Конструктивные особенности ЗЛ. Магнитопроводы
Трансформаторы для преобразовательных установок, как правило, работают при большом числе часов включения. В связи с этим, в них используются конструктивные и технологические решения, обеспечивающие минимальные потери и ток холостого хода. В большинстве случаев магнитопроводы трехфазных трансформаторов выполняют стержневой конструкции, несимметричными, плоскошихтованными; поперечные сечения стержней и ярем обычно выполняются многоступенчатыми.
Для производства пластин магнитопроводов используют электротехническую сталь, как правило, марок 3407, 3408 толщиной 0,3 и 0,27 мм.
Для ПТ применяют, как правило, шихтованную конструкцию магнитопровода с косым стыком или со ступенчатым перекрытием. Стыковая конструкция магнитопроводов применяется для трансформаторов специальных исполнений, например, последовательных вольтодобавочных трансформаторов и для реакторов.
Обмотки
Конструкция обмоток трансформаторов должна обеспечить заданное число фаз схемы преобразования, заданные аварийные токи, надежную работу при нагрузочных и аварийных режимах, характерных для преобразовательной установки. В связи со значительными усилиями, возникающими про пробоях вентилей, перекрытиях в преобразовательных секциях и коротких замыканиях в отдельных частях ВО, конструкция обмоток трансформаторов должна иметь высокую механическую прочность. Конструкцию обмоток и их крепление выбирают на основании расчетов и результатов испытаний электродинамической прочности.
При выборе формы сечения провода руководствуются необходимостью обеспечить максимальную устойчивость проводника при приемлемой технологичности намотки. Механическую прочность достигают применением жестких опор в виде бумажнобакелитовых, стеклоэпоксидных и других цилиндров, а также размещением определенного числа реек и бандажей. В непрерывных дисковых и винтовых обмотках число реек для крепления прокладок, образующих горизонтальные каналы, выбирают максимально допустимым по условиям нагрева, но так, чтобы расстояние между прокладками было не меньше допустимого по технологии выполнения внутренних переходов между катушками. Нужного расстояния между прокладками добиваются не только выбором числа реек, но и выбором ширины прокладок. Для уменьшения радиальных сжимающих обмотку усилий применяют «холостые» промежуточные рейки, на которые прокладки, образующие каналы, не устанавливают. На всех обмотках прокладки дополнительно крепятся с помощью наружных реек или полос из картона.
Механическую прочность обмоток увеличивают также путем бандажировки с помощью стеклоленты. Эти бандажи накладывают по высоте обмотки равномерно с расстоянием между бандажами примерно 80— 300 мм, либо устанавливают в местах повышенных усилий: на стыке частей обмоток, на катушках с большим неравномерным то-кораспределением при аварийных режимах, в местах вывода концов обмоток. Особенно эффективны бандажи, накладываемые на изоляционные стержни (рейки), которые устанавливаются в промежутках между прокладками и образуют каналы в непрерывных и винтовых обмотках.
Для уменьшения осевой усадки обмоток прокладки изготавливают из малоусадочного, специально предварительно обработанного картона путём обжима на специальных вальцах или горячем прессовании. Перед применением прокладки сушат, пропитывают пеламино-глифталевым лаком и запекают.
а) Сетевые обмотки
Для СО преобразовательных трансформаторов независимо от способа охлаждения широко применяют непрерывную обмотку, как наиболее механически и электрически прочную.
Для сетевых обмоток трансформаторов при мощности на стержень до 2500 кВ-А применяют цилиндрические обмотки. Одно-, двух-, а также с большим числом слоев, цилиндрические обмотки выполняют из прямоугольного провода. С ростом числа слоев обмотки существенно возрастают добавочные потери, что требует уменьшения максимально допустимого размера провода.
При напряжении до 10 кВ для СО применяют также многослойные цилиндрические обмотки из круглого провода. Число параллельных проводов в такой обмотке выбирают, как правило, не более двух.
Для СО трансформаторов мощностью на стержень до 62 кВ • А и класса напряжения 0,7 кВ применяют также цилиндрические слоевые обмотки.
При выполнении в сетевой обмотке ответвлений для регулирования напряжения с ПБВ на ±2 х 2,5 % и ±5 % применяют непрерывную или цилиндрическую обмотки.
б) Вентильные обмотки Конструкцию ВО выполняют симметричной, чтобы индуктивности рассеяния её частей были одинаковы. Для ВО применяют одноходовые и многоходовые винтовые и непрерывные обмотки.
Для ПТ предпочтительными следует считать двухходовые винтовые обмотки с равномерно расположенной транспозицией. Эта обмотка обладает высокой механической прочностью. Для ВО на небольшие напряжения и большие токи применяются обмотки из листовой или шинной меди толщиной не более 12,5 мм. В такой обмотке для схемы две обратные звезды симметрия ветвей, принадлежащих прямой и обратной звездам, достигается специальной транспозицией. Недостатком этих обмоток является увеличение добавочных потерь на вихревые токи.
в) Регулировочные обмотки В ПТ регулировочные витки для ПБВ на ±2 х 2,5% и ±5% располагают в СО аналогично силовым трансформаторам общего назначения.
Отводы сетевых обмоток
Отводы сетевых обмоток трансформаторов с ПБВ в основном выполняются медным кабелем, (проводом ПБОТ), реже круглым проводом, в изоляционных бумажно- бакелитовых трубках, а также шинами. Крепление таких отводов осуществляют с помощью буковых планок, деталями из электроизоляционного картона, древеснослоистого пластика, ламината или стеклотекстолита.
Рис. 3. Общий вид трансформатора для преобразовательного агрегата совмещенной конструкции.
Выбор изоляции отводов осуществляют по нормам, руководящим техническим материалам и стандартам для силовых трансформаторов общего назначения.
Отводы вентильных обмоток
Отводы вентильных обмоток, особенно на большие токи для многофазных схем преобразования, как правило, выполняют с помощью медных шин сечением до 1250 мм2. При этом решают задачи достижения минимальных основных и добавочных электрических потерь непосредственно в шинах, в близлежащих элементах конструкции (в ярмовых балках, стенках и крышке бака и т. д.) от магнитного поля, обусловленного током отводов, минимального падения напряжения в ошиновке, динамической стойкости конструкции.
Сварные конструкции, общая компоновка трансформаторов
Баки и крышки масляных преобразовательных трансформаторов имеют различную конструкцию и форму горизонтального сечения, но в основном аналогичны конструкциям трансформаторов общего назначения (рис. 3). В мощных ПТ на большие токи, для снижения добавочных потерь электроэнергии, стенки бака и коробки вводов и крышку экранируют магнитными экранами (шунтами) из листов или полос электротехнической стали суммарной толщины до 20 мм.
В зависимости от назначения и рода установки трансформаторы выполняют с различными компоновочными решениями. Созданы совмещённые конструкции «трансформатор-выпрямитель» («трансреактор»). В таких конструкциях трансформатора и преобразователь объединяются в одно целое или обеспечивается возможность установки и подсоединения преобразовательных секций в непосредственной близости от трансформатора. Подобный вариант исполнения нашел широкое применение в мощных преобразователях на токи 50 кА и более, позволяющих сократить размеры ошиновки между трансформатором и преобразователем, уменьшить в них электрические потери. Управляемые реакторы могут устанавливаться в баке трансформатора на отводах или вводах вентильной обмотки, либо снаружи трансформатора на плите коробки вводов. Для защиты, контроля или измерения параметров агрегата части встраивают трансформаторы тока, которые размещают на отводах вентильной обмотки.
В трансформаторах мощностью до 6300 кВ-А встроенные уравнительные реакторы устанавливают на верхних ярмовых балках. В трансформаторах большей мощности их, как правило, располагают на удлиненных нижних балках.
Системы охлаждения
Масляные преобразовательные трансформаторы мощностью до 6300—8000 кВ • А включительно выполняют с естественным охлаждением, а в трансформаторах больших мощностей, как правило, применяют систему с принудительной циркуляцией воздуха (Д) и масла (ДЦ), либо систему с принудительной циркуляцией воды и масла через маслоохладитель (Ц).