В Японии многие подстанции сверхвысокого напряжения расположены в густонаселенных городских районах. Чтобы удовлетворить очень жестким требованиям, предъявляемым к трансформаторам для таких подстанций были разработаны три варианта элегазовых трансформаторов напряжением 275 кВ и мощностью 300 МВ-А, показанные на рис. 1 и в таблице 1. С увеличением мощности решить вопросы охлаждения только элегазом стало практически невозможным. Было принято охлаждение с помощью жидкости перфторуглерод (PFC) для всех трех типов трансформаторов.
В варианте А броневого типа поток перфторуглерода направлен сверху обмотки вдоль катушек. Конструкция обмоток, включая изоляцию, почти такая же как в масляном трансформаторе.
Рис. 1. Эскизы строения элегазовых трансформаторов большой мощности в Японии. Тип А (а): 1 — охладитель; 2 — распределитель охлаждающей жидкости; 3 — смесь элегаза и паров охлаждающей жидкости; 4 — компрессор; 5 — баллон с газом; 6 — магнитопровод; 7— обмотка; 8 — охлаждающая жидкость (PFC); 9— насос. Тип В (б): 1 — элегаз; 2 — магнитопровод; 3 — охлаждающая панель; 4 — регулятор давления; 5 — листовая обмотка; 6 — насос; 7— теплообменник; 8 — возврат охладителя; 9 — бак. Тип С (в): 1 — бак; 2— элегаз; 3— распределительная мембрана; 4— охлаждающая жидкость (PFC); 5 — охладитель; 6— обмотка; 7— изоляционный цилиндр (стенка сосуда); 8— магнитопровод; 9— насос.
Таблица 1. Элегазовые трансформаторы большой мощности в Японии (рис. 1)
Тип | А | В | С |
Тип трансформатора и обмотки | Броневой | Стержневой с листовыми обмотками | Стержневой с дисковыми обмотками |
Изоляция | Элегаз + перфторуглерод (2 кгс/см2). Витковая изоляция — синтетическая пленка | Элегаз (4 кгс/см2). Витковая изоляция — синтетическая пленка | Элегаз (3,5 кгс/см2). Изоляция обмотки — PFC. Витковая изоляция — синтетическая пленка |
Охлаждение | Принудительная циркуляция жидкости перфторуглерода в охладительных каналах между катушками | Принудительная циркуляция жидкости перфторуглерода в охладительных панелях в обмотке | Принудительная циркуляция жидкости перфторуглерода в изоляционном отсеке (магнитопровод и обмотки в перфторуглероде) |
Параметры трансформатора | Трехфазный 275 кВ, 300 MB-А с РПН | Трехфазный, 275 кВ, 300 MB • А, с регулировочным трансформатором в нейтрали | Трехфазный, 275 кВ, 250 MB-А с РПН |
При смешивании элегаза и паров перфторуглерода вариации давления смеси с изменением температуры увеличиваются. Регулятор давления поддерживает величину давления на уровне 2 кгс/см2 во всем диапазоне температур. Форма бака почти та же, как для маслонаполненного трансформатора броневого типа.
В варианте В применены листовые обмотки из алюминия с использованием барьеров из листов PET. Обмотки охлаждаются жидкостью перфторуглерода, циркулирующей в панелях цилиндрической формы листовой обмотки. Жидкость перфторуглерода полностью изолирована от элегаза. Цилиндрической формы бак рассчитан на максимальное давление 4 кгс/см2.
В варианте С обмотки и магнитопровод залиты жидкостью перфторуглерода. Жидкость в этом варианте является как изолятором, так и теплоносителем. Вся активная часть и жидкость находятся в изоляционном цилиндрическом баке. Пространство между стенками этого бака и стенками стального бака заполнено элегазом с максимальным давлением 3 кгс/см2.
Сверху изоляционный бак закрыт выравнивающей давление разделительной мембраной.
Преимущества элегазовых трансформаторов
Первым и основным преимуществом элегазовых трансформаторов является их полная пожаробезопасность. Кроме того, они имеют следующие преимущества но сравнению с маслонаполненными трансформаторами, устанавливаемыми в закрытых помещениях и под землей:
· Отпадает необходимость в противопожарном оборудовании и аварийной емкости для масла.
· Отпадает необходимость в защитном ограждении (стенках) для защиты другого оборудования.
· Охладители могут быть установлены значительно выше самого трансформатора.
· Уменьшенный вес благодаря отсутствию масла
· Сниженный уровень шума по сравнению с маслонаполненными трансформаторами.
Эти преимущества позволяют уменьшить размеры подстанции или помещения и снизить стоимость.
Недостатком является меньшее значение тепловой постоянной времени по сравнению с маслонаполненными трансформаторами. Поэтому допустимая длительность перегрузок меньше.
