– Охолодження негорючим рідким діелектриком з дуттям – нд.

Трансформатори з природним масляним охолодженням тільки при дуже малій потужності, яка не перевищує 25 , можуть випус­катися в гладких баках без хвиль або труб.

Разом із зростанням потужності трансформатора виникає необхідність в розвитку його системи охолодження, основні еле­менти якої розміщуються на баці трансформатора. Збільшення по­верхні охолодження може проводитися різними шляхами. В трансформаторах потужністю до 630 включно можливо використання баку із стінками із тонколистової сталі товщиною 1,0 –1,5 мм, які мають форму хвильової поверхні (див. рис. 6.14). У цих же трансформаторів збільшена охолоджувальна поверхня може бути створена установкою стальних гнутих труб з товщиною стінки 1,0 – 1,5 мм. Стальні круглі труби діаметром 30 – 60 мм або овальні розташовуються вертикально паралельно стінці баку. Кінці труб вигинаються і вварюються у верхню і нижню частини стінки. У випадку необхідності навкруги баку розташовується два-три і, як правило, не більш чотирьох рядів труб. Бак цього типу забезпечує хорошу тепловіддачу, має високу механічну міцність, простий у виробництві. Трубчатий бак знаходить застосування також і в трансформаторах потужністю 1000 – 1600 .

В сучасних серіях трансформаторів потужністю від 63 до 630 і від 1000 до 6300 знаходять широке застосування прямотрубні радіатори різних розмірів з різним числом труб (див. рис. 6.16). Ці радіатори внаслідок опору, який створюють для вертикального руху повітря верхній і нижній колектори, мають декілька знижену питому тепловіддачу при заданому перевищенні температури, однак мають деяку перевагу в органі­зації технології виготовлення баків у зрівнянні з баками труб­чатими.

В трансформаторах потужністю 2500 і вище застосовуються також і радіатори з гнутими трубами, які не створюють перешкод вертикальному руху повітря з високою питомою тепловіддачею, мають високу міцність і дозволяють установлювати на них вентилятори для форсування руху охолоджувального повітря. Бак з радіаторами при природному охолодженні може забезпечити нормальну тепловіддачу для трансформатора потужністю до 10000 – 16000 . При більших потужностях периметр гладкого баку виявляється недостатнім для розміщення необхідного числа ра­діаторів. В цьому випадку виходом із положення являється перехід від природного до форсованого охолодження, яке може здійснюватися шляхом прискорення руху масла або повітря. На рис, 6.6 показано форсоване охолодження баку з радіаторами при допомозі обдування невеликими вентиляторами, які встановлені на кожному радіаторі. При цьому способі можна збільшити тепловіддачу баку на 50 – 60 %

Рисунок 6.6 – Установка вентиляторів для обдування радіатора

у зрівнянні з тепловіддачею при природному охолодженні.

Іншим засобом форсування охолодження є посилена циркуляція масла. Масло із баку трансформатора відкачується насо­сом, прогоняєтсья через водяний або повітряний теплообмінник і охолоджене знов повертається в бак трансформатора. Циркуляція охолоджувального середовища у теплообміннику – води або повітря – також посилюється при допомозі насосів або вентиляторів.

В останні роки для трансформаторів великої потужності все більш широке застосування знаходить система циркуляційного повітряного охолодження при допомозі малогабаритних охолоджувачів, які збираються із тонкостінних трубок, всередині яких протікає масло, і попе­речних металевих пластин. В деяких конструкціях поперечні пластини замінюються тонкими ребрами, напаяними або накатаними на поверхні трубок по гвинтовій лінії.

Циркуляція масла посилюється насосами, вмонтованими разом із своїми двигунами в маслопровід, який з’єднує бак трансформатора з охолоджувачем. Для посилення циркуляції повітря застосовуються спеціальні вентилятори. Окремі охолоджувачі подібного типу можуть відводити до 100 – 150 кВт втрат при відносно малих масі і габаритах.

Форсоване охолодження у всіх випадках потребує постійних додаткових витрат енергії на перекачку масла і подачу повітря або води, чим знижується загальний ККД трансформатора. Водяне охолодження, крім того, потребує витрат води.

Теплопередача в маслі всередині трансформатора здійснюється тільки конвекцією, тобто маслом, яке рухається. Тепловіддача з зовнішніх поверхнею системи охолодження в навколишнє повітря конвекцією, тобто за допомогою повітря, яке рухається, з зростанням потужності трансфор­матора набуває головне значення. Тому для досягнення найбільш ефективного охолодження всередині і зовні трансформатора повинні бути забезпечені найбільш сприятливі умови для руху масла і повітря.

а)

б)

в)

Рисунок 6.7 – Організація руху масла, яке охолоджує обмотки:

а – осьові канали; б – сполучення осьових і радіальних каналів; в – сполучення осьових каналів з глухими радіальними каналами

Найкращі умови для руху масла всередині обмоток і теп­ловіддача від обмоток до масла представляють вертикальні канали (рис. 6.7, а). Сполучення вертикальних і горизонтальних каналів (рис. 6.7, б) декілька погіршує тепловіддачу, однак широко використовується у гвинтових і котушкових обмотках. Конструкція чергованої об­мотки, розділеною на окремі групи шайбами, які щільно прилягають до поверхні ізоляційного циліндру (рис. 6.7, в), є невдалою тому, що в ній утруднений доступ охолоджувального масла до проводів, які знаходяться поблизу циліндра.

Не менш важливе значення має вільний доступ і вихід повітря в частинах системи охолодження – трубах, радіаторах, охолоджувачів. При природному охолоджуванні у цих конструкціях необхідно дотримувати достатні відстані (крок) між трубами або хвилями, не допускати закриття входу і виходу повітря знизу і зверху радіаторів. При охолоджуванні з примусовим рухом масла всередині охолоджувачів слід розташовувати охолоджувачі так, щоб на вході і виході охолоджувального повітря не було перешкод. В цьому сенсі більш вдалим є розташування охолоджувачів за рис. 6.8, а у зрівнянні з рис. 6.8, б. При циркуляційному охолоджуванні найкращим є направлений рух масла всередині баку, коли масло із охолоджувачів при допомозі спеціальних перегородок направ­ляється безпосередньо в охолоджувальні канали обмоток і магнітної системи.

а)

б)

Рисунок 6.8 – Розташування охолоджувачів на баці: а – раціональне з вільним входом і виходом повітря; б – нераціональне – вихід повітря утруднений

6.3 Норми граничних перевищень температури

У тепловому відношенні трансформатор повинен бути розрахований так, щоб перевищення температури його обмоток, магнітної системи і масла над навколишнім повітрям або охолоджувальною водою (для фор сованого водяного охолодження) при номінальному навантаженні не перевищували значень, які допускаються стандартом. Норми стандарту встановлені з таким розрахунком, щоб гранична середня температура обмоток в найбільш жаркий час року не перевищувала 105 – 110 ⁰С при середнєрічній температурі біля 75 °С. При дотриманні цих умов ізоляція трансформатора не піддається прискореному ста­рінню і може надійно робити на протязі 25 років і більше. Нагрів масляних силових трансформаторів обмежується згідно стандарту наступні перевищення температури частин трансформа­тору зверх температури навколишнього середовища при скільки завгодно тривало додержаних під час випробувань нормованих втрат холостого ходу і втрат короткого замикання, приведених до 75 °С.

Масляні трансформатори:

– обмотки – 65 °С;

– поверхні магнітопроводу і конструктивних елементів – 75 °С;

– масло у верхніх шарах

виконання трансформатора герметичне або з розширювачем – 60 ^СС;

виконання негерметичне і без розширювача –55 °С.