Трансформатором називається статичний електромагнітний пристрій, що має дві або більше число індуктивно зв'язаних обмоток і призначений для перетворення за допомогою електромагнітної індукції однієї або декількох систем змінного струму в одну або декілька інших систем змінного струму. Розрізняють двухобмоточні трансформатори з двома гальванічно не зв'язаними обмотками, а також трьох- і багатообмоточні трансформатори з трьома і більш гальванічно не зв'язаними обмотками. Передача енергії з первинного ланцюга трансформатора у вторинну відбувається за допомогою електромагнітного поля.
За призначенням трансформатори поділяються на силові, регулювальні, спеціальні, сигнальні та інші.
Трансформатор називається силовим, якщо використовується для пере
творення електричної енергії в електричних мережах або для безпосереднього живлення приймачів енергії. Розрізняють силові трансформатори загального призначення, які слугують для живлення мереж або приймачів електричної енергії, що не відрізняються особливими умовами роботи, характером навантаження або режимом роботи, і трансформатори спеціального призначення, які слугують для живлення мереж або приймачів енергії, що відрізняються особливими умовами роботи, характером навантаження або режимом роботи.
Силовий трансформатор призначений для перетворення змінного струму однієї напруги в змінний струм іншої (вищої або нижчої) напруги (при незмінній частоті). Передача електричної енергії на великі відстані здійснюється, як відомо, на високій напрузі (6, 10, 35 кВ і вище) за допомогою трансформаторів і ліній електропередачі. У місці споживання електроенергії її напруга за допомогою трансформатора знижується до необхідної величини, відповідної напрузі електроустановок споживачів. Передача електроенергії високої напруги викликана прагненням максимально понизити втрати в передаючих мережах і перетин проводів ліній електропередачі.
Силовий трансформатор – найважливіший елемент електричної установки, мережі і системи. Силові трансформатори розрізняють: по способу охолоджуючого середовища – масляні і сухі; по числу обмоток – двухобмоточні і трьохобмоточні; по кількості фаз – однофазні і трьохфазні.
Дія трансформатора ґрунтується на явищі електромагнітної індукції. Якщо первинну обмотку трансформатора ввімкнути в мережу джерела змінного струму, то по ній протікатиме змінний струм, який збудить в осерді трансформатора змінний магнітний потік. Магнітний потік, пронизуючи витки вторинної обмотки трансформатора, індукує в ній ЕРС. Під дією цієї ЕРС по вторинній обмотці і через приймач енергії протікатиме струм. Отже, електрична енергія, трансформуючись, передається з первинного кола у вторинне, але з іншою напругою, на яку розрахований приймач енергії, ввімкнений у вторинне коло.
Мал. 1. Силовий трьохфазний масляний трансформатор; НН - вводи обмоток низької напруги; ВН - вводи обмоток високої напруги
Щоб поліпшити магнітний зв'язок між первинною та вторинною обмотками, їх розміщують на сталевому магнітопроводі. Для зменшення втрат від вихрових струмів магнітопроводи трансформаторів складають із тонких пластин (завтовшки 0,5 і 0,35 мм) трансформаторної сталі з нанесеною ізоляцією (жаростійким лаком). Трансформаторна сталь може бути гаряче- та холоднокатаною.
Обмотки. Використовувані в трансформаторах обмотки (мал. 2) розрізняються за конструкцією, способом намотування, наявністю паралельних проводів у витку та схемах з'єднань окремих елементів обмотки. У сучасних трансформаторах використовують одно-, дво- і багатошарові циліндричні обмотки, а також неперервні та гвинтові обмотки, виконані круглими або прямокутними проводами.
Магнітопровід є магнітною системою трансформатора, по якій замикається основний магнітний потік. Одночасно магнітопровід служить основою для установки і кріплення обмоток, відведень, перемикачів і інших деталей активної частини трансформатора.
Магнітопровід збирають з окремих тонких пластин електротехнічної сталі, ізольованих один від одного плівкою спеціального жаростійкого покриття або лаку. Жаростійке покриття зазвичай наносять безпосередньо на металургійному заводі, що виготовляє сталь; плівку лаку - на трансформаторному заводі після різання (штампування) пластин.
Магнітопроводи виконують двох типів: стержньового і броньового.
До деталей трансформатора належать розширювач, запобіжна труба, газові реле, перемикач, вводи, пробивний запобіжник і термосифонний фільтр. Ці деталі розміщені на кришці трансформатора.
Розширювач 6 (мал. 4, а) служить для забезпечення постійного заповнення бака трансформатора маслом, а також для зменшення поверхні дотику масла з повітрям і захисту таким чином його від зволоження і окислення. Крім того, розширювач компенсує зміну об'єму масла в бакові при коливаннях температури. Під час нагрівання масла і збільшенні його об'єму надлишок масла переходить із бака в розширювач, а потім, зі зниженням температури і зменшенням об'єму масла в баку, повертається знов у бак трансформатора. Встановлено, що зміна температури масла у межах від -35 до +70°С викликає зміну його об'єму близько на 8%, тому об'єм розширювача розраховують на цей надлишок масла. Зміна об'єму масла особливо відчутна в потужних трансформаторах, кількість масла в яких досягає декількох тонн.
Розширювач має циліндричний корпус, який кріпиться до кришки трансформатора за допомогою двох сталевих кронштейнів. Розширювач з'єднаний з боком трансформатора маслопроводом 1, кінець якого на 50-70 мм виступає всередину розширювача, для того, щоб забруднене масло, що осіло на дно розширювача не могло потрапити в бак.
У процесі роботи трансформатора із-за постійної зміни об'єму у баку повітря то витісняється з розширювача, то знову засмоктується в нього, тому кажуть що трансформатор "дихає". При "диханні" трансформатора волога, що потрапила разом з атмосферним повітрям в розширювач, конденсується, поступаючи в його нижню частину, а звідти в спеціальний відстійник 4. Для спускання води і забрудненого масла на дні відстійника є спеціальна пробка. У деяких трансформаторів розширювачі не мають відстійника і для спускання бруду служить пробка, що закручена в дно розширювача.
Рівень масла в розширювачі контролюють за допомогою маслопокажчика 5, який складається з скляної трубки, що розміщена в металевому корпусі, і закріплений на торцевій частині розширювача за допомогою кутників і патрубків.
Діє він згідно з законом сполучених посудин. На склі та корпусі маслопокажчика червоною фарбою нанесені риски, що відмічають допустимі верхні та нижні межі рівня масла в розширювачі.
На торці розширювача (рядом з маслопокажчиком) нанесені цифри, що показують нормальний рівень масла в розширювачі при різних температурах навколишнього повітря.
Запобіжна труба 7 (мал. 4, а) встановлюється на силових трансформаторах потужністю 1000 кВА і більше. Це сталевий циліндр, що з'єднаний з баком трансформатора. Верхній кінець запобіжної труби закритий скляним диском (діафрагмою), а нижній – з фланцем, що прикріплений болтами до кришки трансформатора.
Запобіжна труба служить для запобігання вибуху бака трансформатора при недопустимому підвищенні в ньому тиску внаслідок внутрішніх аварійних процесів, викликаних розкладанням масла та інтенсивним утворенням газів. Якщо тиск досягає небезпечної величини, то діафрагма запобіжної труби руйнується і таким чином забезпечує викид газів і масла назовні.
Газове реле 2 встановлюють у розсічку маслопровода (мал. 4, а), що з'єднує розширювач з баком трансформатора. Воно служить для сигналізації і вимикання силового трансформатора при виникненні внутрішніх пошкоджень, які викликають місцеві нагрівання. Унаслідок цього розкладається масло або ізоляція проводів й утворюються гази. До таких пошкоджень належать виткові замикання, міжфазні короткі замикання, "пожежа" сталі магнітопровода тощо.
У трансформаторах найчастіше використовують газові реле ПГ-22, загальний вигляд і внутрішня будова яких показано на мал. 4, б. Всередині металевого корпуса 9 реле розміщені рухомі герметично запаяні металеві циліндри поплавки 18 і 20. На поплавках закріплені скляні колбочки, в яких вмонтовані контакти і налито небагато ртуті. Контакти - колбочки верхнього поплавка служать для замикання кола звукового сигналу, а нижнього – для замикання кола вимикання трансформатора.
Під час нормального режиму роботи трансформатора резервуар реле заповнений трансформаторним маслом, поплавки 18 і 20 підняті, контакти 17 і 19 у колбочках з ртуттю не замкнуті. При слабому газоутворенні, що характеризує незначне пошкодження всередині бака трансформатора, гази повільно піднімаються вгору і, накопичуючись у резервуарі, витісняють з нього масло. Рівень масла в реле понижується, внаслідок чого верхній поплавок опускається. При цьому ртуть в його колбочці переливається і замикає контакти кола сигналу, викликаючи дію захисту "на сигнал". Якщо газоутворення значне, що свідчить про серйозні пошкодження всередині трансформатора, то виникає сильний рух масла з бака трансформатора у розширювач. Потік масла, проходячи через реле, перекидає нижній поплавок, ртуть в його колбочці замикає коло вимикання і захист вимикає трансформатор від мережі. Газове реле спрацьовує і при зниженні рівня масла в баку, що приводить до виходу масла з реле.
Перемикачі. Для регулювання напруги трансформатори комплектуються перемикачами.
Перемикач – це контактний пристрій, за допомогою якого здійснюється перемикання відгалужень обмоток на стороні ВН і зміна таким чином коефіцієнта трансформації.
Трансформатори потужністю до 1000 кВА мають три ступені регулювання напруги (+5% і -5%).
У трансформаторах потужністю 100-1000 кВА напругою (на стороні ВН) 10 кВ використовують перемикачі ТПСУ-9-120/110.
Перемикач ТПСУ-9-120\10 (мал. 4, в) складається з паперово-бакелітового циліндра 21, в якому закріплені нерухомі контакти 27 і паперово-бакелітова трубка 25 з встановленими на ній рухомими сегментними контактами 26. Кінець трубки виведений за межі кришки 22 трансформатора і з'єднаний з ковпаком 23, що має покажчик положення перемикача 24 з стопорним болтом, який фіксує положення перемикача. Щоб виконати перемикання, необхідно викрутити стопорний болт і повернути ковпак 23 на 120°.
У трансформаторах використовують перемикачі інших типів; однак дія всіх перемикачів ґрунтується на одному принципі і відрізняються вони головним чином конструкцією окремих деталей.
Вводи силових трансформаторів (мал. 4, г) служать для ізоляції кінців обмоток, що виходять з бака і приєднання їх до різних елементів електроустановки. Вводи характеризуються великою різноманітністю форм, конструкцій і розмірів, що залежать від напруги, потужності та установки (зовнішньої або внутрішньої) трансформатора. Ізолюючим елементом вводу служить фарфоровий ізолятор. Ізолятор вводу трансформатора внутрішньої установки має гладку або дрібно ребристу поверхню, а вводу трансформатора зовнішньої установки – великі ребра парасолько подібної форми. Це набагато збільшує розрядні відстані, що навіть при сильному дощі та великому забрудненні ізолятора дає змогу уникати розрядів по його поверхні.
Термосифонний фільтр служить для неперервного відновлення (регенерації) трансформаторного масла, що наявне у баку або розширювачі трансформатора. Це сталевий циліндр, що заповнений спеціальною поглинаючою речовиною (сорбентом), в якості якого використовують переважно силікагель. Циркулюючи через термосифонний фільтр, масло очищується, а його початковий склад, якість і властивості відновлюються шляхом поглинання силікагелем продуктів старіння масла, що особливо інтенсивно утворюється при тривалій роботі трансформатора в режимі частих перевантажень.
Поточний ремонт трансформаторів
При поточному ремонті масляного трансформатора його оглядають зовні і усувають виявлені дефекти, чистять ізолятори, бак і радіатори, видаляють бруд з розширювача, доливають масло, перевіряють мастилопокажчик, спусковий кран і ущільнення, надійність контактних з'єднань, беруть пробу масла, проводять випробування і вимірювання.
В процесі огляду перевіряють герметичність ущільнень. Якщо вона порушена і є течі мастила між кришкою і баком або фланцевими з'єднаннями, то підтягають гайки. Якщо ж це не допомагає, ущільнення замінюють новими, з мастилостійкої гуми.
Бак трансформатора і радіатори очищають від пилу і мастила, ізолятори протирають бензином. Видаляють бруд з розширювача і перевіряють роботу мастилопокажчика. При необхідності доливають мастило. Необхідно пам'ятати, що температура мастила, що доливається повинна відрізнятися від температури мастила в трансформаторі не більше ніж на 5°С.
Потім перевіряють повітряосушувач. Якщо індикаторний силікагель має рожевий колір, його замінюють новим (блакитним). Силікагель для повторного використання відновлюють шляхом сушки: індикаторний - при 100 - 120 °С протягом 15 - 20 год. (до яскраво-блакитного кольору), гранульований, - при 400 - 500 °С протягом 2 год.
Перезарядка термосифонного фільтру виконується, якщо кислотне число масла складає 0,1мг КОН (за наслідками випробування проби мастила). Для цього зливають мастило з розширювача, знімають кришку фільтра, а потім грати з силікагелем. Вживаний силікагель замінюють свіжим, сухим. Встановивши кришку, заливають мастило в розширювач, заздалегідь випустивши повітря з фільтру через пробку на його кришці. Мастило доливають до відповідної відмітки на мастилопокажчику розширювача залежно від температури мастила, яку контролюють термометром, встановленим на кришці бака. У корпус оправи термометра також заливають трансформаторне мастило.
При поточному ремонті сухого трансформатора необхідно зняти кожух і упевнитися у відсутності механічних пошкоджень обмоток, ізоляторів і інших частин трансформатора, перевірити надійність контактних з'єднань і заземлень, продути трансформатор чистим сухим повітрям і протерти ізолятори.
Після закінчення ремонту заміряють опір ізоляції обмоток трансформатора R60" і визначають коефіцієнт абсорбції (відношення R60" і R15", де R60" - опір ізоляції через 60 с, R15" - через 15 с після початку вимірювання) мегаомметром на 2500 В. Опір ізоляції вимірюють між кожною обмоткою і корпусом і між обмотками.
Немає коментарів:
Дописати коментар