Элементы конструкции и способы охлаждения масляных трансформаторов

опубликовано: .

     СОДЕРЖАНИЕ:

  1. Способы охлаждения.
  2. Элементы конструкции.

Способы охлаждения

Конструкция бака масляного трансформатора зависит от его мощности.

Трансформаторы мощностью до Sн = 20 кВ×А имеют гладкие баки. Внутри бака возникает естественная конвекция масла: масло возле обмоток и магнитопровода нагревается и поднимается вверх, а у стенок бака охлаждается и опускается вниз. Стенка бака отдает тепло в окружающую среду путем лучеиспускания и конвекции воздуха. Наибольшая допустимая температура масла в верхних слоях 95°С.

При Sн > 20 кВ×А поверхность гладкого бака недостаточна для отвода тепла с необходимой интенсивностью. Поэтому у трансформаторов мощностью Sн = 20 – 1800 кВ×А к баку привариваются трубы (рисунок 1), по которым вследствие естественной конвекции сверху вниз циркулирует масло. Вместо трубчатых баков в некоторых странах применяются волнистые баки, однако они менее прочны и более трудоемки в изготовлении.

Охлаждение масляных трансформаторов

Рисунок 1. Трансформатор с трубчатым баком

1 – обмотка ВН; 2 – обмотка НН; 3 – переключатель регулировочных отводов обмотки ВН; 4 – балка, прессующая ярмо; 5 – шихтованный магнитопровод; 6 – отводы ВН; 7 – отводы НН; 8 – патрубок для присоединения вакуумного насоса; 9 – кольцо для подъема выемной части; 10 – кран для заливки масла; 11 – ввод (изолятор) ВН; 12 – ввод (изолятор) НН; 13 – привод переключателя; 14выхлопная труба; 15 – газовое реле; 16расширитель; 17 – трубчатый бак; 18 – кран для спуска масла; 19 – транспортный ролик; 20 – вертикальная шпилька для стягивания прессующих балок ярем; 21 – упорный угольник на дне бака

В трансформаторах мощностью выше 1800 кВ×А используются гладкие баки с подвешенными к ним трубчатыми охладителями (рисунок 2), которые сообщаются с внутренней полостью бака в его верхней и нижней частях. Циркуляция масла в охладителе также совершается в результате естественной конвекции. При Sн = 10 – 60 МВ×А для более интенсивного отвода тепла от охладителей применяется их обдувание с помощью вентиляторов. При этом теплоотдача увеличивается на 50 – 60%.

Трубчатый охладитель с вентилятором

Рисунок 2. Трубчатый охладитель с вентилятором

Еще более интенсивным является водяное охлаждение. При этом масло откачивается из верхней части бака насосом, проходит через водяные охладители (теплообменники) и поступает в нижнюю часть бака. Иногда водяные охладители помещают внутри бака трансформатора. Водяное охлаждение применяется для самых мощных трансформаторов.

Элементы конструкции

Маслонаполненный ввод трансформатора

Рисунок 3. Маслонаполненный ввод трансформатора для напряжения 110 кВ

1 – алюминиевый экран; 2 – чугунный стакан; 3 – медная токоведущая трубка; 4 – опорный изоляционный бумажно-бакелитовый цилиндр; 5 – гетинаксовая шайба; 6 – нижняя фарфоровая покрышка; 7 – уплотняющая шайба; 8 – соединительная чугунная трубка; 9 – устройство для взятия пробы масла; 10 – зажим с изолятором для измерения тангенса угла потерь изоляции ввода; 11 – изоляционный сердечник из пропитанной маслом бумаги; 12 – верхняя фарфоровая покрышка; 13 – поддон; 14 – пружина; 15 – поплавок; 16 – маслорасширитель с масляным затвором; 17 – стеклянный маслоуказатель; 18 – уплотняющая втулка; 19латунный наконечник для кабеля; 20 – контактный зажим; 21 – рым для подъема ввода (4 штуки)

На крышке трансформатора устанавливаются вводы (рисунки 1 и 3). Проходящие через ввод токоведущий медный стержень или медная труба служат для соединения трансформатора с внешней сетью.

Трансформаторы мощностью более 75 кВ×А снабжаются расширителями (рисунки 1 и 4). Расширитель представляет собой цилиндрический стальной сосуд и соединяется при помощи патрубка с баком. Открытая поверхность масла при колебаниях температуры окружающей среды и нагрузки трансформатора всегда должна оставаться в пределах расширителя. Тем самым открытая поверхность масла уменьшается, что ограничивает его окисление. Для предотвращения повреждения бака в случае бурного разложения масла и выделения газа в результате аварии на крышке трансформатора устанавливается также выхлопная труба (рисунки 1 и 4). Труба закрыта стеклянной мембраной, которая при повышении давления внутри бака лопается.

Между расширителями и баком трансформатора мощностью более 560 кВ×А устанавливается газовое реле (рисунок 4). Если в результате каких-либо местных нагревов (замыкание листов магнитопровода, плохие контакты и так далее) начинается разложение изоляции и масла, то газы начнут накапливаться внутри газового реле, под его крышкой, выжимая из него масло. При этом опрокидывается поплавок газового реле и замыкаются сигнальные контакты. При бурном выделении газов замыкается вторая пара контактов газового реле, в результате чего замыкается цепь на отключение трансформатора от сети.

Расширитель и выхлопная труба трансформатора

Рисунок 4. Расширитель и выхлопная труба

1 – указатель уровня масла; 2 – труба для свободного обмена воздухом; 3 – пробка для заливки масла; 4 – грязеотстойник; 5 – газовое реле; 6 – кран для отсоединения расширителя

В процессе работы трансформатора происходит окисление, увлажнение и загрязнение масла, что сопровождается ухудшением его изоляционных свойств. Поэтому производится регулярный отбор проб масла, а также периодическая его сушка, очистка, восстановление или замена новым. В необходимых случаях производится также вакуумная сушка магнитопровода и обмоток трансформатора. Для этих целей предусматриваются краны и другая арматура.

Трансформаторы мощностью до 1800 кВ×А перевозятся в собранном виде на нормальных железнодорожных платформах. С трансформаторов мощностью более 1800 кВ×А и до 5600 кВ×А по условиям железнодорожных габаритов приходится снимать радиаторы, расширитель, выхлопную трубу и вводы на напряжение 110 кВ и выше.

Трансформаторы мощностью более 5600 кВ×А, массой более 50 – 60 тонн необходимо перевозить на специальных железнодорожных транспортерах, имеющих низкую нагрузочную платформу. При этом у трансформаторов больших мощностей приходится не только снимать выступающие части, но применять разъёмный бак с временной транспортной крышкой небольшой высоты или даже транспортный бак с предельно уменьшенными размерами во всех трех направлениях.

Трансформаторы мощностью 200 – 300 МВ×А имеют массу около 1 кг на 1 кВ×А мощности.

Источник: Вольдек А. И., "Электрические машины. Учебник для технических учебных заведений" – 3-е издание, переработанное – Ленинград: Энергия, 1978 – 832с.

1 1 1 1 1 1 Рейтинг 1.00 (1 Голос)