Устройство силового трансформатора

У трансформаторов небольшой мощности, где абсолютная величина отводимых в виде тепла потерь невелика, баки имеют гладкие стены (рис. 5, а). У более мощных трансформаторов  баки снабжены циркуляционными трубками  (рис. 5, б) круглого или овального сечения, намного улучшающими условия охлаждения трансформатора. У мощных трансформаторов баки имеют патрубки с фланцами, к которым присоединяют радиаторы, охлаждаемые при необходимости вентиляторами.

 

 

 

Рис. 5. Конструкции баков силовых трансформаторов:

а — гладкостенный бак,  б — трубчатый бак; 1 — рама, 2 — кожух для защиты вводов, 3 — корпус бака, 4 — днище, 5 — пластина,   6 — крюк для подъема трансформатора,  7 — циркуляционные трубки,         8 — маслосливной кран, 9 — тележка                    

 

Патрубки баков с радиаторами снабжены плоскими радиаторными кранами, позволяющими в случае необходимости снимать отдельные радиаторы, не сливая масла из трансформатора.

В гладкостенных баках трансформаторов мощностью до 30 кВА на стенке бака вверху установлен резьбовой штуцер для присоединения маслоуказателя. На обеих широких сторонах бака имеются круглые отверстия для установки выводов ВН и НН. Ко дну баков приварены пластины из полосовой стали или швеллерные балки, а у трансформаторов мощностью 50 кВА и выше — тележки с катками для перемещения трансформатора в пределах подстанции или ремонтного цеха. Внизу баков обычно расположены маслосливной кран и заземляющий болт. Баки закрыты крышками.

 

Крышка бака

Крышку бака изготовляют из листовой стали, толщина которой на 2—4 мм больше толщины, стенки бака. На крышке обычно размещают термометр, термометрический сигнализатор, пробивной предохранитель, вводы, расширитель, газовое реле, предохранительную трубу.

Термометр и термометрический сигнализатор служат для наблюдения за температурой верхних слоев масла, находящегося в баке трансформатора. В трансформаторах мощностью до 1000 кВА применяют обычный стеклянный термометр со шкалой от —50 до +100°С, в более мощных трансформаторах — термометрический сигнализатор ТС-100.

 

 

 

 

 

Рис. 6. Термометрический сигнализатор ТС-100:

1 — корпус,   2 — капиллярная    трубка,    3 — ниппель, 4 — штуцер,   5 — термобаллон

 

Пробивной предохранитель служит для защиты персонала и низковольтных аппаратов от высокого напряжения при переходе потенциала с обмоток ВН на обмотки НН вследствие пробоя изоляции между обмотками или отводами. Установку пробивного предохранителя на трансформаторе осуществляют при помощи металлической стойки.                                                     

 

 

Рис. 7 Пробивной предохранитель силового трансформатора: 1 — головка, 2 — контактная часть,  3 — прокладка,   4 — контактный   диск,   5 — цоколь, 6 — корпус,   7 — хвостовик,  8 — скоба

 

 

 

 

Вводы силовых трансформаторов служат для изоляции выводимых из бака концов обмотки и присоединения их к различным элементам электроустановки. Вводы отличаются большим разнообразием форм и размеров, зависящих от напряжения, мощности, места установки трансформатора, а также от предъявляемых к нему требований.

 

Рис. 8. Ввод обычной конструкции трансформатора на 6 и 10 кВ для внутренней установки: 1 — токоведущий  стержень,   2 — латунная  гайка,   3 — медная шайба, 4 — стальной     колпак,     5 — фарфоровый    изолятор, 6 — стальная    шпилька,    7 — стальная   гайка,   8 — чугунный фланец, 9 — резиновая  шайба,   10 — электрокартонная шайба, 11 — стальная    шайба,  12 — цементирующая масса

 

Расширитель, газовое реле и предохранительная труба расположены на крышке трансформатора в непосредственной близости друг от друга.

Расширитель служит для обеспечения постоянного заполнения бака трансформатора маслом, а также для уменьшения поверхности соприкосновения масла с воздухом и защиты, таким образом, масла от увлажнения и окисления. Кроме того, расширитель компенсирует изменяющийся объем масла в баке при колебаниях температуры. При нагреве масла и увеличении его объема избыток масла переходит из бака в расширитель, а затем, по мере снижения температуры и уменьшения объема масла в баке, возвращается вновь в бак трансформатора.                                   

 

 

 

Рис. 9. Расширитель:    1 — корпус расширителя,    2 — маслоуказатель,  3 — отстойник, 4 — пробка,  5 — фланец для присоединения  газового реле, 6 — патрубок, 7 — кронштейн, 8 — трубка

 

Газовое реле устанавливают на трансформаторах мощностью 560 кВА и выше в разрыве трубы, соединяющей расширитель с баком. Оно служит для сигнализации и отключения силового трансформатора при возникновении в нем внутренних повреждений, вызывающих местные нагревы, а вследствие этого разложение масла, дерева или изоляции и образование газов.

 

 

Рис. 10. Газовое реле ПГ-22: 1 — корпус, 2   — фланец, 3 — смотровое окно, 4 — крышка,   5 — кран для выпуска скопившихся в реле газов, 6 — коробка зажимов, 7 — зажимы цепи сигнализации,  8 и 10 — верхний и нижний поплавки, 9 — ртутный контакт цепи сигнализации, 11 — ртутный контакт цепи отключения, 12 — зажимы цепи отключения

 

При повреждениях внутри трансформатора, вызывающих бурное образование газов, грозящих взрывом бака, защита трансформатора осуществляется путем выброса газов через предохранительную (выхлопную) трубу. Она устанавливается на крышке трансформаторов мощностью 1000 кВА и выше и представляет собой стальной цилиндр, один конец которого снабжен фланцем и болтами прикреплен к крышке, а второй закрыт стеклянной мембраной. Труба сообщается с баком через отверстие в крышке трансформатора. При аварийных процессах внутри бака давление газов в баке повышается, вследствие чего разрушается стеклянная мембрана и таким образом обеспечивается выброс газов в атмосферу.

 

 

 МОНТАЖ

СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

 

Доставленный к месту установки трансформатор тщательно осматривают, чтобы убедиться в целостности фарфоровых вводов, маслоуказателей и других приборов, наличии всех крепежных деталей на шпильках вводов и  фланцах, в отсутствие вмятин на циркуляционных трубах и течи масла из сварных швов и уплотнений.

Поступающие на монтаж трансформаторы вскрывать не рекомендуется, если их хранение и транспортирование к месту монтажа производилось в соответствии со специальной инструкцией. Вскрывать их можно только при предположении, что в трансформаторе имеются повреждения, устраняемые в местных условиях. Основаниями для вскрытия и ревизии трансформатора могут быть: обрыв отводов или выводов обмоток, заедание или иная неисправность переключающего устройства, увлажнение обмоток и т.п.

В случае необходимости вскрытия и ревизии трансформатора при окружающей температуре ниже 00С. В монтажных условиях трансформатор чаще всего нагревают путем короткого замыкания, при котором вводы НН закорачивают куском шины, а к вводам ВН подводят напряжение такой величины, чтобы в обмотках установился ток, близкий к номинальному. Величину тока, подводимого к вводам трансформатора, контролируют амперметрами, а температуру нагрева внутренних частей трансформатора – термопарами или термометрами в металлической оправе.

Разборку трансформатора производят в последовательности, определяемой его конструкцией. Так, при разборке трансформатора с расширителем и вводами, расположенными на крышке, вначале сливают масло из расширителя, а затем удаляют болты, крепящие крышку к баку, и, захватив тросом подъемные кольца (рамы) на крышке, извлекают из бака всю выемную часть. Если вводы трансформатора расположены на стенках бака, то вначале через масловыпускной кран сливают масло, снижая его уровень в баке на 10-15 см.  ниже вводов, а затем снимают крышку и отсоединяют выводы обмоток от вводов, после чего удаляют вводы и вынимают сердечник из бака.

При разборке трансформаторов должны быть приняты меры к сохранению всех крепежных, прокладочных и изоляционных деталей.

Для удобства осмотра и ревизии сердечник устанавливают на прочном деревянном помосте высотой 40-50 см.

При ревизии трансформатора с выемкой сердечника проверяют:

У магнитопровода – плотность сборки и качество шихтовки; прочность крепления ярмовых балок; затяжку гаек прессующих шпилек, стяжных болтов и других доступных осмотру крепежных деталей, наличие и состояние изоляционных гильз, шайб и прокладок; наличие и состояние заземления;

У обмоток – прочность посадки, расклиновки на стержнях магнитопровода и прессовки обмоток; наличие и состояние изоляционных деталей; отсутствие на обмотках следов повреждений; прочность паек и сварных соединений выводов и демпферов, правильность сборки схемы;

У переключающего устройства – сохранность и состояние контактов переключателя, а также прочность присоединения к ним отводов обмотки; исправность и четкость действия механизма переключателя; целость изоляции и паек отводов; прочность крепления всех деталей переключателя.

Кроме того, проводят ряд испытаний, определяя:

- сопротивление изоляции степень  увлажнения обмоток;

- электрическую прочность изоляции  стяжных болтов магнитопровода;

-омическое сопротивление обмоток.

Обнаруженные при ревизии дефекты устраняют, а снизившееся вследствие увлажнения сопротивление изоляции восстанавливают путем сушки сердечника.

Сушить сердечник трансформатора можно различными способами, но наиболее эффективным и доступным в монтажных условиях является сушка в собственном баке с подогревом методом индукционных потерь в стали бака.

Для сушки трансформатора сливают из него масло, а затем утепляют бак снаружи стеклотканью или листовым асбестом, поверх которых наматывают намагничивающую  обмотку.

Сборку трансформатора после ревизии и сушки выполняют в последовательности, обратной разборке. В процессе сборки очищают бак трансформатора от остатков масла и шлама, прочищают масловыпускной и масловпускной краны, промывают выхлопную трубу и карманы чистым трансформаторным маслом, удаляют грязь с поверхности обмоток и магнитопровода, обтирают стеклянную мембрану выхлопной трубы чистой ветошью и т.д.

При опускании сердечника в бак надо следить за тем, чтобы случайно не повредить обмотки, отводы и фарфоровые детали вводов; нельзя сдвигать с места или снимать герметизирующую прокладку между фланцем бака и крышкой. Рекомендуется предварительно приклеивать прокладку глифталевым лаком к фланцу бака или придерживать ее стальными крючками, чтобы руки работающего не оказались в пространстве между крышкой и баком.

В последнюю очередь монтируется газовое реле, проверенное лабораторией. Корпус газового реле устанавливают горизонтально, а маслопровод, соединяющий расширитель с баком, - с уклоном на 2-4% в сторону крышки трансформатора.

Соединение маслопровода с крышкой трансформатора, расширителем и корпусом реле осуществляют с применением прокладок из клингерита или листовой пробки, смазанных глифталевым лаком. Смотровое окно газового реле должно быть расположено со стороны, удобной для наблюдения за положением его внутренних деталей.

Газовое реле устанавливают так, чтобы стрелка на его корпусе была направлена острием в сторону расширителя, а выхлопную трубу – так, чтобы обеспечивалось удобное наблюдение за его стеклянной мембраной и исключалась возможность аварийного выброса масла на расположенное вблизи оборудование.

Собранный трансформатор доставляют к месту установки. При передвижении трансформатора по наклонной плоскости угол наклона трансформатора не должен превышать 150. при вкатывании трансформатора в помещение подстанции надо следить за тем, чтобы в это время кто-либо из монтажников не оказался между стеной и трансформатором.

Корпус трансформатора, снабженного газовым реле, должен быть приподнят с одной стороны для создания наклона 1-20 в сторону расширителя путем подкладывания под его катки стальных полос длиной не менее 100 мм.

Датчики и термометры устанавливают на крышке трансформатора, уплотняя их свинцовой шайбой или асбестовым шнуром, пропитанным бакелитовым или глифталевым лаком. Гильзы, в которые помещают ртутные или ртутно-контактные термометры, заливают трансформаторным маслом и закрывают во избежание попадания в них влаги.

Установив трансформатор, присоединяют его вводы к шинам расширительного устройства и следят за тем, чтобы шины не создавали механических усилий на вводы. Корпус бака трансформатора заземляют.

Исправность трансформатора и правильность действия его приборов проверяют пробным включением. Перед пробным включением максимальную защиту временно устанавливают с нулевой выдержкой времени, сигнальные контакты газовой защиты присоединяют на отключение масляного выключателя.

Пробное включение производят на полное номинальное напряжение после чего в течение 30-40 минут прослушивают трансформатор при помощи бакелитовой трубки длиной 1 метр. Исправный трансформатор при работе издает ровный звук низкого тона. При появлении сильного шума, снижении уровня масла, течи масла или иных признаков повреждений трансформатор должен быть немедленно отключен и тщательно осмотрен.

Вновь смонтированный силовой трансформатор подлежит сдаче в эксплуатацию. При приеме-сдаче трансформатора должны быть предъявлены следующие документы:

- заводской паспорт и техническая  документация, на основании которой  производился монтаж трансформатора;

- протоколы ревизии и сушки  выемной части трансформатора (если  они производились);

-протоколы проверки газового реле и испытания устройств релейной защиты и автоматики;

- полный анализ масла и протокол  испытания диэлектрической прочности  масла.