Типы силовых трансформаторов и основные элементы их конструкции

Силовые трансформаторы (СТ) предназначены для преобразования напряжения переменного тока. Характерной особенностью СТ является большая номинальная мощность. По исполнению СТ могут быть однофазными и трехфазными. По количеству обмоток СТ делятся на двух и трехобмоточные. По виду охлаждающей среды СТ делятся на масляные и сухие. СТ с электрической связью между обмотками называются автотрансформаторы.

Основные параметры СТ:

§ ном. мощность

§ ном. напряжения обмоток

§ ном. токи обмоток

§ напряжение КЗ

§ ток ХХ

§ активные потери ХХ

§ активные потери КЗ

Основные элементы конструкции СТ:

§ магнитная система (магнитопровод)

§ обмотки

§ изоляция

§ выводы

§ бак

§ охлаждающее устройство

§ механизм регулирования напряжения

§ защитные и измерительные устройства

Магнитные системы: В магнитной системе проходит основной магнитный поток трансформатора. Магнитопровод является основной конструктивной и механической частью трансформатора. Он выполняется из листовой электротехнической стали. При создании магнитных систем прежде всего стремятся уменьшить потери активной и реактивной мощности в них. Для этого используются стали с высокими магнитными свойствами, бесшпилечная сборка, косая шихтовка и т.д. Листы стали изолируются друг от друга специальным покрытием. Стяжка стержней осуществляется стекло-бондажами, ярм – стальными бандажами.

Обмотки: Обмотки силовых трансформаторов могут быть концентрическими и чередующимися. Проводниковым материалом обмотки является медь или алюминий. По исполнению обмотки могут быть цилиндрическими, винтовыми, непрерывными, одно и многослойными, дисковыми, переплетёнными. В мощных трансформаторах ВН обмотки обычно состоят из ряда катушек, расположенных в осевом направлении. Катушки наматываются на рейках, образующих вертикальные каналы. В конструкции обмотки предусмотрены также горизонтальные каналы.

Изоляция: В масляных трансформаторах основной изоляцией является масло в сочетании с твердым диэлектриком (маслобарьерная изоляция). Барьеры существенно увеличивают эл. прочность масляных изоляционных промежутков. Они должны располагаться по возможности вдоль линий равного потенциала. В качестве витковой изоляции используется БМИ.

Бак: У трансформаторов с масляной изоляцией активная часть погружается в бак с маслом Основные части бака – дно, стенки и крышка. В трансформаторах небольшой мощности бак выполняется с верхним разъёмом. В мощных трансформаторах с массой активной части свыше 25 т, бак выполняется с нижним разъемом. К баку осуществляется крепление вводов, охладительных устройств, маслорасширителя. Бак изнутри экранируется пластинами электротехнической стали.

Устройство переключения ответвлений обмотки трансформатора:

Различают устройство переключения без возбуждения (ПБВ) и регулирования напряжения под нагрузкой (РПН). Данное устройство всегда монтируется на стороне высокого напряжения. Устройство представляет собой изолирующий цилиндр с рядом контактов, соединённых с отпайками регулировочной обмотки. Внутри корпуса расположены основные рабочие элементы РПН: избиратели, контакторы, токоограничивающие устройства.

Сухие силовые трансформаторы: Сухие трансформаторы имеют ряд преимуществ:

§ пожаро и взрывобезопасность

§ существенно меньшие габариты чем у масляных

§ простота эксплуатации, диагностики и ремонта

Различают сухие трансформаторы с сплошной литой изоляцией и с открытыми обмотками. Литая эпоксидная изоляция позволяет получить более высокий уровень электрической прочности изоляции при сохранении малых габаритов. В качестве изоляции трансформаторов с открытыми обмотками используется специальная ткань (стекло-шёлк, номекс) пропитанная полиэстерными смолами.

Системы охлаждения:

§ Естественное воздушное охлаждение

§ Естественное масляное охлаждение

§ Масляное охлаждение с дутьём и естественной циркуляцией масла

§ Масляное охлаждение с дутём и принудительной циркуляцией масла

§ Направленный поток масла

§ Масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла

Вводы: Вводы силовых трансформаторов предназначаются для соединения обмоток трансформатора с сетью. Вводы 110 кВ и выше, как правило, выполняются с конденсаторной бумажно-масляной изоляцией. Ввод имеет собственный объём масла, не сообщающийся с маслом трансформатора. Для компенсации изменений давления, в верхней части ввода монтируется маслорасширитель. Фарфоровая покрышка состоит из верхней и нижней частей. Ввод часто имеет измерительный вывод, соединённый с последней конденсаторной обкладкой.

Вводы с RIP изоляцией: RВP-изоляция – намотка лакированной изоляционной бумаги. В качестве конденсаторных обкладок используется графитовое напыление, полупроводящий полимерный материал, фольга. RIP-изоляция – аналог твёрдой RBP изоляции с пропиткой эпоксидным компаундом в вакууме. RIP-изоляция обладает крайне низкими диэлектрическими потерями (tgδ=0,25-0,45%) и низким уровнем частичных разрядов.