Производственный цикл изготовления трансформаторов завершается процессом сборки. В сборочный цех (или участок) поступают заранее изготовленные узлы трансформаторов: полностью собранный магнитопровод (остов), обмотки (в комплекте на трансформатор), детали и узлы изоляции и отводов, переключающие устройства и приводы, вводы и трансформаторы тока, бак с крышкой, расширитель и другие комплектующие изделия. Процесс сборки трансформаторов включает большое количество самых разнообразных производственных операций, включая сушку, заливку трансформаторным маслом и испытания трансформатора. Учитывая многообразие производственных операций, составляющих технологический цикл сборки трансформаторов, весь процесс сборки: принято подразделять на ряд основных этапов: первая сборка, вторая сборка, сушка, третья сборка, испытания.
В зависимости от характера производства, определяемого» размером выпуска, в трансформаторостроении применяются различные организационно-технические формы сборки. При индивидуальном и мелкосерийном — стационарная сборка по принципу концентрации процесса или по принципу частичной дифференциации процесса. При массовом и серийном — подвижная поточная, сборка на поточных линиях.
Первая сборка — монтаж обмоток и изоляции трансформатора
Рассмотрим вначале сборку трансформаторов III—VIII габаритов при мелкосерийном производстве. Сборка трансформаторов производится на специально оборудованных для выполнения определенных сборочных операций рабочих местах (рис. 1). Для удобства сборки магнитопроводы трансформаторов небольшой мощности устанавливают на подставки; большой — на специальные стендовые плиты. Сборочные площадки оборудованы передвижными механизированными стеллажами.
Первая сборка трансформатора заключается в монтаже обмоток и изоляции на магнитопроводе. Она включает снятие верхних ярмовых балок и расшихтовку верхнего ярма магнитопровода, укладку нижней изоляции, насадку на стержни всех обмоток и установку изоляционных деталей между обмотками, укладку верхней изоляции, зашихтовку и прессовку верхнего ярма, осевую прессовку обмоток и первое предварительное испытание. Эти технологические операции для всех типов силовых и многих типов специальных трансформаторов аналогичны и различаются в основном трудоемкостью и длительностью технологического процесса в зависимости от габаритов и сложности тех или иных узлов п деталей. Рассмотрим подробнее эти типовые технологические. процессы сборки.
В зависимости от габарита сборку трансформаторов выполняют бригадой 3—6 человек. Вначале производят настройку стеллажей в соответствии с размерами собираемого трансформатора, после чего распрессовывают верхнее ярмо магнитопровода в следующей последовательности: с помощью крана и строп стропят верхние ярмовые балки, ослабляют гайки полубандажей и горизонтальных прессующих шпилек 3 (рис. 2). Для предохранения «завалов» верхней части стержня и выпадения крайних позиций сверху ярма устанавливают скобы 8, располагая их в шахматном порядке между пластинами ярма. С полубандажей и шпилек «отворачивают и снимают гайки, шайбы, втулки. Снимают детали замкового устройства 4. В торцевые отверстия верхних ярмовых балок 2 устанавливают распорные технологические шпильки. Верхние ярмовые балки разводят на расстояние, при котором замковые пластины ярмовых балок выйдут из зацепления с вертикальными пластинами 6 стержней, удаляют распорные ступенчатые (деревянные) брусья, изоляцию 5 ярмовых балок от активной стали и затем снимают ярмовые балки. Все снятые узлы и детали комплектуют и укладывают на стеллажи.
Рис. 31.1. Рабочее место первой сборки трансформаторов.
1 — механизированные стеллажи; 2 — магнитопровод после расшихтовки; 3 — переносной стеллаж; 4 — сталь верхнего ярма; 5 — ремни для стягивания стержня; в — подъемная площадка.
При расшихтовке очень важно сохранить тот порядок чередования пластин, в котором они были заложены в ярмо при сборке магнитопровода, и не повредить изоляцию пластин. Расшихтовку производят вручную, с двух сторон магнитопровода, постепенно снимая П- и Г-образные скобы, стягивающие ярмо. Начиная с крайних пакетов, одновременно вынимают по 2—3 пластины из ярма (в зависимости от того, как был собран магнитопровод) и укладывают на стеллажи. Укладка пластин на стеллажи должна производиться строго в том порядке, в котором они находились в ярме, так как шихтовка ярма начинается именно с тех пластин, которые были вынуты последними и находятся на стеллажах сверху. Поскольку скорость разборки ярма с каждой стороны может быть неодинакова, расшихтовка может окончиться не обязательно на середине ярма. Чтобы не ошибиться при начале зашихтовки, место, откуда вынимается последняя пластина, отмечается обычно киперной лентой, прокладываемой между пластинами стержня.
Рис. 31.2. Распрессовка верхнего ярма магнитопровода.
1 — лист магнитопровода; 2 — ярмовые балки; 3 — горизонтальные шпильки; 4 — замковое устройство; 5 — изоляционная прокладка («мост»); 6 — вертикальная пластина; 7— устройство для осевой прессовки; 8 — технологические скобы; 9— подъемное устройство.
Распушенные пластины стержней магнитопровода не дают возможности правильно без повреждения насадить обмотки, поэтому специальными приспособлениями или брезентовым ремнем, лентой стержни магнитопровода стягивают, как показано на рис. 1. По окончании расшихтовки магнитопровод осматривают, обнаруженные повреждения устраняют, продувают сжатым воздухом, после чего он готов к установке и насадке обмоток. Количество обмоток и их расположение как на стержне, так и по фазам определяются конструкцией трансформатора, обмотки монтируются; в соответствии с требованиями чертежа.
Рассмотрим установку обмоток трехобмоточного трансформатора класса напряжения 110 кВ с расположением обмоток НН— СН—ВН, считая от стержня. Укладка нижней изоляции начинается с установки деталей уравнительной изоляции / (рис. 3). Нижние плоскости изоляционных прокладок должны плотно прилегать к полкам ярмовых балок, поэтому при сборке разрешается подгонять толщину этих прокладок по месту, чтобы обеспечить опорную плоскость для обмоток на уровне выступа ярма. На уравнительную изоляцию сверху накладывают ярмовую изоляцию 2. Прокладки ярмовой и уравнительной изоляции должны точно совпадать (разрешается отклонения до 5 мм). После укладки нижней изоляции на стержни магнитопровода устанавливают деревянные планки с вырезами под бандажи и шпильки, придавая его сечению форму, близкую к кругу, обеспечивая этим надежную опору для обмотки в радиальном направлении, а также благоприятные условия для охлаждения стержней магнитопровода.
Обмотки, насаживаемые первыми на магнитопровод, изолируются от него, кроме масляного промежутка, цилиндром. Так называемый «мягкий» цилиндр заматывают послойно из вальцованных листов, электроизоляционного картона марки А или Б толщиной 1,5—2 мм так, чтобы нахлест листов в месте стыка составлял не менее 100 мм, что обеспечивает достаточную электрическую прочность слоя электроизоляционного картона. Для затяжки листов картона используют приспособление, располагая его на цилиндре, как показано на рис. 3.
Рис. 3. Монтаж изоляции.
1— уравнительная изоляция; 2— ярмовая изоляция; 3 — мягкий цилиндр; 4 — приспособление для затяжки мягкого цилиндра; 5 — отметка места окончания расшихтовки; 6 — ремень для стяжки верхней части стержня; 7 — пластина; 8 — полоса электрокартона; 9 — стеклобандаж; 10— изоляция; // — ярмовые балки; 12 — опорная пластина.
Комплект обмоток трансформатора доставляют на участок первой сборки стянутыми в плитах (см. рис. 1). Обмотки должны поступать на сборку не позже чем через 12 ч после окончания сушки, в противном случае они подлежат повторной сушке. Перед насадкой обмоток на магнитопровод каждую из них проверяют и подготавливают к сборке. Обмотку осматривают снаружи, проверяют осевой размер, правильность вывода концов, отсутствие механических повреждений, обрывов проводов и замыканий, после чего распрессовывают. Последовательно ослабляют затяжку гаек на стяжных шпильках, снимают с обмотки верхнюю прессующую плиту, производят обрубку реек на 20—25 мм ниже опорного кольца, чтобы после окончательной сушки активной части рейки не упирались в электроизоляционные детали. Осматривают обмотку внутри, проверяют размеры внутреннего (по рейкам) и наружного диаметров обмотки, отсутствие механических повреждений изоляции, правильность выполнения переходов. Концы обмоток изгибают в соответствии с чертежом и изолируют, чтобы не было замыканий между отдельными параллельными проводниками, изоляция которых могла быть нарушена при изгибе концов, между ними прокладывают полосы лакоткани или крепированной бумаги. Изогнутый конец плотно изолируют полосами лакоткани в полуперекрытие до получения толщины, указанной в чертеже. Недостаточно плотное наложение изоляции неизбежно приведет к появлению в ней пустот, резко ухудшающих ее электрическую прочность. Толщину уложенной изоляции проверяют штангенциркулем или шаблоном. Закрепляют изоляцию бандажом из киперной ленты. Перед насадкой обмотку продувают сжатым воздухом и для облегчения насадки внешнюю поверхность электрокартонных реек натирают парафином.
Насадку обмоток на стержень магнитопровода или на цилиндр производят с помощью крана и специального приспособления, которое состоит из двух- или трехлучевой траверсы и подъемных лап (рис. 4,а). При насадке обмотку медленно опускают, все время проверяя отвесом, и в случае необходимости регулируют ее положение относительно стержня магнитопровода и прокладок нижней ярмовой изоляции. Для направления обмотки при насадке и предохранения изоляции ее витков применяют электрокартонные полосы, которые затем удаляют. Электрокартонные рейки обмотки должны располагаться строго посредине прокладок ярмовой изоляции, а нижние концы обмоток—между прокладками ярмовой и уравнительной изоляции. Запрещается осаждать обмотку грузом. Она должна опускаться плавно под действием собственной массы с плотной посадкой на цилиндр.
Насадка на стержень последующих обмоток (обмоток СН или обмотки ВН) выполняется после установки изоляции между обмотками. Если последующей обмоткой является обмотка СН класса напряжения 35 кВ, как это показано на рис. 4, б, она насаживается на мягкий цилиндр, предварительно установленный на рейки предыдущей обмотки. Намотка мягкого цилиндра под обмотку СН производится так же, как и под обмотку НН. При насадке обмотки СН нужно тщательно следить за расположением выводных концов, а также за тем, чтобы столбы прокладок не были смещены и опирались на соответствующие прокладки ярмовой изоляции.
Насадка третьей обмотки, в данном случае обмотки ВН напряжением 110 кВ, выполняется после установки нижней ярмовой шайбы и изоляции между обмотками. Установку мягких цилиндров 7 под обмотку ВН производят так же, как под обмотки НН и СН. На опорные кольца 14 обмотки ВН устанавливают общий для всех обмоток ВН изоляционный барьер 15, при этом барьерные прокладки следует располагать по оси прокладок ярмовой изоляции. Нижние угловые шайбы 17 надевают на цилиндр, установленный на стержне. При насадке шайбу осаждают, равномерно вращая ее на цилиндре. Для лучшего скольжения угловой шайбы по цилиндру поверхность цилиндрической части шайбы натирают парафином. Нижнюю часть междуфазной перегородки опускают между цилиндрами и располагают, как показано на рисунке. На цилиндр устанавливают вертикальные планки 10, располагая их посредине прокладок ярмовой изоляции.
Р и с. 31.4. Монтаж обмоток трансформатора.
а — насадка обмотки вручную на магнитопровод трансформатора 100 кВ - А; б — расположение обмоток и изоляционных деталей на стержне трансформатора 110кВ (в разрезе): (/ — обмотка НН; 2 — обмотка СН; 3 — обмотка ВН; 4—7 — цилиндры; верейка обмотки НН; 9 — верхнее опорное кольцо обмотки НН; 10 — дистанционная планка; 11 — рейка обмотки ВН; 12 — ярмовая изоляция; 13—-уравнительная изоляция; 14—кольцо опорное ВН; 15 — барьер с прокладками нижний; 16 — нижняя часть междуфазной перегородки; 17, IS— угловые шайбы нижние; 19 — концевая изоляция; 20 — основной отвод обмотки СН; 21 — регулировочный отвод (обмотка СН); 22 — нижнее опорное кольцо обмотки; 23 — емкостное кольцо; 24 — верхняя концевая изоляция; 25, 27 — угловые шайбы верхние; 26 — верхняя междуфазная перегородка; 28 — барьер с прокладками верхний; 29 — верхнее опорное кольцо ВН; 30 — верхняя ярмовая изоляция; 31 — кольцо электрокартонное; 32 — кольцо стальное прессующее; 33— нажимной винт; 34 — стальной башмак; 35 — текстолитовый башмак; 36 — ярмовая балка.
Они являются промежуточной опорой для вертикальных реек обмоток в радиальном направлении. В вырезах реек размещается цилиндрическая часть угловой шайбы.
Намотку последующих цилиндров и намотку вторых угловых шайб 18 под обмотку ВН производят аналогично описанному выше. На горизонтальный отворот шайбы укладывают концевую изоляцию 19 так, чтобы ее прокладки совпадали с прокладками ярмовой изоляции. Подготовленную обмотку ВН насаживают на стержень так же, как обмотки НН и СН, после чего устанавливают верхнюю изоляцию. Сверху на обмотки укладывают такие же изоляционные детали, как и внизу под обмотками, но в обратной последовательности. На обмотку ВН устанавливают верхнюю угловую шайбу 25, затем междуфазную перегородку 26 и укладывают вторую угловую шайбу 27. Обмотки со стороны выхода концов укрывают специальным чехлом и производят изолирование концов обмоток лентами лакоткани или крепированной бумаги. После изгиба и изолирования верхних концов обмоток укладывают верхнюю ярмовую изоляцию, общую для всех трех фаз. Перед ее установкой необходимо проверить, на одном ли уровне располагаются верхние опорные кольца всех обмоток. Если при этом какая-нибудь из обмоток окажется выше, ее подпрессовывают.
При укладке верхней изоляции следят за совпадением всех прокладок, которые должны быть расположены на одной оси. На верхнюю ярмовую изоляцию устанавливают опорное и прессующее кольца 31 и 32. Прессующие кольца должны быть ниже стыка пластин магнитопровода в стержнях на всех трех фазах на величину указанного в чертеже так называемого «шихтовального» зазора. Прессующие кольца из стали заземляют. Предпочтительно выполнять прессующие кольца из изоляционного материала.
Шихтовку верхнего ярма начинают производить с того места, откуда были вынуты последние листы при расшихтовке. Шихтовка ведется одновременно с двух сторон магнитопровода согласно схеме шихтовки, указанной в чертеже магнитопровода. Во время шихтовки необходимо следить, чтобы торцы крайних пластин ярма не выступали за края пластин стержня. Совершенно недопустимо при шихтовке перекрытие пластин (нахлест). Основным правилом шихтовки всех магнитопроводов является чередование слоев стали стержня и ярма, т. е. такая их установка, при которой один слой пластин ярма становится между двумя соответствующими слоями пластин стержня, а следующий — встык с этим слоем. Для того чтобы пластины центрального пакета, устанавливаемые встык со стержнями, не опускались, между стальными прессующими кольцами и ярмом прокладывают технологические подставки, толщину которых подбирают так, чтобы пластины ярма были на уровне стыков пластин стержней. После зашихтовки центрального пакета его стягивают П-образными стяжными скобами, располагая их вдоль ярма в шахматном порядке. В дальнейшем каждый зашихтованный пакет стягивают с предыдущим такими же или Г-образными скобами. Пластины, установленные в ярмо, осаждают с помощью молотка и фибровой планки до стыка в стержне. Одновременно пластины, выступающие с торцов, также подбивают, чтобы не было зазоров.
После окончания шихтовки ярма магнитопровода производят установку снятых узлов и деталей, ярмовых балок и опрессовку верхнего ярма.
Ярмовые балки с помощью крана или других грузоподъемных устройств устанавливают на временные технологические деревянные подставки, располагаемые на прессующих кольцах. Балки устанавливают таким образом, чтобы замковые выступы ярмовых балок точно стали под выступами на вертикальных стяжных пластинах стержней магнитопровода.
Предварительную подпрессовку верхнего ярма выполняют ярмовыми балками с помощью технологических шпилек, устанавливаемых по их торцам. По мере стягивания балок снимают П- и Г-образные скобы, устанавливают и закрепляют заземляющую ленту и через фибровую прокладку легкими ударами молотка производят осадку пластин ярма до тех пор, пока пластины, вставленные при: шихтовке ярма, станут на одном уровне с соответствующими пластинами стержня. Слегка подпрессовав ярмо, устанавливают детали замкового клинового устройства, деревянные и изоляционные прокладки, полубандажи и верхние стяжные шпильки, после чего производят окончательную опрессовку ярма полубандажами и прессующими шпильками.
Прессовка верхнего ярма трансформатора является одной из наиболее трудоемких операций первой сборки. Усилия, которые прикладываются при запрессовке ярма, очень большие. Обычные торцевые ключи с короткой (500—700 мм) рукояткой без удлинителя не пригодны для трансформаторов IV—VIII габаритов, так как для получения необходимого усилия приходится прикладывать большую силу, поэтому для прессовки верхнего ярма с заданным усилием в пределах до 60-104 Н широко применяют гидробалки. Мостовым краном гидробалку устанавливают на средней части: магнитопровода и производят прессовку этого участка ярма с установкой полубандажей и верхних горизонтальных прессующих шпилек с изолирующими трубками. Затем гидробалку перестанавливают и производят прессовку на крайних участках ярма магнитопровода. В процессе прессовки замену технологических шпилек горизонтальными прессующими шпильками производят по мере запрессовки верхнего ярма. Прессовку ярма можно считать законченной, когда ярмовые балки на каждом стержне магнитопровода затянуты и плотно прилегают к ярму с обеих сторон.
Для обеспечения устойчивой работы трансформатора в режиме короткого замыкания необходимо получить стабильные осевые размеры при опрессовке обмоток. Допустимый минимум недопрессовки до заданного размера, который определяется возможностью некоторого смещения верхних ярмовых балок относительно ярма, при подъеме активной части может быть в пределах 7—10 мм.
Заключительной операцией первой сборки трансформаторов, является подготовка концов обмоток и регулировочных ответвлений к их соединению с отводами, для чего концы обмоточных проводов зачищают от изоляции.
После первой сборки на испытательную станцию подают за-шихтованный остов с насаженными на него обмотками—активную часть трансформатора. В целях проверки качества сборки проводится наружный осмотр; испытание электрической прочности изоляции прессующих (стяжных) шпилек или полубандажей верхнего и нижнего ярм и ярмовых балок относительно активной стали магнитопровода; измерение потерь и тока холостого хода; определение коэффициента трансформации между всеми катушками каждой пары обмоток; проверка равенства числа витков всех катушек, соединяемых параллельно на второй сборке; измерение сопротивления постоянному току межлистовой изоляции пакетов и всего магнитопровода.
