Трансформаторное оборудование для преобразовательных установок - Вентильные, регулировочные обмотки

Конструкцию вентильные обмотки выполняют симметричной, чтобы индуктивности рассеяния ее частей были одинаковыми. Для ВО применяют одноходовую и многоходовые винтовые и непрерывные обмотки.

Рис. 2.11. Цилиндрическая вентильная обмотка: 1- слои прямой звезды; 2 — слои обратной звезды

Рис. 2.12. Транспозиция проводов в четырехходовой винтовой обмотке

Цилиндрические обмотки вследствие слабой электродинамической стойкости широкого применения не нашли, их применяют, как правило, для трансформаторов типовой мощностью не более 6300 кВ А. Вентильную цилиндрическую обмотку в схеме две обратные звезды с уравнительным реактором для обеспечения одинакового индуктивного сопротивления прямой и обратной звезд схемы, как правило, выполняют четырехслойной (рис. 2.11).
Одноходовые и многоходовые винтовые обмотки применяют при относительно небольшом числе витков и большом токе. Число параллельных проводов в каждой ветви принимают не менее четырех. Для устранения неравномерного распределения тока между параллельными проводами и уменьшения добавочных потерь выполняют транспозицию проводов. В одноходовой винтовой обмотке из четырех параллельных проводов выполняют в середине обмотки одну общую транспозицию, при большем числе проводов — одну общую в середине и две групповые транспозиции—на 1/4 и 3/4 высоты обмотки.

Рис. 2.13. Транспозиция проводов в трехходовой винтовой обмотке
Рис. 2.14. Одноходовая винтовая обмотка для схемы две обратные звезды с уравнительным реактором:
1—виток прямой звезды; 2 — виток обратной звезды; 3 — изоляционная прокладка
Для ПТ предпочтительной следует считать двухходовую винтовую обмотку с равномерно расположенной транспозицией. При очень больших токах применяют многоходовые винтовые обмотки, имеющие до восьми ходов. В двухходовой обмотке в каждом ее ходу также могут выполняться общие и групповые транспозиции, однако, как правило, применяют более совершенную равномерно распределенную транспозицию. При четном числе ходов, большем двух, для выравнивания тока между ходами и повышения коэффициента заполнения обмотки транспозицию выполняют следующим образом: при перекладках нижний провод каждого нечетного хода располагают на месте нижнего провода следующего четного хода, верхний провод каждого четного хода, кроме последнего, размещают на месте верхнего провода следующего нечетного хода, а верхний провод последнего хода — на месте верхнего провода первого хода, остальные провода каждого хода располагают на местах соседних проводов тех же ходов. Такая транспозиция для четырехходовой обмотки из 16 проводов показана на рис. 2.12: провода 1—4 принадлежат первому ходу, 5—8 — второму, 9—12 — третьему, 13—16 — четвертому ходу обмотки, причем провода 1, 5, 9 и 13 являются верхними, провода 4, 8, 12 и 16 — нижними, а остальные провода — средними проводами ходов [2.7].
При двух параллельных проводах в ходе и любом числе ходов, большем двух, транспозиция может быть выполнена по рис. 2.13, на котором показана развертка обмотки, содержащей три хода, причем верхние провода изображены сплошной линией, нижние — штриховой. Верхний провод первого хода располагают на месте нижнего провода первого хода, остальные верхние провода располагают на местах верхних предыдущих ходов; нижний провод последнего хода располагают на месте верхнего провода последнего хода, остальные нижние провода — на местах нижних проводов последующих ходов. В этой транспозиции отсутствует переход увеличенной длины из последнего хода в первый, что повышает надежность обмотки, ее технологичность и позволяет выполнять винтовые обмотки из транспонированного провода при любом числе ходов. В многоходовых винтовых обмотках начала и концы ходов не следует располагать рядом и сосредоточивать в одном пролете между прокладками, их размещают равномерно по дуге окружности. Это улучшает токораспределение между ходами, уменьшает размер сбега винта обмотки.
В трансформаторах с одноходовыми винтовыми обмотками по схеме две обратные звезды с уравнительным реактором части, принадлежащие к разным звездам, наматывают друг на друга. Поэтому на всем протяжении обмотки эти части должны быть изолированы друг от друга (рис. 2.14). В середине одноходовой винтовой обмотки выполняют одну общую транспозицию, а на расстоянии 1/4 и 3/4 длины обмотки — две групповые транспозиции.

Рис. 2.15. Двухходовая винтовая обмотка для схемы две обратные звезды с уравнительным реактором:
1-ход прямой звезды; 2 -ход обратной звезды

Рис. 2.16. Расщепленная обмотка, части которой расположены в двух концентрах

В двухходовой винтовой обмотке одна ветвь винта образует прямую звезду, другая — обратную (рис. 2.15), поэтому обе ветви обмотки на всем протяжении изолируют друг от друга. В такой обмотке выполняют две полные равномерно распределенные транспозиции. На первой и четвертой четвертях катушки провода транспонируют в одном направлении, а на второй и третьей четвертях — в обратном направлении.
Расщепленную обмотку трансформатора, содержащую две электрически не связанные части ВО по схеме две обратные звезды, располагают на двух концентрах, разделенных осевым каналом. Для обеспечения одинаковых напряжений КЗ этих частей каждую из них выполняют из двух секций, занимающих половину высоты обмотки. Секции располагают на разных концентрах таким образом, чтобы одна из секций каждой части размещалась в верхней половине обмотки, другая — в нижней (рис. 2.16). Секции обычно состоят из катушек, выполненных из нескольких параллельных проводов. Соединения между секциями осуществляют этими же проводами. Надежность и электродинамическую стойкость обеспечивают путем жесткого закрепления соединительных проводов между секциями посредством реек и изоляционных клиньев [2.9].

Рис. 2.17. Схемы соединения двойных дисковых катушек одной фазы трансформатора

Для ВО на большие токи независимо от исполнения и схемы соединения этих обмоток широко применяют непрерывную дисковую обмотку, состоящую из двойных дисковых катушек, которые соединяют параллельно при больших токах и небольшом числе витков или последовательно-параллельно при меньших токах и большом числе витков. Наружные переходы между двойными дисковыми катушками выполняют при намотке в виде петель длиной 150—250 мм в одну сторону, затем эти петли разрезают. а двойные дисковые катушки соединяют между собой. На рис. 2.17 показаны схемы соединения катушек при мостовой схеме преобразования (рис. 2.17, а) и схемы две обратные звезды (рис. 2.17, б). Такая конструкция ВО отличается высокой технологичностью и относительно невысокой трудоемкостью, изготовления. Число параллельных проводов в обмотке рекомендуется выбирать не более шести. Обмотки из непрерывных дисковых катушек имеют высокую механическую прочность. В некоторых случаях, когда выполнение двойных секций затруднено, применяют многопараллельные обмотки из одинарных дисковых катушек. Недостатком таких обмоток является сложная конструкция выводов от внутреннего витке.. что обычно требует увеличения каналов между дисками и снижает надежность конструкции обмотки.

Для трансформаторов на большие токи нашли применение обмотки из листовой или шинной меди толщиной не более 12,5 мм (рис. 2.18). В такой обмотке для схемы две обратные звезды симметрия ветвей, принадлежащих прямой и обратной звездам, достигается специальной транспозицией. Недостатком этих обмоток является увеличение добавочных потерь на вихревые токи.
ВО трансформаторов по схеме двойной зигзаг (рис. 2.19, а) выполняют также в виде одно-, двух- и трехходовой винтовой обмотки.
В конструкции одноходовой винтовой обмотки все три части обмотки одной фазы наматывают друг на друга, а изоляцию между ними выполняют из картонных полос. Начала и концы обмоток выводят на участках между столбами прокладок.

Рис. 2.18. Вентильная обмотка из шинной меди: 1— плита; 2 — цилиндр; 3 — стержень; 4 — шпилька стяжная; 5 — витки прямой звезды; 6- витки обратной звезды; 7 — прокладка

Рис. 2.19. Сечение ВО по схеме двойной зигзаг (а), при выполнении ВО в виде одно- (а), двух- (в) и трехходовой (г) обмоток:
1—наружные части обмотки; 2 — внутренняя часть обмотки; 3 —изоляционная прокладка

Сечение такой обмотки показано на рис. 2.19, б. Двухходовую винтовую обмотку выполняют следующим образом: внутреннюю часть обмотки наматывают одной ветвью винта, а две наружные части совмещают (рис. 2.19, в). В трехходовой винтовой обмотке каждую из трех частей обмотки наматывают отдельной ветвью (рис. 2.19, г).
Изоляцию между отдельными катушками любой ВО выбирают так же, как и для силовых трансформаторов общего назначения. Изоляцию в дисковых и винтовых обмотках обычно осуществляют в виде горизонтальных масляных каналов или путем заполнения изоляционного промежутка электротехническим картоном. В практике проектирования этот канал выбирают в зависимости от испытательного напряжения трансформатора. Его значения приведены ниже.

В схеме две обратные звезды с уравнительным реактором изоляцию между частями обмоток, расположенными на общем стержне и относящимися к различным фазам, осуществляют также в виде горизонтальных масляных каналов в дисковых и винтовых обмотках или прокладок из электротехнического картона. Изоляцию витков и между катушками разных обмоток выбирают в зависимости от испытательного напряжения между обмотками (табл. 2.6).

Регулировочные обмотки

В преобразовательных трансформаторах регулировочные витки для + 2x2,5%, или + 5% (ПБВ), располагают в СО так же, как и в силовых трансформаторах общего назначения. В целях уменьшения электродинамических усилий регулировочные витки обычно размещают в середине высоты СО (рис. 2.20, а) при применении цилиндрических обмоток — в их наружном слое. В некоторых конструкциях трансформаторов мощностью свыше 2500 кВ А применяют схему на рис. 2.20, б и регулировочные витки располагают на 1/6 и 5/6 высоты СО, что обеспечивает дальнейшее снижение электродинамических усилий. Так же располагают регулировочные витки в СО, состоящие из двух параллельных частей (рис. 2.20, в).
При регулировании напряжения в диапазоне свыше 20—25% регулировочные витки выносят на отдельный концентр. При глубоком регулировании выпрямленного напряжения в пределах 30— 70% РО конструируют таким образом, чтобы изменение напряжения при переключении ступеней переключающего механизма было по возможности равномерным. Для РО чаще всего применяют непрерывную обмотку, состоящую из двойных дисковых катушек, соединенных последовательно-параллельно (рис. 2.21). Этот вид обмотки дает возможность выполнять ступени, обеспечивающие достаточно равномерное регулирование вторичного напряжения.
Для регулирования напряжения применяют также винтовые обмотки с различным числом витков в ступени. В ряде случаев такая обмотка оказывается предпочтительной с точки зрения электрической прочности внутренней изоляции. Когда нет необходимости обеспечивать равномерное изменение напряжения по ступеням регулирования, РО может выполняться многоходовой винтовой и число ходов обмотки принимают равным числу ступеней.