Бак трансформатора колокольного типа
Обновлено: 07.07.2024
Ревизия мощных силовых трансформаторов напряжением 110—750 кВ
Под ревизией понимают совокупность работ по вскрытию, проверке, устранению замеченных неисправностей и герметизации активной части трансформатора. Перед ревизией нужно подготовить место проведения работ, а также необходимое оборудование, приспособления, инструмент, приборы и материалы. Подготовленная для ревизии монтажная площадка должна быть освобождена от источников загрязнения, пылеобразования, посторонних предметов и удобна для размещения на ней подъемных механизмов, приспособлений и временного хранения демонтируемых узлов и деталей трансформатора. Ревизию трансформаторов рекомендуется проводить в закрытых помещениях или временных укрытиях, где можно создать надежные условия для сохранности активной части.
Мощные силовые трансформаторы имеют баки колокольного типа, которые состоят из нижней (поддон) и верхней (колокол) частей, сочленяемых на уровне нижнего ярма магнитопровода. При ревизии для вскрытия активной части таких трансформаторов снимают колокол бака без подъема и вытаскивания активной части трансформатора.
Подъемные механизмы, стропы и приспособления, применяемые для подъема отдельных узлов трансформатора, должны иметь соответствующую грузоподъемность и должны быть проверены. Масса отдельных узлов трансформатора указывается в габаритном чертеже. Для подъема колокола и активной части обычно применяют мостовые, железнодорожные, гусеничные и автомобильные подъемные краны.
Для производства работ на активной части необходимо подготовить стеллажи, переносные деревянные лестницы, переносные, защищенные сеткой электролампы на напряжение 12 или 24 В, ключи для прессовки обмоток и ярм магнитопроводов, слесарно-сборочный инструмент, мегомметр на напряжение 2500 В, чистую одежду и обувь с резиновой подошвой, изоляционные и обтирочные материалы. Необходимо также иметь ящики для хранения инструмента и крепежных деталей, емкости с маслом или герметичные упаковки для временного хранения демонтируемых во время ревизии изоляционных деталей.
Перед вскрытием трансформатор необходимо установить на ровной площадке, снять крепление активной части и переключающих устройств на баке и удалить закрепленные на баке узлы и детали трансформатора, если они мешают съему колокола или подъему активной части. Отводы освобождают от транспортных креплений и закрепляют на активной части, а временные выводы отсоединяют и демонтируют. Закрепленные на заглушках бака бакелитовые цилиндры вводов демонтируют и хранят в герметичной упаковке или масле. Приводы и изоляционные валы переключателей типа ПБВ снимают и хранят в герметичной упаковке или масле. Перед снятием проверяют правильность их маркировки.
Если трансформатор оборудован погружным переключающим устройством, необходимо путем вкручивания домкратных винтов установить его на раму, смонтированную внутри трансформатора на верхних ярмовых балках, а затем отсоединить переходный фланец, крепящий его к баку трансформатора. В случаях, когда в конструкции переключающего устройства нет домкратных винтов, необходимо застропить переключающее устройство краном, отсоединить крепящий его к баку переходный фланец, а затем при помощи крана опустить его на раму.
Болтовые крепления активной части к баку демонтируют, а распорные винты ослабляют. Строповку для подъема колокола осуществляют за имеющиеся специальные подъемные приспособления. Угол наклона стропов должен соответствовать значениям, указанным в габаритном чертеже данного трансформатора.
Перед съемом колокола необходимо произвести пробный подъем его на высоту 100—200 мм для устранения перекосов, неравномерности натяжения всех стропов и проверки качества строповки (рисунок 1). Для обеспечения безопасности съема колокола на баке и активной части имеются направляющие устройства, предохраняющие активную часть от повреждения при подъеме. Подъем необходимо осуществлять плавно, без рывков. При «отрыве» колокола нужно обратить внимание на обеспечение сохранности резиновой уплотняющей прокладки разъема бака. При подъеме нужно следить за соблюдением необходимых зазоров между баком и активной частью.
1 — активная часть; 2 — колокол; 3 — подъемные стропы; 4 — приспособление для строповки; 5 — подъемный палец; 6 — направляющая полоса; 7 — ограничительная деревянная планка
Рисунок 1 - Съем колокола автотрансформатора типа АТДЦТН-125000/220
Для предохранения от раскачки колокол при подъеме удерживают веревками, прикрепляемыми к нему с разных сторон. Особо опасна раскачка колокола при выходе его из направляющих, так как она может привести к ударам колокола об активную часть и вызвать значительные повреждения. После демонтажа колокол устанавливают на деревянные подкладки, выложенные горизонтально по уровнеметру.
Для выполнения работ на активной части необходимо установить временные стеллажи с перилами с двух продольных сторон активной части. Использование в качестве опор при работах на активной части отводов, деревянных планок, креплений или изоляционных деталей трансформатора не допускается. Рисунок 2 поясняет выполнение основных операций при ревизии активной части трансформатора типа АТДЦТН-125000/220.
1 — нижняя ярмовая балка; 2 — прессующие полосы; 3 — магнитопровод; 4 — неизолированная шпилька; 5 — полубаидаж; 6 — шинка заземления; 7 — верхняя ярмовая балка; 8 — прессующее кольцо; 9 - прессующий винт; 10 — изоляция; 11 — электростатический экран; 12 — стяжная гайка; 13 — концевая шпилька; 14 — изолированная шпилька; а—м — последовательность затяжки гаек при опрессовке ярма магнитопровода
Рисунок 2 - Схема расположения основных конструктивных узлов трансформатора АТДЦТН-125000/220, проверяемых при ревизии
Ревизию начинают с осмотра состояния основных узлов активной части. Вначале проверяют положение активной части в поддоне по состоянию фиксирующих ее шипов, отсутствию следов сдвига на дне бака, повреждения и деформации консолей, распорных винтов и других креплений ее в баке.
При осмотре магнитопровода проверяют отсутствие повреждения электротехнической стали, прессующих полубандажей и шпилек, разрывов и повреждений бандажной изоляции.
При осмотре встроенных переключающих устройств проверяют отсутствие повреждения изоляционных и других конструктивных деталей, надежность их крепления, отсутствие перекосов приводных валов и чрезмерного натяжения отводов, повреждения контактов избирателя. Для оценки состояния переключающего устройства производят несколько циклов переключения и контролируют качество создаваемых электрических контактов и легкость вращения.
При осмотре отводов проверяют отсутствие повреждения их изоляции, разрыва проводников и демпферов, поломок и ослабления их крепления. Особое внимание при осмотре уделяют проверке отсутствия повреждения и деформации обмоток и других изоляционных деталей.
Обнаруженные при осмотре недостатки необходимо надежно устранить.
Одновременно с осмотром производят проверку запрессовки ярм магнитопроводов и прессовки обмоток. При необходимости осуществляют подпрессовку. Сначала производят подпрессовку ярм магнитопровода. Современные трансформаторы, как правило, имеют бесшпилечную конструкцию магнитопровода. Для прессовки ярм в бесшпилечной конструкции магнитопровода ярмовые балки стягивают стальными полубандажами, охватывающими активную сталь ярма сверху и снизу. Ярмовые балки и полубандажи изолируют от активной части и друг от друга изоляционными прокладками. Подпрессовка заключается в затяжке стягивающих шпилек полубандажей градуированными торцевыми ключами до расчетных усилий. Значения усилий запрессовки ярм приводятся в технической документации на трансформатор. В случае отсутствия таких данных их следует получить на заводе-изготовителе.
Для равномерной прессовки ярм гайки шпилек необходимо затягивать в последовательности, показанной на рисунке 2.
После подпрессовки ярм выполняют подпрессовку обмоток, которую осуществляют при помощи прессующих винтов, установленных на нижней полке верхней ярмовой балки либо на прессующих кольцах (рисунок 3). Прессующие кольца предназначены для равномерного распределения усилий от винтов по окружности обмоток. Размеры и количество прессующих винтов зависят от требуемого усилия запрессовки обмоток.
1 — прессующая плита (кольца); 2 — изоляция; 3 — опорная пята; 4 — прессующий винт; 5 — полка ярмовой балки; 6 — контргайка; 7 — сталь магнитопровода
Рисунок 3 - Конструкции установок прессующих винтов обмоток трансформаторов
Проверку затяжки прессующих винтов и подпрессовку обмоток обычно производят градуированными накидными рожковыми или торцевыми гаечными ключами (в зависимости от конструкции и места расположения винтов).
При опрессовке обмоток выполняют равномерное затягивание прессующих винтов по всей окружности.
После опрессовки положение винтов фиксируют контргайками. Допускается при опрессовке внутренних обмоток временно удалять отдельные прессующие винты наружных обмоток, если они мешают качественному выполнению работ. Требуемые усилия запрессовки обмоток указываются в сопроводительной технической документации на трансформатор. Для определения усилия на один винт это значение следует разделить на количество винтов, прессующих данную обмотку.
Для подпрессовки обмоток мощных силовых трансформаторов, требующих создания больших усилий, рекомендуется применять гидродомкраты.
Гидравлическая станция для опрессовки обмоток должна включать в себя не менее четырех гидродомкратов, имеющих диаметр рабочего цилиндра 115—130 мм, маслонасос с ручным приводом, создающий давление не менее 25 МПа, распределительную коробку, манометр с верхним пределом измерения 25—30 МПа, шланги высокого давления, приспособления для осаживания гидродомкратов, скобу для проверки работы гидродомкратов, необходимый набор прокладок из электроизоляционного картона (рисунок 4). Подготовку станции к работе осуществляют следующим образом.
1 — гидродомкрат; 2 — скоба для испытания гидродомкратов; 3 — маслонасос с ручным приводом; 4 — приспособление для осаждения гидродомкрата; 5 — манометр; 6 — шланг высокого давления; 7 — стеллаж; 8 — распределительная колонка; 9 — осаживающая прокладка; 10 — электрокартонные прокладки; 11 — прессующее кольцо; 12 — прессующий винт
Рисунок 4 - Схемы прессовки обмоток трансформатора гидродомкратами (а) и установки домкратов на пресс-кольце (б)
При помощи шлангов высокого давления собирают схему опрессовки. Перед подсоединением гидродомкратов прокачивают собранную систему до полного удаления из нее воздуха, затем подсоединяют ее к гидродомкратам. Собранную схему испытывают давлением на 2 — 3 МПа большим, чем предполагаемое рабочее давление, в течение не менее 5 мин. В процессе испытания устраняют течь и проверяют надежность работы станции. Во время испытания гидродомкраты запирают специальной скобой.
Подпрессовку следует начинать с обмотки, требующей наибольшего усилия запрессовки. Для этого отворачивают на два-три оборота контргайки прессующих винтов обмотки, затем на прессующем кольце равномерно по окружности устанавливают четыре гидродомкрата, как можно ближе к прессующим винтам. На каждый домкрат помещают прокладку для его осаживания. Зазор между гидродомкратом и ярмовой балкой выбирают до минимального прокладками из электроизоляционного картона. Затем при помощи насоса создают требуемое усилие на гидродомкраты. Значение создаваемого усилия контролируют по указаниям манометра.
При опрессовке обмоток, имеющих четыре прессующих винта, во всех гидродомкратах создается общее суммарное расчетное усилие прессовки обмотки. После опрессовки прессующие винты заворачивают до упора и устанавливают контргайки.
При опрессовке обмоток, имеющих восемь прессующих винтов, в каждом гидродомкрате создается усилие, равное расчетному усилию на винт. Затем близлежащие прессующие винты затягивают и устанавливают контргайки, а гидродомкраты сдвигают к оставшимся винтам и таким же образом производят подпрессовку на этих четырех винтах. Затем аналогичную операцию повторяют на предыдущих четырех прессующих винтах.
Если при создании усилия усадка обмотки сразу превышает 10 мм, усилие прессовки следует уменьшить до значения, обеспечивающего меньшую усадку. После этого необходимо, сдвигая гидродомкраты в описанной выше последовательности, постепенно довести усилия опрессовки до требуемого значения.
Для осаждения поршня гидродомкрата необходимо открыть перепускной кран на маслонасосе и нажать на рукоятку предназначенной для этого прокладки.
При опрессовке обмоток гидродомкратами необходимо соблюдать следующие предосторожности:
1) установку гидродомкратов производить вблизи прессующих винтов и не допускать их упора в активную сталь магнитопровода, если прессующие винты по конструкции не имеют такого упора;
2) не допускать выхода поршня из цилиндра больше допустимого значения;
3) применять маслонасосы только с ручным приводом.
После опрессовки осуществляют проверку схемы заземления и изоляции конструктивных узлов и деталей активной части. Магнитопровод и все массивные металлические конструктивные детали активной части, находящиеся в электрическом поле, изолируют от активной стали и друг от друга и присоединяют при помощи шинок заземления к общему контуру заземления трансформатора. Схему соединения их выполняют таким образом, чтобы не допускать образования короткозамкнутого контура для магнитного потока при работе трансформатора.
На рисунке 5,а—г показаны типовые схемы заземления изолированных конструктивных узлов и деталей активных частей для трансформаторов, имеющих различные конструкции магнитопроводов. Некоторые типоисполнения трансформаторов могут иметь незначительные отклонения от типовой схемы, обусловленные особенностями конструкции данного трансформатора.
а — для трансформаторов мощностью до 6,3 MBА; б — для трансформаторов мощностью более 6,3 МВА с прессующими полосами, изолированными от ярмовых балок; в — для трансформаторов мощностью более 6,3 MBА с вертикальными стяжными шпильками, изолированными от верхних ярмовых балок; г — для трансформаторов мощностью более 6,3 MBА с разветвленной системой; 1 — дно бака; 2 — опорные полосы магнитопровода; 3 — балки ярмовые; 4 — прессующие полосы стержней; 5 — прессующие кольца; 6 — сталь активная; 7 — электростатические экраны; 8 — вертикальные стяжные шпильки; 9 — кронштейны стяжные; 10 — прессующие полосы ярм
Рисунок 5 - Схемы заземления узлов активной части трансформатора
На рисунке 2 показано выполнение схемы заземления трансформатора типа АТДЦТН-125000/220, имеющего трехфазный магнитопровод, верхние и нижние ярмовые балки которого скрепляются через прессующие полосы. В отличие от типовой схемы (рисунок 5,а—г) активная сталь соединена с верхней ярмовой балкой, обе верхние ярмовые балки соединены через шпильку, а все прессующие полосы стороны ВН соединены только с верхней ярмовой балкой.
Повреждение изоляции заземленных конструктивных частей, соединенных в общей схеме заземления, может привести к образованию короткозамкнутых контуров Для магнитного потока и в результате этого вызвать чрезмерный нагрев и газообразование в трансформаторе. Например, в трансформаторе типа АЦДЦТН-125000/220 (см. рисунок 2) повреждение изоляции прессующей полосы на стержне со стороны ВН приводит к образованию короткозамкнутого контура: прессующая полоса с поврежденной изоляцией, шинка, верхняя ярмовая балка стороны ВН, стяжная контактная шпилька, ярмовая балка стороны НН, шинка, сталь магнитопровода, прессующая полоса с поврежденной изоляцией (на рисунке 2 контур обозначен стрелками), поэтому при проверке схемы заземления производят измерение сопротивления изоляции соединенных в схеме конструктивных частей и деталей: ярмовых балок по отношению к магнитопроводу; прессующих полос по отношению к магнитопроводу и ярмовым балкам.; прессующих колец обмоток по отношению к ярмовым балкам и к магнитопроводу; шунтов по отношению к ярмовым балкам, на которых они установлены, и к магнитопроводу, ярмовых балок и магнитопровода по отношению к баку. При измерении изоляции электростатических экранов проверяют наличие цепи между двумя заземляющими их шинками.
Для производства указанных измерений необходимо отсоединить соответствующие заземляющие шинки. Последовательность и объем измерений зависят от принятой в конструкции трансформатора схемы заземления. Измерения выполняют мегомметрами напряжением 2500 В. Абсолютные значения сопротивления изоляции могут значительно отличаться для различных трансформаторов и практически не влияют на работоспособность трансформатора, если их уменьшение не связано с повреждениями, которые могут привести к металлическим касаниям. Изоляция стяжных шпилек, бандажей и полубандажей, прессующих колец, ярмовых балок, электростатических экранов должна быть не менее 2 МОм.
Все обнаруженные неисправности в схеме заземления и повреждения изоляции необходимо устранить.
В случае обнаружения не предусмотренных схемой заземления дополнительных металлических замыканий отдельных узлов активной части, которые невозможно устранить, в схему заземления устанавливают дополнительно активное сопротивление для ограничения тока, наводящегося в короткозамкнутом контуре. Токоограничивающее сопротивление определяют по формуле:
где U — напряжение на один виток обмотки трансформатора, В;
I — допустимый ток, протекающий по короткозамкнутому контуру, А.
Для подавляющего большинства трансформаторов принимают I=0,1 А, а U=300 В, тогда R=3000 Ом.
Для правильной установки сопротивления необходимо точно определить место нарушения изоляции и оценить, какой короткозамкнутый контур может образоваться при этом.
Токоограничивающие сопротивления обычно устанавливают на ярмовых балках или других конструктивных деталях в местах, позволяющих обеспечить надежное их крепление и изоляцию от находящихся под напряжением частей трансформатора. Например, для описанного выше случая (повреждения изоляции между магнитопроводом и прессующей полосой стороны НН) необходимо установить сопротивление в рассечку между шинкой заземления полосы и верхней ярмовой балкой стороны НН или шинкой заземления магнитопровода и верхней ярмовой балкой стороны НН. Короткозамкнутые для магнитного потока контуры могут образоваться при касании верхних ярмовых балок к баку, поэтому дополнительно проверяют изоляцию ярмовых балок от бака, а также изоляцию стягивающих полубандажей от активной стали и ярмовых балок. После измерений нужно восстановить схему заземления.
По окончании работ активную часть трансформатора промывают струей горячего сухого масла. В трансформаторах, имеющих баки колокольного типа, сливают полностью остатки масла и насухо вытирают дно. После этого приступают к монтажу колокола и герметизации бака трансформатора.
Перед установкой колокола следует обратить внимание на состояние уплотняющей прокладки в разъеме и проволочных ограничителей (прокладка не должна иметь повреждений и остаточных деформаций, а середина стыка должна располагаться напротив одного из болтов), затем произвести затяжку разъема, которая считается нормальной, если прокладка зажата до 2/3 первоначальной толщины. После герметизации трансформатор заливают маслом.
При ревизии трансформаторов, имеющих баки неколокольного типа, снимают верхнюю крышку и вынимают активную часть из бака. Для этого демонтируют установленные на крышке узлы и детали, мешающие ее съему. Затем снимают крышку, используя имеющиеся на ней приспособления для подъема, освобождают активную часть от транспортных креплений, демонтируют препятствующие подъему узлы и детали, стропят активную часть за специальные подъемные устройства, выполняют центровку стропления, устраняя перекосы при подъеме. Осторожно поднимают активную часть из бака и устанавливают на смотровую площадку для производства работ. Все работы на активной части осуществляют, как описано выше. Бак трансформатора освобождают от остатков масла и очищают.
Имеются трансформаторы, в которых активная часть поднимается совместно с крышкой бака трансформатора. На крышке имеются предназначенные для этого подъемные приспособления. Подъем активных частей мощных силовых трансформаторов представляет собой сложную технологическую операцию, требующую необходимого навыка персонала и соответствующих подъемных приспособлений. Активную часть мощных трансформаторов поднимают, как правило, при помощи специальных грузоподъемных траверс, производя строповку за четыре или восемь грузоподъемных приспособлений на активной части с соблюдением допустимых углов наклона стропов к вертикали.
В некоторых случаях при ревизии для устранения обнаруженных неисправностей требуется также поднимать активную часть, установленную и закрепленную в поддоне бака трансформатора с нижним разъемом (колоколом).
Бак, охладительные устройства, элементы арматуры трансформатора, расширитель
Бак масляного трансформатора, внутри которого устанавливают активную часть, представляет собой стальной резервуар, чаще всего овальной формы. К его дну приварена стальная стенка, охватываемая наверху рамой из угловой стали; к раме болтами прикреплена крышка. Конструкция баков трансформаторов меняется с увеличением мощности. Для трансформаторов малой мощности не требуется значительных поверхностей для отвода относительно небольшого количества тепла, выделяющегося при их работе. Поэтому для таких трансформаторов делают баки с гладкими стенками (гладкие баки).
На рисунке 1 показан трансформатор мощностью 25 кВА на напряжение 6 кВ с гладким баком. Вводы расположены на стенках бака 1 и закрыты стальными козырьками 2, защищающими вводы от попадания дождя. Трансформатор поднимают за два крюка 4, установленных вдоль большой оси бака. К дну бака приварены две поперечные пластины 5 из полосовой стали для крепления трансформатора к фундаменту. У таких трансформаторов уровень масла не доходит до крышки, поэтому ее соединение с верхней рамой 3 может быть немаслостойким, но обязательно герметичным.
1 — бак, 2 — защитные козырьки, 3 - рама бака, 4 — крюк для подъема, 5 — пластины для крепления трансформатора
Рисунок 1 - Трансформатор мощностью 25 кВА с гладким баком
У трансформатора мощностью 63 кВА и выше для отвода тепла уже недостаточно гладкой поверхности бака. Чтобы увеличить теплоотдачу, в стенки бака вваривают круглые трубы диаметром 51 мм с толщиной стенки 1,75 мм. Для мощностей 63—100 кВА в стенку вваривают несколько труб, занимающих только часть периметра стенки.
На рисунке 2 показан трехфазный трансформатор мощностью 63 кВА на напряжение 6/0,4 кВ. Бак 1 трансформатора имеет только шесть труб, расположенных в один ряд. Составные вводы НН (17) и ВН (18) установлены на стенке бака; защитные козырьки не показаны. Активная часть 11 установлена па дно бака на швеллерах 12 и пластинами 9 с помощью болтов и гаек прикреплена к угольникам 10, приваренным, изнутри к стенке бака. Отводы ВН (8) и НН (14) подсоединены к соответствующим вводам, а регулировочные ответвления — к переключателю ВН 15. На крышке 5 бака размещены: термометр 2; головка привода 4 переключателя 15, закрытая защитным колпаком 3; пробка 6 для заливки масла и «дыхания». На стенке бака установлен маслоуказатель 7 для контроля за уровнем масла и пробивной предохранитель 16.
1 — бак, 2 — термометр, 3 - колпак переключателя, 4 — привод переключателя, 5 — крышка бака, 6 — пробка, 7 — маслоуказатель, 8 — отводы ВН, 9 — пластина, 10 — угольник, 11 — активная часть, 12 — швеллер, 13 — пробка для слива масла, 14 — отводы НН, 15 — переключатель ВН, 16 — пробивной предохранитель, 17 — ввод НН, 18 — ввод ВН, 19 — магнитопровод
Рисунок 2 - Трехфазный трансформатор мощностью 63 кВА
Для трансформаторов мощностью 630—1600 кВА недостаточно одного ряда охладительных труб. В соответствии с необходимой величиной поверхности охлаждения трубы устанавливают в один, два или три ряда.
Отечественные заводы выпускают трансформаторы мощностью 63—630 кВ-А с овальными трубами, имеющими практически тот же периметр, что и круглые диаметром 51 мм, а площадь поперечного сечения овальной трубы составляет лишь около половины площади круглой. Следовательно, масса масла в овальных трубах примерно в два раза меньше, чем в круглых с той же поверхностью охлаждения. Кроме того, расстояние между двумя соседними овальными трубами (шаг труб) на 20 мм меньше, чем у круглых, что позволяет расположить больше труб в один ряд, а иногда вообще отказаться от второго ряда.
Охладительные устройства силовых трансформаторов
Во многих случаях вместо труб, вваренных в стенку, применяют трубчатые или пластинчатые (штампованные) охладители — радиаторы. Радиатор трансформатора — это навесной теплообменник, присоединяемый к патрубкам на стенках бака, через который происходит передача тепла от масла, заполняющего трансформатор, к воздуху.
Радиаторы состоят из большого числа (от 6 до 160 и более) вертикальных труб, образующих параллельные пути для циркулирующего в них масла. Вверху и внизу трубы вварены в верхнюю и нижнюю сборные коробки (коллекторы), которые с помощью патрубков присоединяются к баку. Нагретое масло попадает из бака в верхний коллектор, затем в трубы и, отдавая им тепло, охлаждается. Охлажденное масло через нижний коллектор поступает в нижнюю часть бака. Большинство радиаторов выполняют съемными, чтобы облегчить ремонт при работающем трансформаторе или его перевозку, если при установленных радиаторах размеры трансформатора превышают габариты железных дорог.
У трансформаторов мощностью выше 6300 кВА периметр бака обычно оказывается недостаточным для размещения необходимого количества радиаторов. В этом случае прибегают к различным видам искусственного (принудительного) охлаждения.
Наибольшее распространение получила система принудительного воздушного охлаждения. При этом способе охлаждения можно увеличить теплоотдачу радиаторов до 40% по сравнению с их теплоотдачей при естественном охлаждении. Обдув радиаторов осуществляется небольшими электровентиляторами, выполненными в водонепроницаемом исполнении. Каждый радиатор обдувается одним или несколькими вентиляторами.
Широкое распространение получила система масловоздушного охлаждения с принудительной циркуляцией масла и воздуха (ДЦ). Основное достоинство устройств системы ДЦ — возможность отвода большого количества тепла при относительно малых габаритах установок.
В отечественной и зарубежной практике для электропечных, преобразовательных и некоторых силовых трансформаторов общего назначения широко применяют масляно-водяную систему охлаждения. Охладительное устройство масляно-водяной системы охлаждения состоит из одного или нескольких водяных маслоохладителей, электронасосов (по одному на каждый охладитель), трубопровода, приборов для контроля работы и защиты устройства. Вся система устанавливается в закрытом помещении с температурой в зимнее время не ниже 0° С.
Циркуляция масла осуществляется электронасосами погружного типа; горячее масло поступает из верхней части трансформатора, перекачивается насосом через маслоохладитель и поступает в нижнюю часть бака.
Элементы арматуры трансформатора
Для передвижения трансформатора в пределах подстанции трансформаторы снабжают тележками с катками. Тележки могут быть съемными или, чаще, приваренными к дну бака. На заводе-изготовителе собранный трансформатор перемещают главным образом подъемными кранами, поэтому для перевозки в пределах завода тележка трансформатора не используется. В нижней части стенки бака располагают пробку для взятия пробы масла. Такая пробка необходима, если нужно проверить химический состав масла и его электрическую прочность. В дне бака помещают пробку для спуска остатков масла и грязи при замене масла.
В конструкцию бака входит большое количество уплотнений, суммарная длина которых достигает многих метров. В отечественных трансформаторах для уплотнений используют специальную маслостойкую резину. При хорошем качестве уплотнений исключается возможность течи масла и соответственно повышается надежность работы трансформатора в эксплуатации.
Расширитель
Расширители устанавливают на все трансформаторы мощностью 25 кВА и выше напряжением 6 кВ и выше (рисунок 3). Объясняется это рядом существенных достоинств конструкции трансформаторов с расширителями.
1 — маслопровод, 2 — газовое реле, 3 — кран для отсоединения расширителя, 4 — маслоуказатель, 5 — расширитель, 6 — выхлопная труба, 7 — пробка для заливки масла, 8 — отстойник
Рисунок 3 - Установка расширителя и выхлопной трубы
Дело в том, что температура масла в трансформаторе из-за колебания температуры обмоток и окружающего воздуха непрерывно изменяется. Согласно ГОСТ 11677—76 температура окружающего воздуха может изменяться от —45 до +40° С. Если трансформатор не работает, то температура его масла и окружающего воздуха одинаковы. При работе температура масла в среднем может превысить температуру окружающего воздуха на 40° С.
Следовательно, наименьшая температура масла в трансформаторе —45° С, наибольшая 40° С + 40° С = 80° С (при нагрузке и максимальной температуре воздуха). Колебания температуры масла, таким образом, составляют 80° С — (—45° С) = 125° С. Изменение температуры сопровождается изменением объема масла в трансформаторе примерно на 9—10%.
Чтобы при любых температурах окружающего воздуха и любых нагрузках бак трансформатора был заполнен маслом, на трансформатор устанавливают расширитель. При повышении температуры и увеличении объема избыток масла по маслопроводу, соединяющему расширитель с баком, поступает в расширитель. При понижении температуры и уменьшении объема масло переходит из расширителя в бак.
Одновременно с этим расширитель играет и другую роль — защищает масло от чрезмерно быстрого старения. Объясняется это следующим образом. Масло в расширителе должно нормально сообщаться с атмосферой, чтобы при нагревании воздух из расширителя мог свободно выйти наружу. При соприкосновении с воздухом масло всегда окисляется и стареет, однако это происходит тем интенсивнее, чем больше поверхность (зеркало) масла и чем выше его температура.
При отсутствии расширителя уровень масла должен быть ниже уровня крышки; при этом с воздухом соприкасается по всей поверхности наиболее нагретое масло. В расширителе значительно меньше зеркало масла, ниже и температура масла, соприкасающегося с воздухом.
Для удлинения срока службы масла к расширителю пристраивают воздухоосушитель, который заполнен силикагелем и имеет устройство для очистки воздуха от механических примесей (масляный затвор). Воздух, засасываемый в расширитель при уменьшении объема масла, проходит через воздухоосушитель и при этом освобождается от влаги (в силикагеле) и механических примесей (в масляном затворе).
Расширитель снабжают отстойником (грязевиком) для собирания и удаления механических примесей в масле. Отстойник приваривается снизу расширителя и имеет пробку для спуска осадков. Чтобы осадки не попадали в бак, а оставались в отстойнике, маслопровод, идущий от бака, выступает внутрь расширителя на 20—25 мм.
Маслоуказатель (масломерное стекло), устанавливаемый на расширителе, позволяет проверять уровень масла при заливке трансформатора на заводе, а также контролировать его в процессе эксплуатации. В отечественных трансформаторах длительное время применялись маслоуказатели, сообщающиеся с расширителем только нижним концом. Такой маслоуказатель показан на рисунке 3. Верхний конец маслоуказателя сообщался непосредственно с окружающим воздухом.
Если «дыхание» трансформатора происходит через воздухоосушитель, маслоуказатель не должен сообщаться с окружающим воздухом помимо расширителя. Поэтому была разработана конструкция маслоуказателя, у которого верхний и нижний концы трубки соединены с расширителем (рисунок 4). Стеклянную трубку 10 уплотняют резиновыми шайбами 6 и 11 и нажимными втулками 7. При очистке или смене стекла отворачивают запорный винт 12, перекрывающий доступ масла из расширителя.
1 — стенка расширителя, 2 — труба, 3 — пластина, 4 — резиновая прокладка, 5 — колено, 6, 11 — шайбы, 7 — нажимная втулка, 8 — стальной хомут, 9 — стальная оправка, 10 — стеклянная трубка, 12 — запорный винт
Рисунок 4 - Маслоуказатель, сообщающийся только с расширителем
В трансформаторах I—II габаритов применяют маслоуказатели с плоским стеклом. В плоской стенке расширителя делают два отверстия диаметром по 4 мм. На стенку укладывают уплотнение и пластину из органического стекла (применяют и обычное утолщенное стекло), перекрывающие оба отверстия. При помощи приваренных к стенке шпилек стекло стальным фланцем прижимают к расширителю. В зазоре между стенкой и стеклом находится масло на том же уровне, что и в расширителе.
Конструкция такого маслоуказателя очень проста, однако надежное уплотнение стекла удается получить лишь при его сравнительно небольших размерах. Недостатком является и то, что уровень масла в плоском маслоуказателе можно видеть только в том случае, если стоять напротив торцевой стенки расширителя, сбоку уровень не виден. Замена стекла или уплотнения в таком маслоуказателе возможна лишь при освобожденном от масла расширителе.
Балаковская АЭС электрооборудование - Устройство трансформаторов СН и РТСН
Трансформаторы типа ТРДЦН-63000/220 (трансформатор трёхфазный с расщеплёнными обмотками НН, с масляным охлаждением с дутьём и принудительной циркуляцией масла, двухобмоточный с регулированием напряжения под нагрузкой, мощностью 63000кВА, с напряжением обмотки ВН 220кВ) получили широкое применение в схемах резервного питания с.н. крупных электрических станций.
Трансформатор состоит из следующих основных составных частей (рис. 3.1.04 .):
активной части;
бака;
переключающего устройства; системы охлаждения;
вводов ВН;
вводов НН;
расширителя с маслоуказателем; контрольных и измерительных приборов.
Активная часть представляет собой единую конструкцию, состоящую из магнитопровода, обмоток с изоляцией, отводов, переключателя ответвлений с контактором, а также деталей, служащих для их механического соединения.
Обмотки трансформатора расположены концентрически. Первой у стержня расположена обмотка НН. Далее последовательно-основная часть обмотки ВН с линейным вводом и регулировочная часть обмотки РО, концы и начало обмотки РО подведены к контактам переключателя ответвления. Обмотки НН расщеплены на две части. В линейные вводы и в ввод нейтрали обмотки ВН встроены по два трансформатора тока. Все ответвления трансформаторов тока выведены на клеммный ряд фланцев трансформаторов тока.
Со стороны обмоток НН трансформатор защищен разрядниками соответствующего класса напряжения, которые позволяют снизить возможные перенапряжения. Бак трансформатора колокольного типа с нижним разъемом рассчитан на полный вакуум. Защита масла от увлажнения обеспечивается осушителем воздуха, установленным на расширителе.
Переключение ответвлений обмотки ВН производится под нагрузкой устройством РПН с активными токоограничивающими сопротивлениями. Устройство РПН помещено в баке трансформатора. Контактор устройства РПН находится в камере, заполненной маслом, не сообщающимся с маслом трансформатора. Приводной механизм переключающего устройства установлен вне бака трансформатора и снабжен трехфазным двигателем переменного тока. Контактор устройства РПН имеет свой независимый расширитель, являющийся геометрическим продолжением основного расширителя трансформатора. Этот расширитель имеет свой маслоуказатель.
Переключающее устройство типа РС-4 предназначенное для регулирования напряжения трансформатора под нагрузкой и принцип его действия основан на изменении коэффициента трансформации посредством переключения ответвлений первичной трансформаторной обмотки. Регулировочные ступени выполняются на стороне ВН, так как меньший по значению ток позволяет облегчить переключающее устройство. РС-4 приводится в действие в ручную рукояткой или моторным приводом, который дает возможность использовать местное и дистанционное управление.
Моторный привод пускается в действие кратковременным воздействием импульсом 1-1,5 секунды по месту установки привода встроенными командными кнопками или дистанционно ключом управления с ЦЩУ на панели №13 1 РТСН-1,2 панели №18 2РТСН- 1,2. Ключ выбора режима переключения устанавливается в соответствующее положение "местное" или "дистанционное".
3.1.04. Общий вид трансформатора РТСН
- - бок трансформатора
- - расширитель
- - маслоуказатель
- - газовое реле
- - в/в ввод
- - приводной механизм РПН
- - охлаждающее устройство
- - масло-насос
Включение моторного привода невозможно при установленной рукоятке ручного привода. При температуре масла в трансформаторе ниже - 25°С и при значениях тока более двух номинальных токов не допускается переключение переключающего устройства. Вручную переключающим устройством можно пользоваться только на отключенном трансформаторе.
Чтобы обеспечить нормальную работу переключающего устройства при низких температурах предусмотрены электронагреватели мощностью 125Вт 220В, которые включаются термостатом при температуре менее +10°С.
Наибольшие рабочие напряжения не должны превышать на стороне ВН-252000В, на стороне НН-7200В.
Система охлаждения трансформатора масляная с дутьем и принудительной циркуляцией масла типа ДЦ (навесная) предназначена для отвода тепла, выделяющегося в трансформаторе (рис. 3.1.04).
В состав системы входят (рис. 3.1.05):
охлаждающие устройства;
электронасосы для принудительной циркуляции масла;
фильтры для очистки масла от механических примесей;
шкаф управления.
Охлаждающее устройство состоит из маслоохладителя, двух вентиляторов и адсорбционного фильтра.
Охлаждающие устройства с электронасосами и фильтрами для очистки масла от механических примесей навешаны на бак трансформатора и соединены с ним при помощи патрубков и запорной арматуры.
Принудительная циркуляция масла в системе обеспечивается насосами.
Принудительная циркуляция воздуха обеспечивается вентиляторами.
3.1.05 Принципиальная схема системы охлаждения типа ДЦ
1 - бак трансформатора
2 - охладитель
3 - адсорбный фильтр
4 - электронасос
5 - задвижка
Управление вентиляторами и электронасосами осуществляется с помощью шкафа управления ШАОТ-ДЦ. Электрическая схема ШАОТ обеспечивает:
автоматическое и ручное управление всей системой охлаждения и каждым охладителем в отдельности при помощи ключей управления с места установки шкафа;
работу электронасосов при отключенных электродвигателях вентиляторов; защиту электродвигателей от короткого замыкания и сигнализацию.
Управление маслонасосами системы охлаждения осуществляется группами:
Технологическая карта работы охлаждающих устройств 1РТСН-1,2
Охлаждающие устройства масляных трансформаторов - Баки трансформаторов
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ БАКИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ГЛАДКИЕ, ТРУБЧАТЫЕ И ВОЛНИСТЫЕ
9. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Баки силовых трансформаторов представляют собой резервуар обычно овальной формы. Бак имеет три основные части: стенку, дно и крышку. Стенка изготовляется из стальных листов, соединяемых между собой электродуговой сваркой, и приваривается к дну бака. К верхней части стенки приваривается рама. Рама изготовляется из стальной полосы и имеет отверстия, расположенные на одинаковом расстоянии друг от друга. К раме болтами крепится крышка. Между рамой и крышкой помещается прокладка — полоса из маслостойкой резины, служащая уплотнением этого стыка. Бак с установленной в него активной частью трансформатора заполняется трансформаторным маслом.
С 1957—1958 гг. отечественные трансформаторные заводы начали выпускать трансформаторы 4-го габарита со съемными баками (по заводской терминологии — с баками «колокольного» типа).
Такой бак состоит из двух частей: верхней — «колокола» и нижней — «поддона». Бак имеет разъем внизу. Его крышка не снимается: она приварена к стенкам бака.
К обеим частям бака привариваются рамы, служащие для соединения частей бака; рамы соединяют болтами. Между рамами помещается прокладка из маслостойкой резины.
Активная часть устанавливается в нижнюю часть бака и накрывается верхней. Радиаторы размещаются на верхней части съемного бака.
Преимущества такого бака заключаются в следующем:
Для ремонта активной части ее не нужно вынимать из бака, а только нужно снять верхнюю часть бака. Поэтому на месте установки трансформатора не нужно иметь подъемный кран большой грузоподъемности.
Применение съемного бака облегчает вписывание трансформатора в железнодорожный габарит, так как приваренная крышка такого бака имеет меньшую ширину, чем съемная крышка бака старой конструкции.
Поскольку стенка бака отводит тепло, выделяющееся при работе трансформатора, то его размеры определяются требованиями как изоляции, так и теплоотдачи. Минимальные размеры по длине и ширине бака зависят от изоляционных расстояний между токоведущими деталями и стенкой бака. Высота бака зависит от конструкции отводов обмоток и вводов и от системы охлаждения. Высоту бака иногда делают больше, чем это необходимо по изоляционным расстояниям, чтобы увеличить длину охлаждающих труб, а следовательно и их поверхность охлаждения.
Таким образом, конструкция бака разрабатывается после окончания теплового расчета трансформатора, который определяет поверхность охлаждения, необходимую для отвода тепла, выделяющегося при работе трансформатора.
10. ГЛАДКИЕ БАКИ МАЛЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Для трансформаторов, имеющих мощности до 30 кВА, применяются гладкие баки. Эти баки весьма простой конструкции. Обычно они имеют овальную форму (рис. 5).
Толщина стенки бака, дна и крышки таких трансформаторов не превышает 3—4 мм.
Так как трансформаторы серии ТМ указанных мощностей согласно ГОСТ 401-41 выполняются без расширителей, то масло в баках не доливается до уровня крышки.
Поверхность охлаждения баков трансформаторов таких мощностей достаточна для отвода тепла и поэтому нет необходимости ее увеличивать путем применения охлаждающих труб.
Бак трансформатора
Бак служит для установки в нем активной части трансформатора и заливки масла (некоторые баки специальных трансформаторов заполняют газом или кварцем); он состоит из обвязки 3, дна 4, рамы 2 и крышки 1 (рис. 1) с отверстиями для крепления болтами к раме. Крышка закрывает бак и одновременно является основанием для установки расширителя, вводов, приводов переключающих устройств, баллона термосигнализатора, подъемных колец и других деталей (рис. 2). Место разъема крышки с баком уплотняют резиновой полосой, укладываемой на раму в уступ между выступающим торцом обечайки и отверстиями в раме.
Рис 1. Основные части бака трансформатора
Крышка баков трансформаторов мощностью 25 MB-А и выше приварена к обечайке. Бак имеет нижний разъем и состоит из верхней (высокой) съемной части и нижней, являющейся его основанием (днищем). Такое устройство облегчает разборку и сборку трансформаторов и не требует механизмов большой грузоподъемности, поскольку вместо активной части поднимают верхнюю часть бака.
Для перемещения трансформаторов (при монтаже, ремонте) массой до 20 т под днищем устанавливают тележки (по две на трансформатор), при большей массе — каретки; для подъема трансформатора стропами к стенкам бака приварены крюки; для крепления охладителей и термосифонных фильтров — патрубки с фланцами; для заполнения трансформатора маслом установлены вентили.
Баки трансформаторов III габарита и более мощных усиливают поперечными и продольными балками из стального проката (швеллер, тавр, уголок). Механическую прочность бака и непроницаемость сварных швов испытывают избыточным давлением 30—50 кПа.
Рис.2. Крышка трансформатора ТМ-400/10 (вид сверху):
1 — фланец для соединения с расширителем, 2 — рым, 3 — ввод ВН, 4 — переключатель, 5 — кран, 6 — термометр, 7 — пробивной предохранитель, 8 — ввод нейтрали НН, 9 — линейный ввод НН, 10 — крышка, 11 — место установки расширителя
Для трансформаторов I—V габаритов применяют баки овальной формы, больших габаритов — прямоугольные, с пространственным магнитопроводом—треугольные или круглые. Их изготовляют из листовой стали; стыки листов соединяют привариванием газо- или электросваркой.
Читайте также: