Конструкция силового масляного трансформатора
Основой конструкции силового двухобмоточного трансформатора (рис. 1) является его активная часть, состоящая из магнитопровода 6 с расположенными на нем обмотками низшего (НН) и высшего 3 (ВН) напряжений, отводов 8 и переключателя напряжения 9. Отдельные части магнитопровода собирают в жесткую конструкцию из трех вертикальных стержней с верхним 5 и нижним 2 ярмами с помощью стяжных шпилек и прессующих ярмовых балок, образуя замкнутый контур. Активная часть трансформатора помещается в металлический бак, который предохраняет обмотки от повреждений и является резервуаром для трансформаторного масла.
Баки изготовляют гладкими, а для лучшего охлаждения масла — ребристыми, трубчатыми и с радиаторами. Баки устанавливают на катки для перемещения трансформаторов в пределах помещения подстанции. Сверху бак закрывается съемной крышкой, на которой размещают вводные изоляторы, термометр, пробивной предохранитель, переключатель отводов обмотки для регулирования напряжения, расширитель, газовое реле и предохранительную трубу.
Для присоединения обмоток к токопроводящим шинам применяют фарфоровые изоляторы, через которые проходят медные стержни.
Рис. Трехфазный силовой трансформатор мощностью 1000 кВ•А с масляным охлаждением:
1 — бак; 2, 5 — нижняя и верхняя ярмовые балки; 3 — обмотка ВН; 4 — регулировочные отводы; 6 — магнитопровод; 7 —деревянные планки; 8 — отвод от обмотки ВН; 9 — переключатель; 10 — подъемная шпилька; 11 — крышка; 12 — подъемное кольцо; 13 — ввод ВН; 14 — ввод НН; 15 — выхлопная труба; 16 — расширитель; 17 — маслоуказатель; 18 — газовое реле; 19 — циркуляционные трубы; 20 — маслоспускной кран; 21 — катки.
Обозначение силовых трансформаторов
Силовые трансформаторы имеют обозначения, состоящие из букв и цифр. Первая буква указывает число фаз: О — однофазный и Т — трехфазный. Вторая буква указывает вид охлаждения: М — масляное естественное; Д — масляное с дутьевым охлаждением и естественной циркуляцией масла; ДЦ — масляное с дутьевым охлаждением и принудительной циркуляцией масла; MB — масляно-водяное охлаждение масла с естественной циркуляцией; Ц — масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла; С, СЗ, СТ — естественное воздушное охлаждение соответственно при открытом, закрытом и герметизированном исполнениях; у трансформаторов с заполнением негорючих диэлектриков вид охлаждения обозначается буквами Н — естественное охлаждение негорючим жидким диэлектриком и НД — охлаждение негорючим жидким диэлектриком с принудительным дутьем.
Третья буква указывает число обмоток (Т — трехобмоточный), четвертая — выполнение одной из обмоток с устройством регулирования напряжения под нагрузкой — РПН и обозначается буквой Н.
Мощность и высшее напряжение трансформатора указываются в обозначениях дробью. Числитель дроби указывает номинальную мощность в кВ•А, а знаменатель — высшее напряжение обмоток (ВН) в кВ.
Схемы соединения
Обмотки первичного и вторичного напряжения трехфазных двухобмоточных трансформаторов соединяют по схемам звезда-звезда или звезда-треугольник. В зависимости от направления намотки обмотки, последовательности соединений фазных обмоток и чередования фаз при соединении в звезду или треугольник можно получить ту или иную группу соединений. Наиболее распространенные схемы соединений обмоток трансформаторов приведены на рис. 2.
Рис. Схемы соединений обмоток двухобмоточных трансформаторов:
а — звезда-звезда с выведенной нейтралью; б — звезда-треугольник; в — звезда с выведенной нейтралью-треугольник.
Защита силовых трансформаторов
Газовое реле (рис.) служит для сигнализации или отключения трансформатора в случаях внутренних повреждений. Разлагающиеся под действием высоких температур масло, дерево или изоляция выделяют газы, которые воздействуют на поплавки с контактами газового реле. В случае отказа работы газового реле в трансформаторе создается повышенное давление, которое разрушает мембрану предохранительной трубы и выбрасывает газы и масло наружу, предотвращая опасность взрыва бака. Мембрана трубы изготовляется из стекла или фольги.
Рис. Расположение на крышке трансформатора расширителя, газового реле и предохранительной трубы:
1 — расширитель; 2 — газовое реле; 3 — предохранительная труба.
Трансформаторное масло
Трансформаторы классифицируются по способу охлаждения среды на масляные и сухие. В масляных трансформаторах сердечник с обмотками помещают в бак с трансформаторным маслом, которое выполняет одновременно роль электрической изоляции и охлаждающего агента.
Однако трансформаторное масло является горючим, и при аварии таких трансформаторов существует определенная опасность возникновения пожара. Поэтому в общественных и жилых зданиях применяют сухие трансформаторы, охлаждение которых осуществляется воздухом.
Открытая поверхность масла при колебаниях температуры окружающей среды и нагрузки трансформатора всегда должна оставаться в пределах расширителя. В процессе работы трансформатора открытая поверхность масла уменьшается, происходит загрязнение, окисление и увлажнение масла, что сопровождается ухудшением его изоляционных свойств. Поэтому производится регулярный отбор проб масла, а также периодическая его сушка, очистка, восстановление или замена новым маслом.
Для отбора пробы масла, выпуска воздуха при заливке масла, заливки масла, а в трансформаторах малой мощности также для спуска загрязненного масла из бака и расширителя служат пробки.
Для отбора пробы, слива масла пробка устанавливается в нижней части бака. Пробка, установленная наверху расширителя, служит для доливки масла до нужной отметки маслоуказателя и для выпуска масла трансформаторов мощностью до 1600 кВА.
Эксплуатация силовых трансформаторов
Для поддержания силовых трансформаторов в работоспособном состоянии на протяжении всего периода эксплуатации необходимо регулярно выполнять их техническое обслуживание.
При осмотрах силовых трансформаторов, находящихся в работе, обращают внимание на следующее:
1) характер гула трансформаторов и наличие потрескивания, щелчков и повышенных вибраций, которые могут привести к повреждению или неправильной работе приборов и аппаратуры, установленных на трансформаторе;
2) целостность масломерного стекла;
3) уровень трансформаторного масла в маслоуказательном стекле расширителя, который находится против отметки, соответствующей его температуре и нанесенной на маслоуказательном стекле, а также на его цвет (масло темнеет при длительной высокой температуре) и температуру;
4) отсутствие течи масла в местах уплотнений (между крышкой и баком, под фланцами изоляторов, в кранах и т.п.);
5) состояние селикагеля (применяется для контроля относительной влажности; изменяет цвет в зависимости от степени увлажнения; при розовом цвете селикагеля его следует заменить);
6) состояние проходных изоляторов (наличие сколов, трещин фарфора, степень загрязнения);
7) отсутствие пыли и грязи на трансформаторе;
8) наличие масла в расширителе;
9) наличие выброса масла из расширителя или разрыва диафрагмы выхлопной трубы;
10) состояние заземления и нагрев контактных соединений.
Техническое обслуживание
Техническое обслуживание - комплекс работ для поддержания исправного состояния и работоспособности электроборудования в процессе эксплуатации. Техническое обслуживание подразделяется на два вида:
производственное техническое обслуживание;
межремонтное техническое обслуживание.
Производственное обслуживание осуществляет в процессе эксплуатации персонал, обслуживающий электрооборудование, и электромонтеры. При этом электромонтеры очищают трансформатор от пыли и грязи, регулируют крепления, осматривают его и устраняют мелкие неисправности.
Межремонтное техническое обслуживание (ТО) выполняют электромонтеры электротехнической службы. В объем ТО входят:
операции производственного технического обслуживания;
проверка заземления;
проверка степени нагрева;
проверка отсутствия ненормальных шумов при работе;
выявление и устранение мелких неисправностей.
Весь комплекс работ по текущему обслуживанию выполняет персонал электротехнической службы организации (или хозяйства).
Тепловизионный метод диагностики силовых трансформаторов
Применение тепловизионного метода диагностики не требует останова и отключения оборудования, является нетрудоёмким и помогает выявлять дефекты на ранних стадиях их развития.
При тепловизионной съёмке силовых трансформаторов проверяются:
- вводы;
- баки;
- системы охлаждения (радиаторы, вентиляторы, маслонасосы);
- термосифонные фильтры (ТСФ);
- контактные соединения.
Тепловизионным обследованием для силовых трансформаторов и автотрансформаторов (АТ) достаточно легко и точно можно обнаружить следующие дефекты:
- нагревы внутренних контактных соединений обмоток НН с выводами трансформатора;
- нарушение в работе систем охлаждения (вентиляторов, маслонасосов, циркуляции масла в радиаторах) и регенерации масла (термосифонных фильтров (ТСФ)).
Основными этапами тепловизионного метода диагностики силовых трансформаторов являются:
- полевые исследования;
- передача полученной информации из тепловизора в персональный компьютер;
- структурирование термограмм, организация их хранения в специализированных базах;
- предварительная обработка результатов и их визуальный анализ;
- математическая обработка и сопоставление результатов с учётом реальных физических процессов в трансформаторе, автоматизированное формирование рекомендаций;
- комплексная обработка полученной информации, выдача рекомендаций на основе многоаспектного анализа.