Zařízení výkonových transformátorů. Výkonové transformátory.

Výkonový transformátor je elektromagnetické zařízení, které přeměňuje střídavý proud jednoho napětí na střídavý proud jiného vyššího nebo nižšího napětí s konstantní frekvencí. Transformátory se vyrábí ve standardních kapacitách: 10, 16, 25, 40 a 63 kV•A s navýšením každé z těchto hodnot 10, 100, 1000 a 10000 krát.

Transformátory se dělí podle způsobu chlazení na olejem chlazené, suché chlazené, chlazené foukáním a vodou chlazené olejem; podle návrhu – pro vnitřní a venkovní instalace, utěsněné a utěsněné; podle počtu fází – jedno- a třífázové; podle počtu závitů – dvou- a třívinutí; podle způsobu regulace napětí – při zátěži a při vypnutém napětí.

Suché (bezolejové) transformátory se vyrábějí s výkonem do 1600 kV A a napětím do 15 kV s přirozeným chlazením. Výhodou suchých transformátorů je jejich požární bezpečnost.

U olejových transformátorů chlazených přirozeně olejem používaných v uzavřených prostorech je zajištěno nepřetržité větrání, které odvádí ohřátý vzduch a vpouští studený vzduch.

Hlavní parametry transformátorů jsou: jmenovité napětí vinutí, jmenovitý výkon, jmenovitý proud a jmenovité zatížení vinutí.

Primární a sekundární napěťová vinutí třífázových dvouvinutých transformátorů jsou zapojena podle obvodů hvězda-hvězda nebo hvězda-trojúhelník. V závislosti na směru vinutí vinutí, pořadí zapojení fázových vinutí a natočení fáze při zapojení do hvězdy nebo trojúhelníku lze získat jednu nebo druhou skupinu spojení. Nejběžnější schémata zapojení vinutí transformátoru jsou na Obr. 115.

Rýže. 115. Schémata zapojení vinutí dvouvinutých transformátorů:
а — hvězda-hvězda s odstraněným neutrálem; б – hvězda-trojúhelník; в – hvězda s odstraněným neutrálním trojúhelníkem.

Výkonové transformátory mají označení skládající se z písmen a číslic. První písmeno označuje počet fází: O – jednofázové a T – třífázové. Druhé písmeno označuje typ chlazení: M – přírodní olej; D — olej s ofukovacím chlazením a přirozenou cirkulací oleje; DC – olej s ofukovacím chlazením a nuceným oběhem oleje; MB – olejo-vodní chlazení oleje s přirozenou cirkulací; C – chlazení olej-voda s nuceným oběhem oleje; S, SZ, ST – přirozené chlazení vzduchem s otevřenou, uzavřenou a utěsněnou verzí; Pro transformátory plněné nehořlavým kapalným dielektrikem je typ chlazení označen písmeny N – přirozené chlazení nehořlavým kapalným dielektrikem a ND – chlazení nehořlavým kapalným dielektrikem s nuceným rázem.

Třetí písmeno označuje počet vinutí (T – třívinutí), čtvrté – provedení jednoho z vinutí se zařízením pro regulaci napětí pod zátěží – přepínač odboček pod zatížením a je označeno písmenem N.

Výkon a nejvyšší napětí transformátoru jsou v zápisu uvedeny jako zlomek. Čitatel zlomku udává jmenovitý výkon v kV•A a jmenovatel nejvyšší napětí vinutí (HV) v kV.

Například transformátor typu TDTN-15000/35 je třífázový, chlazený vyfukováním, třívinutý, s regulací napětí pod zátěží, o výkonu 15000 35 kV•A a vysokonapěťovém napětí XNUMX kV.

Rýže. 116. Třífázový výkonový transformátor o výkonu 1000 kV•A s olejovým chlazením:
1 – nádrž; 2, 5 – spodní a horní nosníky jha; 3 – vinutí VN; 4 – nastavení ohybů; 6 – magnetický obvod; 7 — dřevěná prkna; 8 — odbočka z vinutí VN; 9 – spínač; 10 — zvedací čep; 11 – kryt; 12 — zvedací kroužek; 13 — VN vstup; 14 – vstup NN; 15 — výfukové potrubí; 16 — expandér; 17 — ukazatel oleje; 18 – plynové relé; 19 – cirkulační potrubí; 20 – vypouštěcí ventil oleje; 21 – válečky.

Základem konstrukce výkonového dvouvinutého transformátoru (obr. 116) je jeho aktivní část, tvořená magnetickým jádrem 6 s na něm umístěnými vinutími nízkého (NN) a vysokého 3 (VN), odbočkami 8 a napěťový spínač 9. Magnetické jádro 6 transformátoru je sestaveno z plechů speciální elektrotechnické oceli o tloušťce 0,35 nebo 0,5 mm. Jednotlivé části magnetického obvodu jsou sestaveny do tuhé konstrukce ze tří vertikálních tyčí s horním 5 a spodním 2 třmeny pomocí táhel a lisovacích třmenových nosníků, které tvoří uzavřenou smyčku. Ocelové plechy jsou mezi sebou izolovány lakem nebo tepelně odolným povlakem na bázi tekutého skla. Pomocí třmenových nosníků vyrobených z kanálů jsou ocelové plechy magnetického obvodu pevně přitlačeny pomocí čepů. Třmenové nosníky a čepy izolují aktivní ocel magnetického obvodu. Aktivní část transformátoru je umístěna v kovové nádrži, která chrání vinutí před poškozením a slouží jako zásobník transformátorového oleje.

Vinutí transformátoru je vyrobeno z elektrické mědi nebo hliníku obdélníkového nebo kulatého průřezu. Nejčastěji se používají vinutí válcová a šroubová. Od jádra, od sebe navzájem a od stěn nádrže jsou odděleny válci z izolačního materiálu (bakelit).

Válcová vinutí jsou vyrobena z kulatých nebo obdélníkových drátů s izolací z bavlněné příze a jsou navinuta v jedné vrstvě (jednovrstvá), dvou vrstvách (dvouvrstvá) nebo několika vrstvách (vícevrstvá) s jedním nebo více dráty podél šroubovice (obr. 117).

Rýže. 117. Jednovrstvé (a), dvouvrstvé (b) a vícevrstvé (c) provedení válcových vinutí výkonových transformátorů:
1 — nivelační kroužky; 2 — krabice z elektrolepenky; 3 – konec první vrstvy vinutí; 4 — bukové prkno; 5 – odbočky pro regulaci napětí.

Začátky a konce vinutí jsou umístěny na jejich opačných koncích. Jednovrstvá a dvouvrstvá vinutí se používají jako nízkonapěťová vinutí a vícevrstvá jako vysokonapěťová vinutí v transformátorech s výkonem do 630 kV•A.

Válcová vícevrstvá vinutí jsou vyrobena z kulatého drátu navinutého na papír-bakelitovém válci, těsně pokládají závity ve vrstvách a mezi nimi pokládají listy kabelového papíru (obr. 117, c). Pokud existuje velký počet vrstev, položí se mezi ně prkna z tvrdého dřeva nebo několik vrstev pásů lepené elektro lepenky, které tvoří vertikální kanály. Tato konstrukce zajišťuje dobrý odvod tepla pro chlazení vinutí. Pro zvýšení mechanické pevnosti je vinutí obaleno bavlněnou páskou, napuštěno glyftalovým lakem a vypáleno při teplotě cca 100 C.

Výkonnější transformátory využívají při přechodu z jedné cívky na druhou kontinuální vinutí plochých drátů bez přerušení nebo pájení. Tato vinutí jsou navinuta na lamely položené na papír-bakelitovém válci a tvořící ve svých prostorech vertikální chladicí kanály a horizontální kanály jsou vytvořeny pomocí elektrokartonových obalů sestavených na dřevěných lamelách vyvařených v oleji. Používají se ve výkonových transformátorech jako nízkonapěťová a vysokonapěťová vinutí.

Nádrže výkonových transformátorů jsou vyrobeny z ocelového plechu. Mohou mít oválný nebo obdélníkový tvar. Nádrže jsou hladké a pro lepší chlazení oleje – žebrované, trubkové a s chladiči. Nádrže jsou instalovány na válečcích pro pohyb transformátorů v areálu rozvodny. Vršek nádrže je uzavřen odnímatelným víkem, na kterém jsou umístěny přívodní izolátory, teploměr, průrazná pojistka, přepínač vinutí pro regulaci napětí, expandér, plynové relé a bezpečnostní trubka.

Pro připojení vinutí k přípojnicím se používají porcelánové izolátory, kterými procházejí měděné tyče.

Izolační olej v transformátoru se používá jako izolační a chladicí médium. Během provozu transformátoru olej stárne a ztrácí své původní izolační vlastnosti v důsledku působení kyslíku, vlhkosti, nečistot a vysoké teploty.

Pro měření teploty horních vrstev oleje v transformátorech o výkonu do 1000 kV•A se používá skleněný teploměr se stupnicí od -20 do +100 ºC a u transformátorů nad 1000 kV•A TS Používá se termometrický alarm -100, který slouží k hlídání teploty oleje a alarmu nebo vypnutí transformátoru při překročení přípustné meze.

V případech, kdy mají sekundární sítě neutrál izolovaný od země, se pro bezpečný provoz používá průrazná pojistka se vzduchovými mezerami. V nouzovém režimu jsou vzduchové mezery proraženy a nízkonapěťové vinutí je uzemněno.

Rýže. 118. Spínače TPSU-9-120/11 (a), TPSU-9-120/10 (b) odbočky vinutí pro regulaci napětí výkonových transformátorů a jejich schéma (c):
1 – segmentový kontakt; 2 – klikový hřídel; 3, 4 — papír-bakelit trubice; 5 — pryžové těsnění; 6 — kryt transformátoru; 7 – příruba; 8 — závora zámku; 9 — čepice; 10 — ukazatel polohy; 11 – pevný kontakt.

Pro udržení požadované úrovně napětí pro spotřebiče v transformátorech s regulací napětí (obr. 119, a a b) se transformační poměr mění pomocí přepínačů vinutí (obr. 118). Regulace napětí se provádí v rozmezí ±5 %. Transformátory s přepínačem odboček (regulace při zatížení) mají velký počet kroků a širší rozsah regulace (až 20 %).

Rýže. 119. Schémata transformátorů s přepínačem odboček bez reverzace (a) as reverzací (b):
1 – hlavní vinutí; 2 – nastavovací vinutí; 3 – spínací zařízení; 4 – spínač (reversor).

Část vinutí VN s odbočkami se nazývá vinutí řídící. Rozšíření rozsahu nastavení bez zvýšení počtu odboček je dosaženo použitím reverzních obvodů (obr. 119, b). Reverzační spínač 4 umožňuje připojit nastavovací vinutí 2 k hlavnímu vinutí 1 v souladu nebo opačně, čímž se zdvojnásobí regulační rozsah. 3 přepínač odboček se obvykle připojuje z neutrální strany X., což umožňuje jejich provedení se sníženou izolací.

Zařízení přepínače odboček se skládá ze stykače, který přerušuje a uzavírá obvod provozního proudu; volič (spínač), jehož kontakty otevírají a zavírají elektrický obvod bez proudu; reaktor nebo rezistor; hnací mechanismus (obr. 120).

Rýže. 120. Pořadí činnosti spínacích zařízení s přepínači odboček:
R – reaktor; K1, K2 – stykače; RO – ovládací vinutí; P – spínač.

Sekvence v chodu stykačů a voličů je zajištěna pohonným mechanismem s reverzním spouštěčem. V normálním provozu přes reaktor Р zatěžovací proud prochází a během přepínání odboček omezuje tlumivka hodnotu proudu I_cirkus. Stykač, u kterého při spínání vzniká na kontaktech oblouk, je umístěn v samostatné olejové nádrži. Přepínač odboček je ovládán automaticky napěťovým relé nebo dálkově dispečerem.

Ukazatel oleje konzervátoru má tři kontrolní rysky odpovídající hladině oleje při teplotách -45, +15, +40.

Rýže. 121. Umístění na krytu transformátoru expandéru, plynového relé a bezpečnostní trubky:
1 – expandér; 2 – plynové relé; 3 – bezpečnostní potrubí.

Plynové relé (obr. 121) slouží k signalizaci nebo odstavení transformátoru v případě vnitřního poškození. Olej, dřevo nebo izolace rozkládající se vlivem vysokých teplot uvolňují plyny, které ovlivňují plováky s kontakty plynového relé. Při poruše plynového relé se v transformátoru vytvoří zvýšený tlak, který naruší membránu pojistné trubky a vyvrhne plyny a olej ven, čímž se zabrání nebezpečí výbuchu nádrže. Membrána potrubí je vyrobena ze skla nebo fólie.

Rýže. 122. Obvod autotransformátoru:
a – jednofázový; b – třífázový.

Autotransformátory jsou transformátory, u kterých je nízkonapěťové vinutí součástí vysokonapěťového vinutí (obr. 122). Autotransformátory jsou široce používány pro připojení elektrických sítí s napětím 150/121, 230/121. 350/121, 500/121 a 750/330 kV. Vyrábějí se třífázové nebo ve formě skupin sestávajících ze tří jednofázových. Nízkonapěťové autotransformátory jsou široce používány k regulaci napětí v řídicích a automatizačních obvodech, stejně jako při testování zařízení a sítí.

U výkonných autotransformátorů je napětí regulováno spínačem jako u běžných transformátorů.

• Požadavky na prostory pro výkonové transformátory. Údržba transformátoru
• Opravy silových transformátorů
• Zkoušení, seřizování a zapínání výkonových transformátorů