крепится к крышке фланцем 14 с кулачками 15. Для замены изолятора 10 достаточно освободить и снять гайки 3, втулку 4 и колпак 6, отвинтить гайки 12.
Съемные вводы на 6—35 кВ нашли широкое применение в последних конструкциях трансформаторов 2 и 3-го габаритов.
Для напряжений 230—525 в (в трансформаторах 1 и 2-го габаритов) широко используют вводы с фланцами, армированные магнезиальным цементом (рис. 54). Эти вводы не заполняют маслом и применяют для внутренней и для наружной установки.
Для напряжений до 525 в применяют также составные вводы (рис. 55). Составной ввод собирают на трансформаторе. Он состоит из двух изоляторов. В один из них (6) пропускают токоведущую шпильку 1 с надетой резиновой шайбой 9.
Рис. 54. Ввод на напряжение 230—525 В:
1 — токоведущая шпилька, 2 — латунная гайка, 3 — металлическая шайба, 4 — резиновая шайба, 5 — металлический колпак, 6 — изолятор, 7 — электрокартонная шайба, 8 — стальная шпилька, 9 — стальная гайка, 10 — чугунный фланец, 11 — магнезиальный цемент
Рис. 55. Составной ввод на напряжение до 525 в:
1 — токоведущая шпилька,
2 — латунная гайка, 3 — медные шайбы, 4 и 7 — электрокартонные шайбы, 5 — верхняя часть изолятора, 6 — нижняя часть изолятора, 8 и 9 — резиновые шайбы, 10 — стальная квадратная гайка
Изолятор со шпилькой вставляют с внутренней стороны в отверстие в крышке или стенке бака; выступающая часть этого изолятора входит в наружный изолятор 5.
Внутренний изолятор 6 опирается через резиновую шайбу 8 на внутреннюю поверхность крышки, наружный изолятор 5 — через электрокартонную шайбу 7 на наружную поверхность. Завинчивая гайки на верхнем конце токоведущей шпильки, прижимают изоляторы к крышке. Внутри ввода находится воздух.
Составные вводы на напряжение до 525 в применяют чаще всего для трансформаторов внутренней установки. Для трансформаторов 1-го габарита напряжением 6 кВ применяют более крупные вводы подобной конструкции, которые устанавливают обычно на стенке баков (см. рис. 57).
