§ 24. БАК, ОХЛАДИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА И РАСШИРИТЕЛЬ
Бак масляного трансформатора, внутри которого устанавливают активную часть, представляет собой стальной резервуар чаще всего овальной формы. К его дну приварена стальная стенка, охватываемая наверху рамой из угловой стали; к раме болтами прикреплена крышка.
Рис. 56. Трансформатор мощностью 20 кВ*А с гладким баком:
1 — бак, 2 — защитный козырек, 3 — крюк для подъема, 4 — пластины, 5 — рама бака
Конструкция баков трансформаторов меняется с увеличением мощности. Как известно (см. § 16), для трансформаторов малой мощности (до 30 кВ*А) не требуется значительных поверхностей для отвода относительно небольшого количества тепла, выделяющегося при их работе. Поэтому для таких трансформаторов делают баки с гладкими стенками (гладкие баки).
На рис. 56 показан трансформатор мощностью 20 кВ*А на напряжение 6 кВ с гладким баком. Вводы расположены на стенках бака 1 и закрыты стальными козырьками 2, защищающими их от попадания дождя. Трансформатор поднимают за два крюка 3, установленных вдоль большой оси бака. К дну бака приварены две поперечные пластины 4 из полосовой стали для установки и крепления трансформатора к фундаменту. У таких трансформаторов уровень масла не доходит до крышки, поэтому ее соединение с верхней рамой 5 может быть немаслостойким.
У трансформаторов мощностью 50 кВ*А и выше для отвода тепла уже недостаточно гладкой поверхности бака. Чтобы увеличить теплоотдачу, в стенки бака вваривают круглые трубы диаметром Ъ\ мм с толщиной стенки 1,75 мм. Для мощностей 50— 100 кВ*А в стенку вваривают несколько труб, занимающих только часть периметра стенки.
На рис. 57 показан трехфазный трансформатор мощностью 50 кВ*А на напряжение 6/0,4 кВ. Бак 1 трансформатора имеет только шесть труб, расположенных в один ряд. Составные вводы НН (17) и ВН (18) установлены на стенке бака; защитные козырьки не показаны. Активная часть 11 установлена на дно бака на швеллерах 12 и пластинами 9 с помощью болтов и гаек прикреплена к угольникам 10, приваренным изнутри к стенке бака. Отводы ВН (8) и НН (14) подсоединены к соответствующим вводам, а регулировочные ответвления — к переключателю ВН (15). На крышке бака 5 размещены: термометр 2; головка привода 4 переключателя 15, закрытая защитным колпаком 3; пробка для заливки масла и «дыхания» 6. На стенке бака установлен маслоуказатель 7 для контроля за уровнем масла и пробивной предохранитель 16 (см. § 25).
Рис. 57. Трехфазный трансформатор мощностью 50 кВ*А:
1 — трубчатый бак, 2 — термометр, 3 — колпак переключателя, 4 — привод переключателя, 5 — крышка бака, 6 — пробка для «дыхания» и заливки масла, 7 — маслоуказатель, 8 — отводы ВН, 9 — пластина, 10 — угольник, 11 — активная часть, 12 — швеллер, 13 — пробка для слива масла, 14 — отводы НН, 15 — переключатель ВН, 16 — пробивной предохранитель, 17 — ввод НН, 18 — ввод ВН,
19 — магнитопровод
У трансформаторов мощностью 630—1800 кВ*А одного ряда охладительных труб недостаточно. В соответствии с необходимой величиной поверхности охлаждения трубы устанавливают в один, два или три ряда. На рис. 23 был показан трехфазный трансформатор мощностью 1800 кВ с тремя рядами труб.
Ряд отечественных заводов выпускает трансформаторы новой серии мощностью 60—560 кВ*А с овальными трубами (рис. 58)» имеющими практически тот же периметр, что и круглые диаметром 51 мм, а площадь внутри овальной трубы составляет лишь около половины площади круглой.
Рис. 58. Бак трехфазного трансформатора мощностью 100 кВ*А с овальными трубами
Следовательно, вес масла в овальных трубах примерно в два раза меньше, чем в круглых с той же поверхностью охлаждения. Кроме того, расстояние между двумя соседними овальными трубами (шаг труб) на 20 мм меньше, чем у круглых, что позволяет расположить больше труб в один ряд, а иногда вообще отказаться от второго ряда.
У трансформаторов 3-го габарита мощностью 3200 кВ*А и выше потери достигают такой величины, что для отвода выделяющегося тепла даже трех рядов труб, расположенных по всему периметру бака, оказывается недостаточно. В этих случаях вместо большого числа охладительных труб в стенки бака вваривают специальные патрубки, к которым пристраивают трубчатые охладители-радиаторы (рис. 59).
Радиатор состоит из большого числа вертикальных труб, образующих параллельные пути для циркулирующего в них масла (рис. 60). Вверху и внизу трубы вварены в верхнюю и нижнюю сборные коробки (коллекторы) 1, которые с помощью патрубков 4 присоединяются к баку. Нагретое масло попадает из бака в верхний коллектор, затем в трубы и, отдавая им тепло, охлаждается. Охлажденное масло через нижний коллектор поступает в нижнюю часть бака.
Большинство охладителей выполняют съемными, чтобы облегчить перевозку трансформаторов по железной дороге и в случае необходимости снять охладитель с работающего трансформатора для ремонта.
Для передвижения трансформатора в пределах подстанции трансформаторы мощностью 100—6300 кВ*А снабжают тележками с катками (см. рис. 23, поз. 12). Тележки могут быть съемными или (чаще) приваренными к дну бака. На заводе-изготовителе собранный трансформатор перемещают главным образом подъемными кранами, поэтому для перевозки в пределах завода тележка трансформатора, как правило, не используется.
В нижней части стенки бака располагается пробка для взятия пробы масла. Такая проба необходима, если нужно проверить химический состав масла и его электрическую прочность. В дне бака помещают пробку для спуска остатков масла и грязи при замене масла.
Рис. 59. Размещение радиаторов на стенках бака трансформатора мощностью 5600 кВ*А:
1 — радиатор, 2 — верхняя сборная коробка радиатора, 3 — полосы для скрепления радиаторов, 4 — патрубок для присоединения радиатора
Рис. 60. Трубчатый радиатор с двумя рядами труб:
1 — сборная коробка (коллектор), 2 — охладительные трубы, 3 — фланец, 4 — патрубок, 5 — пробка для спуска воздуха, 6 — угольник для подъема радиаторов, 7 — угольник для соединения радиаторов
В конструкцию бака входит большое количество уплотнений, суммарная длина которых достигает многих метров. В отечественных трансформаторах для уплотнений используют специальную маслостойкую резину. При хорошем качестве уплотнений исключается возможность течи масла и соответственно повышается надежность работы трансформатора в эксплуатации.
Рис. 61. Установка расширителя и выхлопной трубы:
1 — расширитель, 2 — пробка для заливки масла, 3 — выхлопная труба, 4 — отстойник, 5 — кран для отсоединения расширителя, 6 — газовое реле, 7 — маслопровод, 8 — маслоуказатель
С конструкцией бака и крышки тесно связана установка расширителя (рис. 61). Согласно ГОСТ 401—41 расширители устанавливают на все трансформаторы мощностью свыше 75 кВ*А, однако в новых сериях предусмотрена установка расширителя на трансформаторы, начиная с мощности 20 кВ*А. Объясняется это рядом существенных достоинств конструкции трансформаторов с расширителями.
Дело в том, что температура масла в трансформаторе из- за колебания температуры обмоток и окружающего воздуха непрерывно изменяется. Согласно ГОСТ 401—41 температура окружающего воздуха может изменяться от —35° до +35° С. Если трансформатор не работает, то температура его масла и окружающего воздуха одинаковы. При работе с полной нагрузкой температура масла в среднем может превысить температуру окружающего воздуха на 40° С.
Следовательно, наименьшая температура масла в трансформаторе—35° С, наибольшая 40° + 35°=75°С (при полной нагрузке и максимальной температуре воздуха). Колебания температуры масла, таким образом, составляют 75°—(—35°) = = 75°+35°= 110° С. Подсчитано, что такое изменение температуры сопровождается изменением объема масла в трансформаторе примерно на 8%.
Чтобы при любых температурах окружающего воздуха и любых нагрузках бак трансформатора был заполнен маслом, на трансформатор устанавливают расширитель. При повышении температуры и увеличении объема избыток масла по маслопроводу 7 (рис. 61), соединяющему расширитель с баком, поступает в расширитель. При понижении температуры и уменьшении объема масло переходит из расширителя в бак.
Одновременно с этим расширитель играет и другую роль — защищает масло от чрезмерно быстрого старения. Объясняется это следующим образом. Масло в расширителе должно нормально сообщаться с атмосферой, чтобы при нагревании воздух из расширителя мог свободно выйти наружу. При соприкосновении с воздухом масло всегда окисляется и стареет, однако это происходит тем интенсивнее, чем больше поверхность (зеркало) масла и чем выше его температура.
При отсутствии расширителя зеркало масла должно быть ниже уровня крышки; при этом с воздухом соприкасалось бы по всей поверхности наиболее нагретое масло. В расширителе зеркало масла значительно меньше, ниже и температура масла, соприкасающегося с воздухом.
Для удлинения срока службы масла к расширителю пристраивают воздухоосушитель. Воздухоосушитель заполнен си- ликагелем и имеет устройство для очищения воздуха от механических примесей (масляный затвор). Воздух, засасываемый в расширитель при уменьшении объема масла, проходит через воздухоосушитель и при этом освобождается от влаги (в силикагеле) и механических примесей (в масляном затворе).
Расширитель снабжают отстойником (грязевиком) 4 для собирания и удаления механических примесей в масле (рис. 61). Отстойник приваривается снизу расширителя и имеет пробку для спуска осадков. Чтобы осадки не попадали в бак, а оставались в отстойнике, маслопровод 7, идущий от бака, выступает внутрь расширителя на 20—25 мм.
Маслоуказатель (масломерное стекло) 8, устанавливаемый на расширителе, позволяет проверить уровень масла при заливке трансформатора на заводе, а также контролировать его в процессе эксплуатации.
В отечественных трансформаторах длительное время применялись маслоуказатели, сообщающиеся с расширителем только нижним концом. Такой маслоуказатель показан на рис. 6 К Верхний конец маслоуказателя сообщался непосредственно е окружающим воздухом.
Рис. 62. Маслоуказатель, сообщающийся только с расширителем:
1 — стенка расширителя, 2 — труба, 3 — пластина, 4 — резиновая прокладка, 5 — колено, 6 и 11 — резиновые шайбы, 7 — нажимная втулка, 8 — стальной хомут, 9— стальная оправа, 10 — стеклянная трубка, 12 — запорный винт
Если дыхание трансформатора происходит через воздухоосушитель, маслоуказатель не должен сообщаться с окружающим воздухом помимо расширителя. Поэтому была разработана конструкция маслоуказателя, у которого верхний и нижний концы трубки (рис. 62) соединены с расширителем. Стеклянную трубку 10 уплотняют резиновыми шайбами 6 и 11 и нажимными втулками 7. При очистке или смене стекла отворачивают запорный винт 12, перекрывающий доступ масла из расширителя.
В трансформаторах 1 и 2-го габаритов применяют маслоуказатели с плоским стеклом. В плоской стенке расширителя делают два отверстия диаметром по 4 мм. На стенку укладывают уплотнение и пластину из органического стекла (применяют и обычное утолщенное стекло), перекрывающие оба отверстия. При помощи приваренных к стенке шпилек стекло стальным фланцем прижимают к расширителю. В зазоре между стенкой и стеклом находится масло на том же уровне, что и в расширителе.
Конструкция такого маслоуказателя очень проста, однако надежное уплотнение стекла удается получить лишь при era сравнительно небольших размерах. Недостатком является и то, что уровень масла в плоском маслоуказателе можно видеть только в том случае, если стоять напротив торцевой стенки расширителя; сбоку уровень не виден. Замена стекла или уплотнения в таком маслоуказателе возможна лишь при освобожденном от масла расширителе.
