Общие сведения

Лекция №12. Эксплуатация силовых трансформаторов

Силовые трансформаторы являются основным электрическим оборудованием электроэнергетических систем, обеспечивающим передачу и распределение электроэнергии на переменном трехфазном токе от электрических станций к потребителям. С помощью трансформаторов напряжение повышается от генераторного до значений, необходимых для электропередач системы (35…750 кВ), а также многократное ступенчатое понижение напряжения до значений, применяемых непосредственно в приемниках электроэнергии (0,22…0,66 кВ).

Трансформатор высокого на­пряжения представляет собой сложное устройство, состоящее из большого числа конструктив­ных элементов, основными из ко­торых являются: магнитная сис­тема (магнитопровод), обмотки, изоляция, выводы обмоток, бак, охлаждающее устройство, меха­низм регулирования напряжения.

Магнитопровод выполнен из отдельных листов электротехнической стали, изо­лированных друг от друга. В на­стоящее время применяется хо­лоднокатаная сталь марок 3405, 3406, т.е. сталь с определенной ориентацией зерен.

Для листов трансформаторной ста­ли широко применяется изоляция лаком с толщиной слоя 0,01 мм. Лаковая пленка создает достаточно надежную изоляцию между ли­стами, обеспечивает хорошее охлаждение магнитопровода.

Обмотки трансформаторов могут быть концентрическими и че­редующимися.

Изоляция трансформатора очень важна, т. е. надежность работы трансформатора определяется в основном надежностью его изо­ляции. В масляных трансформаторах основной изоляцией является масло в сочетании с твердыми ди­электриками: бумагой, электро­картоном, гетинаксом. В сухих трансформаторах широко приме­няются новые виды изолирующих материалов повышенной нагревостойкости на основе кремнийорганических материалов.

В бак трансформатора помеща­ют активную часть вместе с отво­дами и переключающими устрой­ствами для регулирования напря­жения. Основные части бака — стенки, дно и крышка. Крышку используют для установки вводов, выхлопной трубы, крепления рас­ширителя, термометров и других элементов. На стенках бака укреп­ляют охлаждающие устройства — радиаторы.

Расширитель трансформатора представляет собой цилиндриче­ский сосуд, соединенный с баком трубопроводом и служащий для уменьшения площади соприкос­новения масла с воздухом. Объем расширителя составляет 9...10% объема масла в трансформаторе и системе охлаждения.

Масло очень гигрос­копично, и если расширитель не­посредственно связан с атмосфе­рой, то влага из воздуха поступает в масло, резко снижая его изоляционные свойства. Для предот­вращения этого расширитель связан с окружающей средой через силикагелевый воздухоосушитель. Силикагель поглощает влагу из всасываемого воздуха. Силикагелевый фильтр полностью не осушает воздух, поэтому постепенно влажность воздуха в рас­ширителе повышается. Для предотвращения этого применяют гер­метичные баки с газовой подушкой из инертного газа или сво­бодное пространство в расширителе заполняют инертным газом (азотом), поступающим из специальных эластичных емкостей.

Выхлопная (предохранительная) труба на крышке бака защи­щает его от разрыва при интенсивном выделении газа во время крупных повреждений внутри трансформатора (короткого замы­кания). Верхний конец выхлопной трубы герметично закрывает­ся диафрагмой из тонкого стекла или медной фольги. При взры­воопасных выделениях газа диафрагма разрушается, давление в баке понижается, что и предохраняет его от деформации.

Маслоуказатель служит для контроля уровня масла в транс­форматоре. Применяются плос­кие и трубчатые стеклянные маслоуказатели, работающие по принципу сообщающихся сосу­дов. На шкале маслоуказателя нанесены три контрольные рис­ки, соответствующие уровням масла в неработающем транс­форматоре при температурах -45, +15 и +40 °С. В корпус мас­лоуказателя встроен также спе­циальный герметичный контакт (геркон), подающий сигнал в случае недопустимого пониже­ния уровня масла в трансфор­маторе.

Термосифонный фильтр кре­пится к баку трансформатора и заполняется силикагелем или другим веществом, поглоща­ющим продукты окисления мас­ла. При циркуляции за счет раз­ности плотностей горячего и хо­лодного масла происходит непрерывная его регенерация. Адсор­бентом может служить как силикагель, так и активный оксид алю­миния, алюмагель и др.

Примесь хлористого кобальта придает составу голубую окраску. Появление розовой окраски является признаком насыщения состава водой.

Количество адсорбента, засыпаемого в термосифонный фильтр трансформатора, составляет около 1 % залитого в него масла.

Существуют следующие системы охлаждения трансформаторов:

Естественное воздушное охлаждение трансформаторов осуществ­ляется посредством естественной конвекции воздуха и частичного лучеиспускания в воздухе. Такие трансформаторы получили назва­ние «сухих». Условно принято обозначать естественное охлаждение при открытом исполнении С, при защитном исполнении – СЗ, при герметичном исполнении СГ, с принудительной циркуляцией воздуха (дутьем) – СД.

Допустимое превышение температуры обмотки сухого трансфор­матора над температурой окружающей среды зависит от класса нагревостойкости изоляции и согласно ГОСТ 11677–85 должно быть не больше 60 °С для класса А, 75 °С – для класса Е, 80 °С – для класса В, 100 °С – для класса Р, 125 °С – для класса Н. Данная система охлаждения применяется для трансформаторов мощностью до 1600 кВ∙А при напряжении до 15 кВ.

Естественное масляное охлаждение (М) выполняется для транс­форматоров мощностью до 16000 кВ-А. В таких трансформаторах тепло, выделенное в обмотках и магнитопроводе, передается мас­лу, циркулирующему по баку и радиаторам, а затем — окружаю­щему воздуху. При номинальной нагрузке трансформатора в соот­ветствии с Правилами технической эксплуатации (ПТЭ) темпера­тура масла в верхних, наиболее нагретых слоях не должна превы­шать +95°С, превышение температуры обмоток трансформатора составляет 70 °С, а температура сердечника на поверхности - 75°С.

Для лучшей отдачи тепла в окружающую среду бак трансфор­матора снабжают ребрами, охлаждающими трубами или радиато­рами в зависимости от мощности.

Масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией мас­ла (Д) применяется для более мощных трансформаторов.

Масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители (ДЦ) применяется для транс­форматоров мощностью 63 000 кВ∙А и выше.

Масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла (Ц) принципиально устроено так же, как охлаждение ДЦ, но в от­личие от последнего охладители в этой системе состоят из трубок, по которым циркулирует вода, а меж­ду трубками движется масло.

Температура масла на входе в маслоохладитель не должна превы­шать 70 °С.

Обозначение трансформатора состоит из букв и цифр. Буквами обозначаются: число фаз (О – однофазный, Т – трехфазный); вид охлаждения (табл. 10.1) и число обмоток, работающих на самостоя­тельные сети, если оно больше двух (трехобмоточный трансформа­тор обозначают буквой Т). Выполнение одной из обмоток с устрой­ством РПН обозначают дополнительно буквой Н. При обозначе­нии автотрансформатора добавляют букву А перед буквами обозначения трансформатора. Исполнение трансформатора с естествен­ным масляным охлаждением и защитой при помощи азотной по­душки, без расширителя, обозначают дополнительной буквой 3 пос­ле обозначения вида охлаждения (например, ТМЗ), трансфор­матор с расщепленной обмоткой НН — дополнительной буквой Р после обозначения числа фаз (например, ТРДН); трансфор­маторы для собственных нужд электростанций – дополнитель­ной буквой С (например, ТРДНС).

Цифрами в обозначении трансформатора указывают номиналь­ную мощность в киловольт-амперах и через косую черту класс напряжения обмотки ВН в киловольтах. Кроме того, в обозначе­нии указывают: год выпуска рабочих чертежей трансформаторов данной конструкцию (две последние цифры); климатическое ис­полнение и категорию размещения (ГОСТ 15150–69).

Примеры условного обозначения трансформаторов различно­го типа:

1. ТМ-100/10-78У1 – трехфазный двухобмоточный трансфор­матор с естественным масляным охлаждением, номинальной мощ­ностью 100 кВ-А, класс напряжения 10 кВ, конструкция 1978 г., для умеренного климата, категория размещения 1;

2. ТРДНС-32000/35-80У1 – трехфазный двухобмоточный транс­форматор, с расщепленной обмоткой НН, охладителем систем Д, с устройством регулирования под нагрузкой (РПН), предназна­ченной для собственных нужд электростанций, номинальной мощностью 32 МВ-А, класс напряжения 35 кВ, конструкция 1980 г., для умеренного климата, категория размещения 1;

3. ТСЗ-100/10-79УЗ – трехфазный сухой трансформатор защи­щенного исполнения номинальной мощностью 100 кВ-А, класс напряжения 10 кВ, конструкция 1979 г., для умеренного клима­та, категория размещения 3.

Таблица 12.1 - Условные обозначения видов охлаждения трансформаторов

Вид охлаждения	Условное обозначение
Сухие трансформаторы
Естественное воздушное: § при открытом исполнении § при защищенном исполнении § при герметичном исполнении	С СЗ СГ
Масляные трансформаторы
Естественное масляное: § С дутьем и естественной циркуляцией масла § С естественной циркуляцией воздуха и принудительной циркуляцией масла § С принудительной циркуляцией масла § С принудительной циркуляцией воды и естественной циркуляцией масла § С принудительной циркуляцией воды и масла	М Д   МЦ ДЦ   МВ Ц
Трансформаторы с негорючим жидким диэлектриком
§ Естественное негорючим жидким диэлектриком: § Негорючим жидким диэлектриком с дутьем	Н НД

В связи с ужесточением требований к пожароопасности общественных зданий, сооружений, транспорта, а также объектов целлюлозно-бумажной, нефтегазовой и др. отраслей промышленности возросла потребность в сухих трансформаторах.

Российские трансформаторные заводы выпускают сухие трансформаторы ТС мощностью от 10 до 160 кВ∙А напряжением 10/0,66 и ТСЗ от 160 до 1600 кВ∙А.

В целях безопасности экологии прекращен выпуск и выведены из эксплуатации транс­форматоров, изоляцией в которых служила негорючая токсич­ная и канцерогенная жидкость совтол.

В настоящее время в качестве изоляции широко применяется «номекс» (фирма «Дюпон», США) материал, представляющий со­бой ароматический полиамид, известный под названием арамид.

В России в последние годы получили распространение сухие трансформаторы «Trihal» (фирма «Шнейдер Электрик», Франция) с литой изоляцией. Это изоляция класса F. Она заливается в ваку­уме, состоит из эпоксидной смолы на основе бифенола с вязкос­тью, обеспечивающей хорошее качество пропитки обмоток; ан­гидридного отвердителя; активного порошкового наполнителя из кремнезема (двуокиси кремния) и тригидрата алюминия.

Кроме сухих пожаробезопасных трансформаторов в ряде стран широко применяются трансформаторы, диэлектриком в которых служат экологически нейтральные негорючие синтетические и кремнийорганические жидкости (КОЖ) собственного производ­ства. Например, жидкость «Формел НФ» (Великобритания), обладающая полной невозгораемостью и допустимым уровнем ток­сичности.

Трансформаторы, заполненные КОЖ, дороже масляных, но дешевле сухих.

В настоящее время в ПО «Кремнийполимер» (Украина) осво­ено производство КОЖ марки ПСМ-100 (ГОСТ 13032—77).

В России ОАО «Уралэлектротяжмаш» выпускает силовые транс­форматоры, заполняемые негорючим экологически чистым ди­электриком «Midel 7131». Эта электроизоляционная охлаждающая жидкость прошла сертификацию в Минздраве России и рекомен­дована для электротехнической промышленности.

Дата добавления: 2014-01-05