2. Трансформаторы

2.1. Общие сведения. Классификация

Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, предна­значенное для преобразования (трансформации) электроэнергии перемен­ного тока с одним напряжением в электроэнергию переменного тока с другим напряжением при неизменной частоте. Трансформаторы, которые служат для преобразования энергии переменного тока в электрических се­тях энергетических систем (на электростанциях, промышленных предпри­ятиях, городских сетях и т.д.), называют силовыми. Они представляют наиболее распространенный и важный класс трансформато­ров. Силовые трансформаторы бывают масляные и сухие. В масляных трансформаторах магнитопровод с обмотками помещают в бак с транс­форматорным маслом, которое является одновременно и изоляцией, и ох­лаждающим агентом. Однако масло горючее и при авариях существует опасность пожара. Поэтому в общественных и жилых зданиях и других случаях применяют сухие трансформаторы, охлаждение которых осуще­ствляется воздухом. В настоящее время в работе остается дос­таточное количество трансформаторов, заполненных совтолом и другими негорючими жидкостями. Такие трансформаторы используются в случаях невозможности применения масляных трансформаторов (затруднено со­оружение маслосборных ям и т.д.) или недопустимости установки сухих трансформаторов по соображения пожарной безопасности [5].

Трансформаторы классифицируют по следующим парамет­рам [4]:

- способ охлаждения (масляные с естественным и принудительным охлаждением, сухие с естественным и принудительным охлаждением, трансформаторы с водомасляным и дутьевым охлаждением, совтоловые и с применением других синтетических жидкостей);

- исполнение (внутренняя или наружная установка, герметичные, уплотненные);

- число фаз (однофазные и многофазные);

- число обмоток (двухобмоточные и многообмоточные);

- конструкция обмоток (концентрические, чередующиеся);

- конструкция магнитопровода (стержневые, броневые, бронестерж­невые, тороидальные);

- способ регулирования напряжения (под нагрузкой и при отключе­нии напряжения).

Трансформаторы различают также по областям применения:

- силовые общего применения (в линиях электропередач и распреде­ления электроэнергии);

- силовые специальные (печные, сварочные, выпрямительные и др.);

- трансформаторы специального назначения и применения (авто­трансформаторы, измерительные, испытательные, преобразователи числа фаз, формы кривой эдс, частоты и т.д.).

Силовые трансформаторы общего применения обозначаются:

,

где первые четыре обозначения (буквы) характеризуют конструкцию, а последние два обозначения (цифры) – электрические параметры транс­форматора. Обозначения расшифровываются следующим образом:

1 – число фаз (О – однофазный, Т – трехфазный);

2 – способ охлаждения (М – масляное естественное; Д – масляное с дутьевым охлаждением и естественной циркуляцией масла; ДЦ – масля­ное с дутьевым охлаждением и принудительной циркуляцией масла; Ц – охла­ждение масла водой с его принудительной циркуляцией; С, СЗ, СГ – есте­ственное воздушное охлаждение соответственно при открытом, за­крытом и герметизированном исполнении; Н – естественное охлаждение негорю­чим жидким диэлектриком; НД – охлаждение негорючим жидким диэлек­триком с принудительным дутьем);

3 – число обмоток (Т – трехобмоточный);

4 – выполнение одной из обмоток с устройством регулирования на­пряжения под нагрузкой (Н);

5 – номинальная мощность, кВА;

6 – номинальное напряжения обмотки высшего напряжения, кВ.

В последнее время добавляют еще две цифры, означаю­щие год разработки трансформатора данной конструкции.

Паспортные данные силовых трансформаторов общего применения:

- номинальная полная мощность , кВА;

- линейные номинальные напряжения обмоток , В (кВ);

- линейные номинальные токи обмоток , А;

- потери холостого хода , Вт;

- потери (Вт) и напряжение (%) короткого замыкания;

- число фаз m;

- номинальная частота , Гц;

- схема и группа соединения обмоток;

- номинальный кпд , %;

- режим работы (длительный, кратковременный);

- способ охлаждения;

- масса охлаждающей жидкости;

- масса активной части (магнитопровод с обмотками);

- полная масса трансформатора и габаритные размеры;

- год выпуска.

В настоящее время трехфазные силовые трансформаторы изготов­ляют на мощности 10, 16, 25, 40, 63 кВА с увеличением каждого из этих значений в 10, 100, 1000 и 10000 раз. По ранее действовавшему Государ­ственному стандарту трансформаторы выпускались на мощности 10, 20, 50, 100, 180, 320, 560, 750, 1000, 1800, 3200, 5600 кВА и т. д.

Трансформаторы условно распределены по габаритам на шесть групп в зависимости от мощности и класса изоляции обмоток высшего напряжения. К первым трем габаритам отнесены трансформаторы классов напряжения до 35 кВ мощно­стью до 6300 кВА (первый - мощностью до 160 кВА, второй - до 630 кВА). Трансформаторы напряжением до 35 кВ, но мощностью более 6300 кВА относят к четвертому габариту. В эту же группу входят и все транс­фор­маторы класса напряжения 110 кВ. Пятый и шестой габариты — это осталь­ные трансформаторы классов напряжения 220 кВ и выше незави­симо от мощности [9].

В энергоустановках имеет место многократная трансформация энер­гии переменного тока, поэтому суммарная мощность установленных в энергосистемах трансформаторов в несколько раз превышает суммарную мощность генераторов станций, что говорит о важности этого элемента системы электроснабжения [1].