Баки масляных трансформаторов бывают

Обновлено: 04.05.2024

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.

Сборка масляных трансформаторов - Бак, охладительные устройства и 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.

Рис. 56. Трансформатор мощностью 20 кВ*А с гладким баком:
1 — бак, 2 — защитный козырек, 3 — крюк для подъема, 4 — пластины, 5 — рама бака
Конструкция баков трансформаторов меняется с увеличением мощности. Как известно (см. § 16), для трансформаторов малой мощности (до 30 кВ*А) 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 рис. 56 показан трансформатор мощностью 20 кВ*А на напряжение 6 кВ с гладким баком. Вводы расположены на стенках бака 1 и закрыты стальными козырьками 2, защищающими их от попадания дождя. Трансформатор поднимают за два крюка 3, установленных вдоль большой оси бака. К дну бака приварены две поперечные пластины 4 из полосовой стали для установки и крепления трансформатора к фундаменту. У таких трансформаторов уровень масла не доходит до крышки, поэтому ее соединение с верхней рамой 5 может быть немаслостойким.
У трансформаторов мощностью 50 кВ*А и выше для отвода тепла уже недостаточно гладкой поверхности бака. Чтобы увеличить теплоотдачу, в стенки бака вваривают круглые трубы диаметром Ъ\ мм с толщиной стенки 1,75 мм. Для мощностей 50— 100 кВ*А в стенку вваривают несколько труб, занимающих только часть периметра стенки.
На рис. 57 показан трехфазный трансформатор мощностью 50 кВ*А 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 на 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 бака 5 размещены: термометр 2; головка привода 4 переключателя 15, закрытая защитным колпаком 3; пробка для заливки масла и «дыхания» 6. На стенке бака установлен маслоуказатель 7 для контроля за уровнем масла и пробивной предохранитель 16 (см. § 25).

Рис. 57. Трехфазный трансформатор мощностью 50 кВ*А:
1 — трубчатый бак, 2 — термометр, 3 — колпак переключателя, 4 — привод переключателя, 5 — крышка бака, 6 — пробка для «дыхания» и заливки масла, 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

У трансформаторов мощностью 630—1800 кВ*А одного ряда охладительных труб недостаточно. В соответствии с необходимой величиной поверхности охлаждения трубы устанавливают в один, два или три ряда. На рис. 23 был показан трехфазный трансформатор мощностью 1800 кВ с тремя рядами труб.
Ряд отечественных заводов выпускает трансформаторы новой серии мощностью 60—560 кВ*А с овальными трубами (рис. 58)» имеющими практически тот же периметр, что и круглые диаметром 51 мм, а площадь внутри овальной трубы составляет

Рис. 58. Бак трехфазного трансформатора мощностью 100 кВ*А с овальными трубами

лишь около половины площади круглой. Следовательно, вес 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.
У трансформаторов 3-го габарита мощностью 3200 кВ*А и выше потери достигают такой величины, что для отвода выделяющегося тепла даже трех рядов труб, расположенных по всему периметру бака, оказывается недостаточно. В этих случаях вместо большого числа охладительных труб в стенки бака вваривают специальные патрубки, к которым пристраивают трубчатые охладители-радиаторы (рис. 59).
Радиатор состоит из большого числа вертикальных труб, образующих параллельные пути для циркулирующего в них масла (рис. 60). Вверху и внизу трубы вварены в верхнюю и нижнюю сборные коробки (коллекторы) 1, которые с помощью патрубков 4 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 охладителей выполняют съемными, чтобы облегчить перевозку трансформаторов по железной дороге и в случае необходимости снять охладитель с работающего трансформатора для ремонта.
Для передвижения трансформатора в пределах подстанции трансформаторы мощностью 100—6300 кВ*А снабжают тележками с катками (см. рис. 23, поз. 12). 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, как правило, не используется.
В нижней части стенки бака располагается пробка для взятия пробы масла. Такая проба 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.

Рис. 59. Размещение радиаторов на стенках бака трансформатора мощностью 5600 кВ*А:
1 — радиатор, 2 — верхняя сборная коробка радиатора, 3 — полосы для скрепления радиаторов, 4 — патрубок для присоединения радиатора

Рис. 60. Трубчатый радиатор с двумя рядами труб:
1 — сборная коробка (коллектор), 2 — охладительные трубы, 3 — фланец, 4 — патрубок, 5 — пробка для спуска воздуха, 6 — угольник для подъема радиаторов, 7 — угольник для соединения радиаторов

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.

Рис. 61. Установка расширителя и выхлопной трубы:
1 — расширитель, 2 — пробка для заливки масла, 3 — выхлопная труба, 4 — отстойник, 5 — кран для отсоединения расширителя, 6 — газовое реле, 7 — маслопровод, 8 — маслоуказатель
С конструкцией бака и крышки тесно связана установка расширителя (рис. 61). Согласно ГОСТ 401—41 расширители устанавливают на все трансформаторы мощностью свыше 75 кВ*А, однако в новых сериях предусмотрена установка расширителя на трансформаторы, начиная с мощности 20 кВ*А. Объясняется это рядом существенных достоинств конструкции трансформаторов с расширителями.
Дело в том, что температура масла в трансформаторе из- за колебания температуры обмоток и окружающего воздуха непрерывно изменяется. Согласно ГОСТ 401—41 температура окружающего воздуха может изменяться от —35° до +35° С. Если трансформатор не работает, то температура его масла и окружающего воздуха одинаковы. При работе с полной нагрузкой температура масла в среднем может превысить температуру окружающего воздуха на 40° С.
Следовательно, наименьшая температура масла в трансформаторе—35° С, наибольшая 40° + 35°=75°С (при полной нагрузке и максимальной температуре воздуха). Колебания температуры масла, таким образом, составляют 75°—(—35°) = = 75°+35°= 110° С. Подсчитано, что такое изменение температуры сопровождается изменением объема масла в трансформаторе примерно на 8%.
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 7 (рис. 61), 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 зеркало масла должно быть ниже уровня крышки; при этом с воздухом соприкасалось бы по всей поверхности наиболее нагретое масло. В расширителе зеркало масла значительно меньше, ниже и температура масла, соприкасающегося с воздухом.
Для удлинения срока службы масла к расширителю пристраивают воздухоосушитель. Воздухоосушитель заполнен си- ликагелем и имеет устройство для очищения 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) 4 для собирания и удаления механических примесей в масле (рис. 61). Отстойник приваривается снизу расширителя и имеет пробку для спуска осадков. Чтобы осадки не попадали в бак, а оставались в отстойнике, маслопровод 7, идущий от бака, выступает внутрь расширителя на 20—25 мм.
Маслоуказатель (масломерное стекло) 8, устанавливаемый на расширителе, позволяет проверить 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 рис. 6 К Верхний конец маслоуказателя сообщался непосредственно е окружающим воздухом.

Рис. 62. Маслоуказатель, сообщающийся только с расширителем:
1 — стенка расширителя, 2 — труба, 3 — пластина, 4 — резиновая прокладка, 5 — колено, 6 и 11 — резиновые шайбы, 7 — нажимная втулка, 8 — стальной хомут, 9— стальная оправа, 10 — стеклянная трубка, 12 — запорный винт

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 (рис. 62) соединены с расширителем. 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.
В трансформаторах 1 и 2-го 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 era 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.

Общие сведения о трансформаторах - Бак масляного трансформатора

Сердечник с размещенными на нем обмотками обычно опускают в бак, заполненный трансформаторным маслом. Роль масла двоякая: коэффициент теплоотдачи при конвекционном теплообмене в масле в 15—20 раз больше, чем в воздухе, это заметно облегчает условия охлаждения обмоток и сердечника; электрическая прочность изоляционных материалов, погруженных в масло, повышается.
Конструкция трансформаторного бака определяется системой охлаждения, типом трансформатора и его мощностью.
Простой и надежной для заполненного маслом трансформатора следует считать естественную систему охлаждения, которая прочно утвердилась в трансформаторах мощностью <10 000 кВА с гладкими баками (рис. 25,а), трубчатыми (рис. 25,б) и радиаторными (рис. 25,в).
Баки с гладкими стенками применяются для трансформаторов мощностью <30 кВА.
Бак с трубчатыми охладителями представляет собой конструкцию, которая при естественном охлаждении надолго укрепится в трансформаторостроении благодаря большой механической прочности и хорошей теплоотдаче.

Рис. 25. Трансформаторы:
а — с гладким баком; б — с трубчатым баком; в — с радиаторным баком.

Для более мощных трансформаторов (Sn>10 000 кВА) открытой установки принята система с искусственной вентиляцией, в которой усиленный отвод тепла осуществляется автоматически управляемыми вентиляторами, обдувающими трансформатор.
При мощности S>20 000 кВА эффективными считаются системы с принудительной циркуляцией масла и наружным воздушным или водяным охлаждением.
Принудительная циркуляция масла при увеличении скорости его движения позволяет значительно усилить теплоотдачу от обмотки к маслу, получить более равномерное распределение температур по высоте обмотки и обеспечить надлежащее охлаждение сердечника через соответствующие каналы. Применение более интенсивных средств охлаждения — один из путей увеличения единичной мощности трансформаторов.
При соприкосновении с воздухом масло окисляется, увлажняется и загрязняется, что ухудшает его изоляционные свойства.
Чтобы уменьшить поверхность соприкосновения масла с воздухом, на крышке трансформаторов мощностью более 50—75 кВА помещают бак, называемый расширителем 1, соединенный патрубком с баком трансформатора (рис. 25,б и в). Трансформатор заливается маслом целиком, а поверхность соприкосновения масла с воздухом перемещается в расширитель и уменьшается, при этом воздух соприкасается с маслом, температура которого ниже, чем масла в баке трансформатора. Объем расширителя составляет около 10% объема бака трансформатора, открытая поверхность масла при колебаниях температуры при изменении нагрузки трансформатора и окружающей среды всегда должна оставаться в пределах расширителя. При наличии расширителя продукты разложения масла и влаги почти не попадают в основной бак, а скапливаются на дне расширителя, где предусмотрено отверстие, снабженное пробкой для спуска осадков и масла.
При внутренних повреждениях в трансформаторе возможно интенсивное испарение масла, сопровождающееся выделением газа. Для предотвращения в этом случае деформации бака в крышке трансформатора предусмотрена выхлопная труба 2, нормально закрытая стеклянной мембраной, лопающейся при повышении давления внутри бака (рис. 25,б и в). Масло — горючее вещество, поэтому масляные трансформаторы взрывоопасны. В отдельных случаях трансформаторы, устанавливаемые в зданиях, на химических предприятиях, шахтах, для пожаробезопасности выполняют или сухими с применением неорганических изоляционных материалов, пропитанных кремнеорганическим лаком, или заполненными негорючими жидкими диэлектриками. Но негорючие жидкие диэлектрики очень чувствительны к влиянию загрязнений, гигроскопичны и представляют собой сильные растворители. Практическая возможность внедрения газонаполненных трансформаторов зависит от наличия приемлемого с экономической точки зрения газа, обладающего характеристиками, лучшими, чем у применяемого в настоящее время воздуха.

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.

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.

Вопрос 3 Конструкция бака трансформатора

Бак масляного трансформатора представляет собой резервуар для масла, внутри которого устанавливается активная часть трасформатора. Бак является также опорной конструкцией, на которой устанавливаются все основные узлы трансформатора (навесная система охлаждения, вводы совместно с трансформаторами тока, устройства регулирования напряжения, расширитель и т.д.). Для увеличения поверхности охлаждения трансформатора баки изготовляют ребристыми, вваривают в них трубы или снабжают съемными радиаторами (только у трансформаторов мощностью до 25 кВ-А стенки бака гладкие). Радиаторы присоединяют к стенкам бака патрубками со специальными радиаторными кранами. У верхнего торца бака к его стенкам приваривают раму из угловой или полосовой стали, к которой крепят крышку на прокладках из маслоупорной резины.
В нижней части бака всех типов трансформаторов имеется кран для взятия пробы и слива масла, а в его днище (в трансформаторах мощностью выше 100 кВ-А) — пробка для спуска осадков после слива масла через кран. Второй кран устанавливают на крышке бака, через который заливают в него масло. Оба крана служат одновременно для присоединения к ним маслоочистительных аппаратов.
К дну баков трансформаторов массой выше 800 кг приваривают тележку с поворотными катками, конструкция крепления которых позволяет изменять направление передвижения трансформаторов с поперечного на продольное. Для подъема трансформатора на баке имеется четыре кольца-рыма. Активная часть поднимается за скобы в верхних консолях магнитопровода.
На крышке бака размещены вводы, расширитель и защитные устройства (выхлопная предохранительная труба, реле давления, газовое реле, пробивной предохранитель). К стенкам бака приваривают подъемные крюки, прикрепляют манометрический сигнализатор (у трансформаторов мощностью свыше 1000 кВ- А) и устанавливают фильтры.

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.

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.

Конструктивные части трансформатора

У масляного трансформатора выемная его часть, являющаяся по существу собственно трансформатором, погружается в бак с маслом ( рис. 14.27 ). К выемной части относится остов с обмотками и отводами, а в некоторых конструкциях также и крышка бака. Масло, заполняющее бак, имеет двойное назначение. Как изолирующая среда оно имеет более высокую диэлектрическую прочность, чем воздух, благодаря чему позволяет уменьшить изоляционные расстояния между токоведущими и заземленными частями, а также между различными обмотками. Кроме того, трансформаторное масло является лучшей охлаждающей средой, чем воздух. Поэтому в трансформаторе, заполненном маслом, можно увеличить электрические и магнитные нагрузки. Все это приводит к уменьшению расхода обмоточных проводов и электротехнической стали на изготовление трансформатора и уменьшению его габаритов.

Рис. 14 27 . Масляный трансформатор:
1 – шихтованный магнитопровод; 2 – обмотка НН; 3 – обмотка ВН; 4 – трубчатый бак; 5 – термометр; 6 – переключатель регулировочных отводов обмотки ВН; 7 – ввод обмотки НН; 9 - расширитель

Расширитель и выхлопная труба масляного трансформатора

Расширитель представляет собой цилиндрический резервуар, располагаемый выше крышки бака масляного трансформатора и соединенный трубкой с баком ( рис. 14.29 ). Внутренний объем расширителя, равный примерно 10% объема бака трансформатора, заполняется маслом с таким расчетом, чтобы при всех возможных колебаниях температуры оно полностью заполняло бак. Кроме того, при наличии расширителя поверхность масла, соприкасающаяся с воздухом, уменьшается, что ограничивает его окисление и увлажнение.

Ввводы трансформатора

Начала и концы обмоток выводятся из бака трансформатора наружу. Для этого используются проходные фарфоровые изоляторы, внутри которых располагается токоведущий медный стержень. Такие изоляторы закрепляются на крышке бака и называются вводами.

Друние части трансформатора

Контроль температуры в верхних слоях масла в баке производится термометрами различного типа. В трансформаторах мощностью до 1000 кВ•А используются стеклянные ртутные термометры, устанавливаемые па крышке бака в специальной металлической оправе. На крышках трансформаторов мощностью 1000 кВ•А и выше вместо стеклянного термометра устанавливается дистанционный манометрический сигнальный термометр. Наибольшая допустимая температура масла в верхних слоях составляет 95 °С.

Для изменения числа витков обмотки ВН с целью регулирования напряжения предусматривается переключатель , размешенный внутри бака. Рукоятка этого переключателя выводится на крышку или стенку бака трансформатора,
На крышке и стенках бака устанавливаются различные пробки и краны, предназначенные для заливки, спуска и отбора пробы масла.

Читайте также: