Початок arrow Практика arrow Бак, охладительные устройства, элементы арматуры трансформатора, расширитель

Бак, охладительные устройства, элементы арматуры трансформатора, расширитель

Бак

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.

Трансформатор мощностью 25 кВА с гладким баком

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.

Трехфазный трансформатор

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.

расширитель и выхлопная труба трансформатора

 

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.

Маслоуказатель

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.

 
< Аргонно-дуговая сварка отводов трансформатора   Безвакуумная сушка силовых трансформаторов в собственном баке индукционным методом нагрева >