7.1.2. Шахтные трансформаторы
Для преобразования электрической энергии при электроснабжении подземных горных работ на шахтах и рудниках широко применяются трансформаторы. На угольных шахтах в настоящее время нашли применение сухие трансформаторы двух типов: трансформаторы с кварцевым заполнением (ТКШВ) и трансформаторы с кремнийорганической изоляцией (ТСВ).
Независимо от типа конструкции шахтный трансформатор состоит из активной части (собственно трансформатора), оболочки вводного устройства высшего напряжения (ВН), вводного устройства низшего напряжения (НН), ходовой части.
Конструкция шахтного трансформатора определяется применяемым способом обеспечения взрывозащиты и системой охлаждения активной части. Особенностью конструкции кварценаполненного трансформатора мощностью 1000 кВ-А, к примеру, является система охлаждения, исполь-зующая принцип теплопередачи, в основе которой лежит испарительно-конденсацион-ный процесс.
Магнитопровод трансформатора-трехфазный, стержневой, изготовлен из холоднокатаной трансформаторной стали и расположен так, что стержни с обмотками находятся в горизонтальном положении. Обмотки трансформа-тора выполнены чередующимися в виде двойных дисковых катушек, что обеспечивает высокую динамическую стойкость при коротких замыканиях. Катушки ВН и НН изолированы одна от другой изоляцией типа «монолит», класс нагревостойкости F.
Кожух трансформатора сварной, прямоугольной формы, выполнен из листовой стали, боковая поверхность гофрированная. Взрывозащита трансформаторов в аварийном режиме обеспечивается за счет гашения электрической дуги кварцевым песком, засыпанным в пространство между активной частью, кожухом и крышкой трансформатора.
Вводное отделение ВН имеет один кабельный ввод под силовые кабели марки СБ или ЭВТ диаметром до 40 мм. Вводное отделение НН имеет три ввода под силовые кабели марки ЭВТ, ГРШЭ или СБ диаметром до 60 мм и один под контрольный кабель диаметром до 30 мм.
Наибольшее распространение в подземных системах электроснабжения шахт получили сухие трансформаторы мощностью от 100 до 630 кВ • А
(в составе передвижных комплектных трансформаторных подстанций) с воздушной системой охлаждения. В данной конструкции, в отличие от кварценаполненного трансформатора, стержни магнитопровода расположены вертикально. Обмотки НН выполнены цилиндрическими двухслойными,
обмотки ВН—многослойные или непрерывные катушечные (для мощностей 400 и 630 кВ • А).
Система охлаждения активной части трансформатора, заключенного внутри герметичного корпуса, в которой в качестве теплоносителя служит воздух, недостаточно эффективна по сравнению с системой охлаждения кварценаполненных трансформаторов, что приводит к повышению рабочей температуры обмоток и магнитопровода. Это привело к необходимости применения кремнийорганической изоляции класса нагревостойкости Н. Для улучшения охлаждения поверхность оболочки делается оребренной или гофрированной.
На боковой стенке оболочки (кожуха) расположен люк, обеспечива-ющий доступ к панели регулировочных отводов обмотки ВН. Взрывонепроницаемость этого типа оболочек трансформаторов обеспечивается посредством щелевой (фланцевой) взрывозащиты. В конструкции трансформаторов ТСВ используются устройства разгрузки давления взрыва в отличие от трансформаторов ТСШВ, не содержащих разгрузочных устройств.
Для электрического разделения протяженных подземных электрических линий с целью уменьшения емкостных токов замыкания на землю применяется разделительный трансформатор ТСШВ-630/6-6, предназначенный для систем электроснабжения шахт, опасных по внезапным выбросам угля или газа. Исполнение трансформатора—рудничное взрывобезопасное РВ-4В. В конструкции использована система воздушного охлаждения, изоляция кремнийорганическая. Вводные коробки со стороны ВН и НН обеспечивают подсоединение кабелей ЭВТ. По заказу трансформа-торы могут поставляться с муфтами под кабель СБ.
Для питания выпрямительных агрегатов АТП-500/600 и АТП-500/275 предназначены трансформаторы ТСП. Конструкция состоит из сухого трансформатора с воздушным охлаждением, вводной кабельной коробки ВН и вводной коробки НН. Исполнение рудничное нормальное РН. Трансформа-торы ТСП применяются на рудниках и шахтах, не опасных по газу и пыли.
Режим работы шахтных трансформаторов характеризуется большой неравномерностью нагрузки как в течение суток, так и в течение отдельных смен, поэтому при эксплуатации шахтных трансформаторов всегда целесообразно стремиться к наиболее полному использованию тепловой мощности.
В соответствии с ГОСТ 15542—79 сухие трансформаторы с изоляцией класса нагревостойкости Н и естественным воздушным охлаждением должны выдерживать систематические
допустимые перегрузки с сохранением расчетного срока службы (табл. 7.1).
Следует отметить, что из-за отсутствия селективных защит, а также значительного увеличения токов к. з. на стороне НН, при параллельном включении шахтных трансформаторов всегда целесообразна по технико-экономическим соображениям их раздельная работа. Поэтому аварийные перегрузки, устанавливаемые для условий параллельной работы трансформаторов, в данном случае существенного значения не имеют.