19.1. Призначення, будова та принцип дії силових трансформаторів.

19.2. Технічне обслуговування та ремонт силових трансформаторів.

19.3. Техніка безпеки при виконанні роботи.

Трансформатор призначений для перетворення (трансформації) електричної енергії однієї напруги в електричну енергію іншої. Широке застосування знайшли силові трансформатори для підвищення напруги (підвищувальні) на електростанціях і для зниження напруги (знижувальні) на підстанціях. Крім цього, виготовляють спеціальні трансформатори, застосовувані для плавки (грубні) і зварювання (зварювальні) металу. Поширені трансформатори для вимірювання високих напруг і великих струмів.

Залежно від рівня напруги й потужності розрізняють трансформатори маслонаповнені (масляні) і сухі. По конструкції вони розділяються на однофазні й трифазні.

Розглянемо призначення основних складальних одиниць трансформатора.

Основні складальні одиниці. Магнітопровід (сердечник) складається зі стрижня і ярма, що утворять замкнутий магнітне коло. На стрижні розміщують обмотки.

Найпоширеніший тип магнітопроводу - стрижневий, застосовуваний для трансформаторів потужністю від 20 до 5600 кВА. По способу зборки стрижневі магнітопроводи в більшості випадків виконуються шихтованими.

М агнітопровід збирають із аркушів електротехнічної сталі товщиною 0,35-0,5 мм гарячої й холодної прокатки. Окремі аркуші для зменшення втрат від вихрових струмів ізолюють по всій поверхні друг від друга лаковою плівкою.

Поперечний переріз ярма звичайно виконують прямокутної форми, а стрижня — багатоступінчастою фігурою, що наближається до кола. Для додання ярму магнітопроводу твердості й стійкості й для запобігання від зусиль, створюваних струмами короткого замикання й масою обмотки, його стягають за допомогою ярмових балок і наскрізних болтів. Стрижневі шпильки ретельно ізолюють від сталі магнітопроводу, щоб уникнути замикання по них магнітного потоку й утворення короткозамкненого контуру.

Обмотки по призначенню розділяють на первинну й вторинну. Первинною звичайно називають ту, до якої приєднують джерело енергії, а вторинною, - до якої приєднують споживач. Обмотку з більш високою напругою називають обмоткою вищої напруги (ВН), з низькою - обмоткою нижчої напруги (НН).

Обмотки роблять із круглих або прямокутних мідних або алюмінієвих проводів, ізольованих пряжею, папером або емаллю й ізоляційними деталями. Для підвищення якості ізоляції й механічної міцності обмотки просочують лаком і сушать. Обмотки дрібних трансформаторів запікають.

По конструктивному виконанню розрізняють два види обмоток: концентричні (що розташовуються одна усередині іншої) і що чергуються (що розташовуються одна над іншою у вигляді окремих котушок уздовж осі стрижня).

Магнітопровід разом з обмотками називають активною частиною трансформатора. Для масляних трансформаторів активну частину іноді називають виймальною. Активна частина масляних трансформаторів занурена в бак із трансформаторним маслом.

Для сухих трансформаторів активна частина захищена металевим кожухом з отворами (жалюзями) для повітряного охолодження обмотки й сталі магнітопроводу. З'єднання обмоток між собою, з перемикаючими пристроями й з вводами називаються відводами обмоток.

Обмотки й відводи перебувають під високою напругою стосовно бака або кожуха трансформатора й тому повинні бути надійно ізольовані. Ізоляція маслонаповнених силових трансформаторів підрозділяється на внутрішню, розташовану усередині бака, і зовнішню, що перебуває поза баком у повітрі.

Внутрішня ізоляція розділяється на головну й поздовжню ізоляцію обмоток, на ізоляцію перемикача й відводів.

Головна ізоляція забезпечує ізоляцію обмоток друг від друга й від заземлених частин. До неї відносяться масляний канал й ізоляційний циліндр, що ізолюють обмотку НН від стрижня, циліндр між обмотками ВН і НН, перегородка між обмотками ВН різних фаз, прикріплена до ярмових щитків або до вертикальних шпильок магнітопроводу. Циліндри і перегородка виконуються з електрокартону. До головної відноситься ізоляція обмоток верхнього й нижнього ярма, зрівняльна, що вирівнює площину ярмових балок з горизонтальною площиною ярма, що виготовляється у виді настилу з букових планок.

Кришки трансформаторів:/ - масловказувач, 2 й 3 - пробки для доливки масла й «подиху», 4 - виводи ВН, 5 - перемикач, б - піднімальне кільце, 7 - кран, 8 – гільза термометра, 9 - виводи НН, 10 - піднімальний гак, 11 - силікагелевий осушувач)

Поздовжня ізоляція містить у собі виткову ізоляцію, ізоляцію між котушками або дисками обмотки й ізоляцію між шарами обмотки.

Перемикач і відводи ізолюються масляними проміжками між струмоведучими й заземленими частинами цих пристроїв. Кріплення їх виконується дерев'яними або гетинаксовими деталями.

Зовнішня ізоляція між струмоведучими заземленими частинами визначається відстанню по повітрю. Наприклад, при 10 кВ повинні бути не менш 110 мм.

Допоміжними елементами масляного трансформатора є бак, розширювач, вводи й перемикач.

Бак є тільки в масляних трансформаторів і призначений для розміщення в ньому активної частини, зануреної в масло. Для трансформаторів потужністю 180 кВА й більше баки виконують із увареними сталевими трубами або забезпечують радіаторами, які значно збільшують поверхню охолодження.

Сухий трансформатор з литою ізоляцією Trihal

Тип

Трансформатор Trihal ("Триал") представляє собою трифазний трансформатор сухого типу з ізоляцією з епоксидної смоли з наповнювачем, залитою в вакуумі.

Наповнювач складається в основному з тригідрата алюмінію А1(ОН)₃, який володіє вогнегасними властивостями, назва якого лягла в основу торгової марки Trihal.

Трансформатор Trihal призначений для використання в приміщенні

Серия Trihal

Розподільчі трансформатори

100-3150кВА, до12кВ.

Трансформатори Trihal мають два типи виконання:

без захисного кожуха (IPOO);

в металевому кожусі (IP31).

Трансформатори без захисного кожуха не забезпечують захист при прямих доторках.

Номінальна потужність від 160 до 3150 кВА вторинна напруга 400 В

завод "Франс Трансфо"

Прекрасна стійкість до імпульсної напруги.

Дуже низький рівень частотних розрядів (< 10 пКл).

Миттєве самогасіння.

Виключено виникнення тріщин.

Трансформатор Trihal стійкий до змін навантаження і до перенавантажень.

Рівень часткових розрядів < 10 пКл.

Рівень ізоляції 7,2 кВ.

Випробування імпульсом 60 кВ.

Рівень ізоляції 36 кВ: випробування імульсом 75 кВ.

Зручність і швидкість установки.

Кришка бака служить для закривання бака, заповненого маслом. Між кришкою й баком установлюють прокладку з маслостійкої гуми. Кришка з баком стягнута болтами. На кришці встановлені вводи ВН і НН і допоміжні контрольно-захисні пристрої й арматура.

Розширювальний бачок призначений для вільного розширення масла при його нагріванні й зниження можливості зволоження й окислювання масла. Розширювальними бачками забезпечені всі трансформатори потужністю 25кВА й вище.

Вводи призначені для переходу з бака назовні й приєднання кінців обмотки зовнішньої електричної мережі. Вони являють собою порцелянові прохідні ізолятори зі струмоведучою шпилькою.

Початок обмоток ВН трифазного трансформатора маркірується буквами А, В и С, а кінці цих обмоток — X, У и Z. Нейтраль — 0. Початок і кінець обмоток НН маркіруються відповідно а, в, с і х, в, м.

Перемикач служить для регулювання напруги в межах +5% номінального значення за допомогою (перемиканням) зміни числа витків обмотки ВН.

Контрольно-захисні пристрої, прилади й арматура. Пробивний запобіжник, що зовні нагадує корковий запобіжник, має іскровий проміжок, затиснутий між двома контактними поверхнями, що приєднують до «землі» і до вводів НН. Призначений для захисту обмоток НН і всіх приєднаних до них пристроїв, у випадку пробою ізоляції між обмотками ВН і НН і переходу внаслідок цього високого потенціалу з обмотки ВН на обмотку НН.

Технічний термометр призначений для виміру температури верхніх шарів масла в баці трансформатора.

Масловказувач, що має контрольні відмітки, що відповідають рівню масла при температурах +35, +15 й —35°С, установлюється на плоскій стінці розширювального бачка.

Термосифонний фільтр - пристрій, що очищає й регенерує (відновлює) масло. Нагріваючись, з’єднуючись із повітрям, масло поглинає вологу й окисляється, старіє або, як говорять, «кисне». Фільтр заповнений спеціальною поглинаючою речовиною (сорбентом)-силікагелем КСК.

Повітреосушувач призначений для того, щоб через «дихальний» отвір розширювального бачка не попадало вологе й забруднене повітря. Осушувач кріплять на стінці розширювального бачка або бака трансформатора. Повітря очищається в шарі силікагелю, проходячи через шар масла фільтра.

У ряді трансформаторів для такої ж мети застосовують силікагелеві поглинальні патрони, які встановлюють на кришці трансформатора поблизу розширювального бачка або в самому розширювальному бачку.

До числа інших арматур відноситься арматури для заливання, взяття проби, спуска й фільтрації масла й пристосування для заземлення трансформатора.