Силовые трансформаторы
Наибольшее распространение получили трёхфазные трансформаторы.
Однофазный трансформатор используется при больших мощностях и напряжениях ≥500 КВ и выше, для уменьшения транспортной массы.
Силовые трансформаторы характеризуются следующими параметрами:
- Номинальной мощностью Рном;
- Номинальным напряжением Uном;
- Номинальным током Uном;
- Напряжением короткого замыкания Uк.з.;
- Схемой и группой соединения обмоток;
- Током холостого хода Iх.х.;
- Потерями х.х. и к.з.
По количеству обмоток различного напряжения на каждую фазу трансформаторы делятся на: - двухобмоточные;
- трёхобмоточные.
Кроме того обмотки одного и того же напряжения низшего, могут состоять из двух и более параллельных ветвей изолированных друг от друга и от заземлённых частей. Такие трансформаторы называются с расщеплёнными обмотками, которые используются для ограничения токов короткого замыкания.
Системы охлаждения трансформаторов
- Естественное масляное охлаждение – М, используется в трансформаторах мощностью до 16000 кВА. Тепло от обмоток и магнитопровода отводится через масло в окружающую среду, которое циркулирует по радиаторным трубам.
- Масляное охлаждение с дутьём и естественной циркуляцией масла – Д. используется для трансформаторов мощностью 100000 кВА. Эта система имеет вентилятор, который обдувает нагретую поверхность радиаторных труб.
- Масляное охлаждение с дутьём и принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители – ДЦ ≥ (63000 кВА). Система охлаждения имеет вентиляторы для обдува и электрические насосы, встроенные в маслопроводы для обеспечения циркуляции масла через охладители.
- Естественное воздушное охлаждение трансформаторов осуществляется за счёт конвекции воздуха и в некоторой степени лучеиспускания. Такие трансформаторы называются сухими (Р<1600 кВА, U<15 кВ).
Воздушное охлаждение при открытом исполнении трансформатора обозначается – С, при защищенном исполнении – СЗ, при герметизированном исполнении – СГ.
В сухих трансформаторах применяют изоляцию класса нагревостойкости В < 80с°, или используется стеклоизоляция класса нагревостойкости F < 100с°. Класс нагревостойкости А допускает нагрев до 60с°.
Условные обозначения трансформаторов
- Число фаз: О – однофазный; Т – трёхфазный;
- Вид охлаждения: М – масляное; Д – дутьё; ДЦ – дутьё с принудительной циркуляцией; С – сухой;
- Количество обмоток: Т – трёхобмоточный; Р – с расщеплённой обмоткой; Н – регулирование под нагрузкой; А – автотрансформатор (ставится на первом месте в обозначении).
За буквенными обозначениями указывается мощность трансформатора в кВА и класс напряжения обмоток по высокой стороне в кВ.
Далее - климатическое исполнение и условия размещения электрооборудования.
ТС3 – 1600/10 УХЛ 4 – трансформатор трёхфазный, сухой, в защищённом исполнении, мощностью 1600 кВА по высокой стороне 10 кВ, климатическое исполнение для У – умеренного, Х – холодного, 4 – размещение внутри помещения.
ТДТН – 16000/110 – У1 – трансформатор трёхфазный, система охлаждения – дутьё, трёхобмоточный с регулированием напряжения под нагрузкой, 16000 кВА – полная мощность, 110 кВ – высокое напряжение, эксплуатация в умеренном климате, размещение на открытом воздухе – 1.
Способы регулирования напряжения трансформаторов
На обмотке высшего напряжения имеющий меньший рабочий ток, предусматриваются дополнительные ответвления и переключающие устройства для изменения коэффициента трансформации.
Два вида переключающих устройств:
- Устройства для переключения числа витков при отключенном трансформаторе. ПБВ – переключение без возбуждения. Это переключающее устройство существует практически у всех трансформаторов, при этом коэффициент трансформации изменяется в пределах ± 5%.
- Устройство для переключения числа витков под нагрузкой. РПН – регулирование под нагрузкой. Принцип РПН – при регулировании напряжения под нагрузкой переключение с одного ответвления на другое осуществляется без разрыва цепи рабочего тока. Этот способ позволяет изменять коэффициент трансформации в пределах 20%. Обычно обмотки трансформаторов должны обладать достаточной электрической и механической прочностью. Изоляция обмоток должна выдерживать коммутационные и атмосферные перенапряжения. Также обмотки должны выдерживать электродинамические усилия, которые появляются при протекании тока короткого замыкания и которые могут привести к разрушению обмотки. Должна быть предусмотрена надёжная система охлаждения обмоток, чтобы не допустить перегрев изоляции. Трансформаторы изготавливаются с алюминиевой обмоткой на мощность до 6300 кВА.
Изоляция трансформатора
В масляных трансформаторах основной изоляцией является масло трансформаторное в сочетании с другими электроизоляционными материалами: электрокартоном, гетинаксом, лакотканью и другими диэлектриками.
В сухих трансформаторах широко применяются новые виды изолирующих материалов повышенной нагревостойкости на основе кремний органических материалов.
В трансформаторах предусмотрены специальные воздухоосушители, называемые селикогелями. Повышенная влажность из воздуха может попасть в трансформаторное масло, при этом произойдёт резкое снижение его электроизоляционных свойств.
К контрольным устройствам трансформатора относится маслоуказатель устанавливаемый на расширители и термометр устанавливаемый на крышке бака. К защитным устройствам относится реле, понижение уровня масла и газовое реле. На мощных трансформаторах напряжением 330 – 750 кВ, дополнительно предусмотрены устройства контроля изоляции вводов и манометры, контролирующие давления масла в герметичных вводах высокого напряжения. Трансформаторы могут без ущерба для нормального срока службы работать в течение некоторого времени с нагрузкой превышающей номинальную, если другую часть рассматриваемого периода их нагрузка будет меньше номинальной.
Критерий допустимости того или иного режима работы трансформатора в течении определенного времени, является не номинальная мощность, а износ изоляции за определённый период.
Если при выборе трансформаторов руководствоваться только номинальной мощностью, то они будут недоиспользованы. При росте температуры изоляции класса А ускоряются окислительные, химические реакции, что ведёт к потере механической прочности изоляции.
