Устройство и принцип действия трансформатора.

Лекции № 5 и № 6

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ

И УСТРОЙСТВ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ИХ НАПРЯЖЕНИЯ.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ МАСЛЯНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ.

 

Техническое обслуживание устройств для регулирования напряжения трансформаторов.

В процессе эксплуатации трансформаторов иногда возникает необходимость в поддержании на определенном уровне вторичного напряжения при его изменении вследствие больших падений напряжений в питающей сети. Соотношения между первичной и вторичной обмоткой зависят от коэффициента трансформации: U₁/U₂= W₁/W₂, откуда U₂= U₁W₂/W₁. Отсюда следует, что регулирования вторичного напряжения следует изменять число витков у одной из обмоток. Для этого одна из обмоток выполняется с рядом ответвлений. Переключения ответвлений производятся специальными переключателями, встроенными в трансформатор.

Существует 2 способа переключения ответвлений:

1. Переключение без возбуждения (ПБВ), т.е. после отключения всех обмоток от сети.

2. Переключение под нагрузкой (регулирование под нагрузкой РПН).

 

Способ РПН (Регулирование под нагрузкой)

Данный тип переключений применяется для оперативных переключений, связанных с постоянным изменением нагрузки (например, днём и ночью нагрузка на сеть будет разная). В зависимости от того, на какое напряжение и какой мощности трансформатор, РПН может менять значение коэффициента трансформации в пределах от ±10 до ±16 % (примерно по 1,5 % на ответвление). Регулирование осуществляется на стороне высокого напряжения, так как величина силы тока там меньше, и соответственно, устройство РПН выполнить проще и дешевле. Регулирование может производиться как автоматически, так и вручную из ОПУ или диспетчерского пульта управления. Уже в 1905 – 1920 годах были разработаны устройства для регулирования напряжения на трансформаторах под нагрузкой (РПН). Принцип регулирования напряжения таких устройств также основан на изменении числа витков. Сложность выполнения таких устройств заключается в следующем:

1) в невозможности простого разрыва цепи при изменении числа витков, как это делается в ПБВ (это связано с возникновением электрической дуги большой мощности и больших перенапряжений из-за действия ЭДС индукции) что приведёт к выходу из строя трансформатора;

2) использовании кратковременных (на время переключения ступени напряжения) замыканий части витков обмоток.

Для ограничения тока в короткозамкнутых обмотках необходимо использовать токоограничивающие сопротивления. В качестве токоограничивающего сопротивления используются индуктивности (реакторы) и резисторы.

Существуют следующие варианты схем регулирования под нагрузкой:

РПН с токоограничивающими реакторами.

Каждая ступень РПН с токоограничивающим реактором состоит из двух контакторов и одного реактора. При этом реактор состоит из двух обмоток, к каждой из них подключены контакторы. В нормальном режиме оба контактора замыкают один и тот же контакт и через эти оба параллельно включённых контактора и реактор проходит ток обмотки. Во время операции переключения один из контакторов переключается на другой контакт (соответствующий необходимой ступени регулирования). При этом часть обмотки трансформатора замыкается накоротко – ток в этой цепи ограничивается реактором. Далее на этот же контакт переводится другой контактор, переводя трансформатор на другую ступень регулирования – на этом операция регулирования заканчивается.

Техническое обслуживание масляных выключателей

Лекции № 5 и № 6

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ

И УСТРОЙСТВ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ИХ НАПРЯЖЕНИЯ.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ МАСЛЯНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ.

 

Устройство и принцип действия трансформатора.

 

Современный трансформатор – сложное устройство, со­стоящее из большого числа узлов, деталей и металлоконст­рукций. Основными частями трансформатора являются маг­нитная система (магнигопровод) и обмотки. Магнитная сис­тема служит для локализации в ней основного магнитного поля трансформатора. Обмотка - совокупность витков, в ко­торой суммируются наведенные в них ЭДС (электродвижу­щая сила) для получения высшего (ВН), среднего (СН) или низшего (НН) напряжений трансформатора. Электротехниче­скую сталь и медь (алюминий), из которых изготовлены маг­нитная система и обмотки с отводами, называют активными материалами.

Магнитная система в собранном виде с соединяющими ее деталями и ярмовыми балками образует остов трансформато­ра. Остов трансформатора с обмотками, отводами, элемента­ми переключающего устройства и деталями для их механиче­ского крепления называют активной частью трансформатора.

Активную часть масляного трансформатора помешают в бак, заполняемый трансформаторным маслом или другим жидким диэлектриком, являющимся основной изолирующей средой и теплоносителем в системе охлаждения.

На стенках бака размещают охладители, приводной меха­низм, иногда контакторы переключающего устройства, а так­же термосифонный фильтр, коробки контактных соединений для приборов контроля и сигнализации. Крышку бака исполь­зуют для установки вводов, расширителя и предохранитель­ной трубы. Вводы служат для присоединения обмоток транс­форматора к сети, расширитель - для компенсации колебаний уровня масла в баке при изменениях нагрузки и температуры окружающей среды, уменьшении окисления и увлажнения масла. Расширитель всегда размещают выше уровня крышки.

Расширитель – это такой бак, который размещается выше уровня основного бака масляного трансформатора. Когда масло в баке трансформатора нагревается, при его работе, оно расширяется и вытесняется в расширитель, тем самым предохраняет основной бак от разрыва. Кроме того площадь поверхности масла в расширителе значительно меньше площади масла в баке трансформатора. Это способствует уменьшению контакта масла с атмосферой а, следовательно, уменьшает увлажнение и окисление масла. Объём расширителя составляет 10% (0,1 часть) от объёма основного бака трансформатора. На стенке расширителя установлено окошко (маслоуказатель) для визуального контроля уровня масла.

Предохранительная труба (иногда называемая выхлопной) - защитное устройство, предупреждающее повреждение бака при внезапном повышении внутреннего давления и представ­ляющее собой стальной цилиндр, один конец которого сооб­щается с баком, а другой закрыт стеклянным диском. При аварии в трансформаторе, например при коротком замыкании, возникает закипание масла, и давление в основном баке резко возрастает. В этом случае стеклянный диск разбивается, излишние газы выбрасываются в атмосферу, давление снижается, что предохраняет бак от разрыва.

В крышке устанавливают гильзы для датчиков термосигнализа­торов, измеряющих температуру верхних слоев масла транс­форматора. Термосигнализатор имеет электроконтактное уст­ройство, которое включается при заранее заданной темпера­туре. Контакты термосигнализатора включают сигнальную или иную цепь, предупреждая обслуживающий персонал о недопустимом повышении температуры масла в трансформа­торе. На рисунке 1 показан трансформатор с расширителем и выхлопной трубой.

Силовые трансформаторы отличаются:

1) номинальной мощ­ностью;

2) классом напряжения;

3) условиями и режимами работы;

4) конструктивным исполнением.

В зависимости от номиналь­ной мощности и класса напряжения силовые трансформаторы подразделяются на несколько групп (габаритов) в соответствии с таблицей 1.

 

1 – бак; 2 – вентиль; 3 – зажим заземления; 4 – термосифонный фильтр; 5 – радиатор; 6 – переключатель; 7– расширитель; 8 – маслоуказатель; 9 – воздухоосушитель; 10 – выхлопная труба; 11 – газовое реле; 12 – ввод ВН; 13 – привод переключающего устройства; 14 – ввод НН; 15 – серьга для подъема; 16 – отвод НН; 17 – остов; 18 – отвод ВН; 19 – ярмовая балка остова (верхняя и нижняя); 20 – регулировочные ответвления обмоток ВН; 21 – обмотка ВН (внутри НН); 22 – каток тележки.

Рисунок 1 – Устройство силового трансформатора мощностью 1000-6300 кВА класса напряжения 35 кВ

 

В зависимости от условий работы, характера нагрузки или режима работы силовые трансформаторы подразделяются на следующие типы:

1) трансформаторы общего назначения;

2) регулировочные;

3) трансформаторы специального назначения (шахтные, сварочные, тяговые, преобразовательные, пусковые, электропечные и другие);

4) автотрансформаторы.

Классификация трансформаторов представлена в таблице 1.

 

 

Таблица 1 – Классификация трансформаторов по габаритам

Габарит	Мощность, кВ·А	Классы напряжения, кВ
I	До 100	До 35
II	Свыше 100 до 1000	До 35
III	Свыше 1000 до 6300	До 35
IV	Свыше 6300	До 35
V	До 32 000	Свыше 35 и до 110
VI	Свыше 32 000 до 80 000	До 330
VII	Свыше 80 000 до 200 000	До 330
VIII	Свыше 200 000	До 330
VIII	Независимо от мощности	Свыше 330
VIII	Независимо от мощности для ЛЭП постоянного тока	Независимо от напряжения