Силовой трансформатор представляет собой электромагнитный аппарат для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Он является главным элементом всех понизительных трансформаторных подстанций городских и сельских электросетей и промышленных предприятий.
Трехфазный силовой трансформатор типа ТМ с естественным масляным охлаждением (рис. 1) состоит из магнитопровода 7 с размещенными на нем обмотками низшего 8 и высшего 9 напряжений. Выводы обмоток высшего напряжения подключены к стержням проходных изоляторов 3, а выводы обмоток низшего напряжения — к стержням проходных изоляторов 4. Все изоляторы смонтированы на крышке 2, которая крепится к баку 6 болтами и уплотняется прокладкой из малостойкой резины. На крышке расположены также колпак привода переключателя 1 и расширитель 5. Стальные катки 10 служат для перемещения трансформатора при монтаже и ремонтных работах.
Магнитопровод набирают из изолированных между собой листов электротехнической стали толщиной 0,35...0,5 мм. В качестве межлистовой изоляции чаще всего применяют лаки, дающие после нанесения на металл и запекания прочную пленку с высокими изоляционными свойствами, механически прочную и маслостойкую.
Обмотки трансформаторов обычно имеют цилиндрическую форму. В масляных трансформаторах обмотки выполняются медными или алюминиевыми проводами круглого или прямоугольного сечения. В качестве изоляции проводов используется несколько слоев телефонной или кабельной бумаги или слои бумаги, обмотанные хлопчатобумажной пряжей.
Переключатель служит для изменения числа витков первичной обмотки и, следовательно, коэффициента трансформации для регулировки в определенных пределах вторичного напряжения трансформатора.
Рис. 1. Силовой трансформатор ТМ
Так, трансформаторы мощностью до 1000 кВА имеют три ступени регулирования напряжения в пределах ±5%, трансформаторы мощностью более 1600 кВА — пять ступеней регулирования в тех же пределах. На рис. 2 приведена принципиальная схема трехступенчатого переключателя (положение переключателя соответствует номинальному напряжению во вторичной обмотке). Если контактную систему переключателя повернуть на 120° по часовой стрелке, в первичной обмотке число витков уменьшится, а вторичное напряжение повысится на 5%. При повороте переключателя в обратную сторону вторичное напряжение уменьшится на ту же величину.
Рис. 3. Переключатель ТПСУ
В трансформаторах напряжением 6...10 кВ установлен переключатель ТПСУ (рис. 3). Он имеет металлический фланец 7 для крепления к крышке бака 6. Бумажно-бакелитовый цилиндр 4 с неподвижными контактами 1 крепится к фланцу болтами 5. Подвижной сегментный контакт 2 соединен бумажно-бакелитовой трубкой 3 с колпаком привода 9 и поворачивается вместе с ним.
Рис. 2. Схема переключателя коэффициента трансформации
Рабочее положение переключателя фиксирует стопорный болт 8, который необходимо отвернуть перед тем, как повернуть переключатель. На фланце переключателя цифрами отмечены все его положения, а на колпаке изображена стрелка, показывающая, в каком положении находится контактная система.
Бак трансформатора служит для размещения в нем магнитопровода с обмотками и изоляционного трансформаторного масла. Трансформаторы малой мощности имеют гладкостенные баки. У трансформаторов мощностью выше 40 кВА к баку приваривают циркуляционные трубы в один или несколько рядов; такие баки называют трубчатыми. Существуют также ребристые баки, в которых большая площадь соприкосновения стенок с окружающим воздухом достигается за счет большого числа вертикальных ребер. Трансформаторы большой мощности оснащают съемными радиаторами. К верхней части бака приварены крюки для подъема трансформатора, а внизу бак имеет болт для заземления и маслосливной кран.
Рис. 4. Расширитель силового трансформатора
Расширитель (рис. 4) представляет собой сварной стальной цилиндр 2, закрепленный на кронштейнах 7 и соединенный с баком патрубком 6. Уровень масла в расширителе контролируется указателем уровня 1, выполненного либо в виде трубки, вынесенной за пределы бака, либо в виде прозрачной вставки, вмонтированной в днище бака. На указателе нанесены три деления, отмечающие нормальный уровень масла при температурах +35, +15 и — 35 °С. В верхней части расширителя имеется маслоналивное отверстие, закрытое резьбовой пробкой 3. При работе трансформатора уровень масла в расширителе постоянно изменяется в зависимости от колебаний температуры. Для свободной циркуляции воздуха установлена дыхательная трубка, нижний торец которой защищен крышкой с отверстием и сеткой. Вместе с воздухом в расширитель, а значит и в масло, могут попасть частицы пыли и грязи, а также пары воды, которые конденсируются на его стенках. Для удаления загрязненного масла и воды расширитель снабжен отстойником 4 с пробкой 5. Температуру масла в трансформаторе контролируют обычным ртутным термометром или термометрическим сигнализатором.
Монтаж силовых трансформаторов
Силовые трансформаторы имеют значительные габариты и большую массу, доходящую иногда до сотен килоньютонов (десятков тонн), поэтому транспортировку и погрузочно-разгрузочные работы ведут с соблюдением ряда правил, позволяющих обеспечить целость деталей и герметичность аппарата.
Перевозят трансформаторы на автомобилях, автотрейлерах, железнодорожных платформах или специальных санях. Перемещать трансформаторы волоком или на стальных листах не разрешается. Разгрузку чаще всего производят подъемными кранами разной конструкции. Стропы крана закрепляют на крюках бака (у трансформаторов малой мощности — на подъемных кольцах крышки бака). В тех местах, где стропы соприкасаются с острыми кромками трансформатора, укладывают деревянные прокладки. После строповки выполняют пробный подъем на высоту 200... 300 мм, убеждаются в правильности выполнения строповки (стропы не задевают за расширитель, изоляторы и т. д.). Если не обнаружено никаких отклонений, разгрузка может быть продолжена.
Как правило, трансформаторы для ТП поступают к месту монтажа загерметизированными и полностью готовыми к установке, поэтому если при транспортировке и разгрузке не было никаких повреждений аппарата, его устанавливают и вводят в эксплуатацию без ревизии. Перед монтажом изоляцию трансформатора испытывают. Все испытания изоляции обмоток и трансформаторного масла, а также осмотр трансформатора производят в соответствии со специальными инструкциями.
Если результат испытаний и проверок соответствуют нормам, приступают к монтажным работам. Трансформаторы устанавливают на фундамент или в камере подстанции и закрепляют упорами. Газы, образующиеся в масле при нагреве аппарата, должны беспрепятственно выходить в расширитель, не скапливаясь под крышкой бака, поэтому часть трансформатора, над которой расположен расширитель, приподнимают с помощью стальных прокладок толщиной 10 мм и длиной не менее 150 м.