Основные элементы конструкции ЭПТ по назначению аналогичны силовым трансформаторам общего назначения. Однако специфические режимы работы ЭПТ требуют специальных схемных и конструктивных решений, затрагивающих практически все основные узлы ЭПТ: обмотки, отводы, переключающие устройства (ПУ), выводы и др.
Обмотки
Классификация обмоток
Эксплуатационные требования, предъявляемые к электрической и механической прочности обмоток, выделяют этот узел ЭПТ в один из важнейших.
По своему назначению обмотки силовых трансформаторов разделяют на первичные, к которым подводится энергия переменного тока, и вторичные, от которых она отводится. У ЭПТ первичные — это всегда обмотки высшего напряжения (ВН), вторичные — обмотки низшего напряжения (НН). Обмотки ВН и НН ЭПТ могут быть нерегулируемыми, не имеющими ответвлений, и регулируемыми, т. е. с ответвлениями для использования напряжения части обмотки. В последнем случае эта часть обмотки может выполняться в виде отдельной конструктивной единицы со своими регулировочными ответвлениями. Такую обмотку называют регулировочной (РО). В ЭПТ РО применяют почти всегда как часть обмотки ВН. Иногда в ЭПТ встречаются схемы с двумя РО — грубого и тонкого регулирования (РОфубая и РОтопкая).
По конструктивному исполнению обмотки ЭПТ разделяют на цилиндрические, непрерывные катушечные и винтовые. Цилиндрические обмотки могут быть одно- и многослойными, винтовые — одно- и многоходовыми; применяются также дисковые и переплетенные обмотки.
Особое место среди обмоток ЭПТ занимают листовые и шинные (из меди и алюминия) обмотки НН.
Цилиндрические обмотки
Область применения цилиндрических обмоток — обмотки ВН (иногда — НН) сухих ЭПТ с ВН класса 0,5 кВ мощностью до 630 кВ-А. В более мощных ЭПТ их применяют в качестве РО, особенно — тонкого регулирования.
В цилиндрических обмотках ЭПТ намотка провода (из меди или алюминия) производится плашмя или на ребро в один или несколько параллельных проводов; внутренний слой таких обмоток наматывается непосредственно на жестком изоляционном цилиндре или через дистанцирующие рейки (клинья). Такие же клинья устанавливаются между другими слоями обмотки. Изоляция проводов — всегда усиленная, толщина — 1,2-2,5 мм на две стороны.
Непрерывные обмотки
Непрерывные обмотки применяют в качестве обмоток ВН и НН, винтовые — как обмотки НН и РО.
В ЭПТ непрерывные обмотки наматываются, как правило, на жестком изоляционном цилиндре с вертикальными клиньями; горизонтальные каналы между катушками образуются с помощью прокладок из электрокартона или стеклотекстолита.
В ЭПТ мощностью до 6300 кВ-А в непрерывной обмотке ВН в качестве регулировочных используют катушки, расположенные симметрично относительно ее середины; в ЭПТ большей мощности регулировочные витки размещают в отдельной РО.
Непрерывные обмотки, используемые как обмотки НН, наматывают с петлями в местах наружных переходов (рис. 9). Петли делают во всех катушках, кроме входных; после намотки петли разрезают, а концы катушек припаивают к сборным шинам (рис. 9). Между каждой парой шин, т. е. в двух катушках обмотки, заключено полное число электрических витков, в которых наводится номинальное НН. При параллельном соединении сборных шин ток увеличивается пропорционально числу пар катушек.
Рис. 9. Непрерывная обмотка НН ЭПТ: а — после намотки, б — после сборки и пайки схемы.
Распределение тока между параллельно соединенными катушками неодинаково: в крайних катушках он в 1,54-11,8 раза выше, чем в средних. Для снижения нагрева этих катушек применяют специальные схемы соединения или увеличивают сечения проводов и охлаждающие их горизонтальные каналы.
В непрерывных обмотках НН не удается получить менее трех витков в паре катушек из-за конструктивных и технологических трудностей.
Винтовые обмотки
Широкое применение в ЭПТ получили винтовые обмотки. Они используются в качестве обмоток НН с током до 5000 А, а также РО. Сечение витков в винтовых обмотках образуется из сечения нескольких (до 20-28) параллельных проводов, расположенных один за другим в радиальном направлении. При необходимости сечение витка может быть увеличено, если применить многоходовые обмотки.
В винтовых обмотках для выравнивания сопротивлений отдельных проводов обязательны специальные транспозиции, а также одинаковые размеры всех параллельных проводников. Встречаются конструкции винтовых обмоток, выполненных из транспонированных проводов в один или два захода без транспозиций или с одной общей в середине обмотки. Существуют многоходовые винтовые обмотки НН, которые служат одновременно и для регулирования напряжения ЭПТ.
В винтовых обмотках РО каждый проводник принадлежит одной регулировочной ветви. Сумма витков, намотанных этим проводником, образует одну ступень РО, в которой наводится напряжение ступени. Для получения заданного напряжения иногда соединяют последовательно несколько проводников РО. Обычно такие соединения выполняются вне РО при сборке и пайке схемы отводов.
В винтовых РО с одним проводником в регулировочной ветви транспозиции не делают, так как все ветви соединяются последовательно в одну общую электрическую цепь. Транспозицию делают только в том случае, если каждая регулировочная ветвь состоит из нескольких параллельных проводов, и ее выполняют только между проводниками в пределах каждой регулировочной ветви.
Дисковые, листовые и шинные обмотки Кроме непрерывных и винтовых, для обмоток НН в ЭПТ применяют дисковые, листовые и шинные обмотки.
Рис. 10. Шинная (а) и листовая (б) обмотки НН ЭПТ: 1 — нижний виток; 2 — верхний виток; 3 — пластина; 4 —дистанцирующее изоляционное кольцо.
Дисковая обмотка состоит из отдельно намотанных катушек («дисков») и применяется в конструкциях ЭПТ с чередующимися обмотками.
Шинные или листовые обмотки применяют при одном или двух электрических витках на стороне НН. Их широко используют в качестве обмоток НН в ЭПТ мощностью от 12,5 до 80000/3 кВ • А. Шинные обмотки из стандартных медных и алюминиевых шин делают чаще всего в сухих ЭПТ мощностью до 400 кВ • А. В масляных ЭПТ большей мощности нередко применяют обмотки из медных полос («шин»), полученных раскроем из стандартных листов меди. Достоинством шинных обмоток является возможность путем пересоединения концов шин (полос) получать различные напряжения и токи НН.
На рис. 10, а показана шинная обмотка ЭПТ, выполненная шестью витками, каждая пара которых соединена последовательно. Отводы от этих витков могут соединяться (вне бака) параллельно, образуя двух-витковую обмотку НН; они же могут быть соединены последовательно или последовательно-параллельно, расширяя возможности применения ЭПТ для различных ЭП.
Одно- и двухвитковые обмотки из листовой меди (рис. 10) широко применяют в ЭПТ мощностью на стержень 4000 кВ • А и более. Внутренний и наружный витки двухвитковой листовой обмотки разделяют каналом, который фиксируется установкой в нем дистанцирующих клиньев из изоляционного материала.
Защита обмоток от разрушения токами КЗ
Обмотки ЭПТ испытывают повышенные механические воздействия при эксплуатационных и аварийных токах КЗ. Для увеличения динамической стойкости принимают различные конструктивные и технологические меры.
Так, внутренние обмотки, а также средние по расположению, которые подвергаются воздействию сжимающих радиальных сил, выполняют на жестких бумажно-бакелитовых цилиндрах толщиной 10—16 мм. В обмотках используют, как правило, малоусадочный электрокартон; сушку производят по особому режиму; жесткость увеличивают пропиткой обмоток глифталевым лаком с последующим запеканием.
Для наружных обмоток, на которые действуют растягивающие силы, применяют стеклобандажи, охватывающие обмотки по наружной поверхности.
В листовых обмотках предусмотрено специальное крепление витков и их отводов, повышающее жесткость обмотки.
Расположение обмоток ЭПТ По расположению на стержне остова обмотки разделяют на концентрические и чередующиеся. Все современные ЭПТ выполняются с концентрическими обмотками. Из-за сложности отвода тока обмотки НН располагаются почти всегда снаружи. Обмотки ВН размещают, как правило, между обмотками НН и РО.
