Особенности трансформатора как электрического аппарата

Главная особенность силовых трансформаторов – использова­ние бумажно-масляной изоляции с охлаждением циркулирующим маслом в баке, защищенном от окружающего воздуха. Большие мощ­ности трансформаторов и их классы напряжения определяют высо­кую степень использования активных материалов, способных вы­держивать опасные тепловые воздействия и высокие напряженнос­ти электрического и магнитного полей, а также большие механические воздействия при КЗ в сети, от которых трансформа­тор, в отличие от генератора, не защищен предвключенным реак­тивным сопротивлением.

Отсюда при эксплуатации возникает необходимость учета неиз­бежного старения бумажной изоляции; жесткого контроля, ведуще­го к быстрому старению и нагреву изоляции; периодической подпрессовки обмоток; тщательного изолирования масла от воздействия окружающего воздуха (защита от увлажнения). И все это – при недоступности активной части трансформатора.

По основным видам конструкции (форме сердечника) трансфор­маторы делятся на стержневые (охватываемые обмоткой) и броне­вые (охватывающие обмотку). Трансформаторы броневого типа широко применяются за рубежом.

По видам изоляции и хладагента основную часть занимают сило­вые трансформаторы с бумажно-масляной изоляцией и охлаждением с естественной или принудительной направленной циркуляцией мас­ла. Для размещения в пожароопасных зонах используют трансфор­маторы с полимерной (сухой) изоляцией и воздушным охлаждением, с элегазовой изоляцией.

1. Изоляция в трансформаторах

1.1. Изоляция обмоток трансформаторов класса напряжения до 35 кВ включительно

Главная изоляция. Рассмотрим конструкцию главной изоляции двух- и трехобмоточных трансформаторов с ПБВ (переключение без возбуждения) и РПН без выделенной регулировочной обмотки (РО) (рис. 1.1 и 1.2), а также двухобмоточных трансформаторов с РПН и выделенной РО (рис. 1.3). Основные изоляционные расстояния приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Основные изоляционные расстояния двух- и трехобмоточных трансформаторов с РПН и ПБВ класса напряжения 35 кВ

Изоляционный промежуток	Размеры, мм
Между обмотками ВН и НН или СН	27
Между обмотками СН и НН	20
Между обмотками НН и стержнем	См. табл. 1.2
Между обмотками ВН и РО	27
Между РО тонкого и грубого регулирования	10…12
От обмотки ВН до прессующего кольца или нижнего ярма	65
От РО до прессующего кольца или нижнего ярма	115
Между фазами	30

Рис. 1.1 Строение главной изоляции трёхобмоточных трансформаторов класса напряжения 35 кВ с ПБВ или РПН без выделенной регулировочной обмотки

Рис. 1.2. Устройство главной изоляции двухобмоточных трансформаторов класса напряжения 35 кВ с ПБВ или РПН без выделенной регулировочной обмотки: 1 – изоляционный цилиндр; 2 – рейка; 3 – стальное прессующее кольцо; 4 – щиток, закрывающий прессующее кольцо; 5 – ярмовая изоляция; 6 – опорное кольцо из прессованного электрокартона; 7 – набор прокладок; 8 – щиток, закрывающий ярмо; 9 – междуфазный барьер

Продольная изоляция. Обмотки трансформаторов класса напряжения до 35 кВ включительно наматываются проводом с толщиной витковой изоляции 0,55 мм на две стороны с одинаковыми каналами между катушками шириной 4 мм (исключая регулировочную зону). В обмотках класса напряжения 35 кВ в начале и конце обмотки дополнительно предусматриваются по 3 канала по 6 мм.

Изоляцию регулировочной зоны в обмотках класса напряжения 35 кВ выполняют различной в зависимости от способа регулирования напряжения (РПН или ПБВ). В трансформаторах с ПБВ и РПН без выделенной регулировочной обмотки регулировочную зону располагают в середине высоты обмотки. При четном числе катушек в ступени регулирования (все отводы получаются только с наружной стороны – рис. 1.4, а и 1.5, а) регулировочные катушки имеют такую же толщину витковой изоляции, как и нормальные катушки, и между ними предусматриваются каналы по 4 мм. При числе витков в ступени регулирования, равном числу витков нормальной катушки или меньше его, регулировочные катушки сначала наматывают удвоенным числом параллельных проводов, а затем соединяют последовательно. В результате этого на каждую регулировочную ступень приходится по одной катушке (вернее, по две полукатушки), но оба отвода располагают на одной стороне обмотки (рис. 1.4, б и 1.5, б). Так как при описанном соединении обмоток удваивается напряжение между соседними витками одной катушки и соседними регулировочными катушками, то такие регулировочные катушки наматываются проводом с толщиной витковой изоляции 0,96 мм на две стороны и между регулировочными катушками и соседними с ними предусматриваются каналы шириной 6 мм.

В трансформаторах с ПБВ в середине высоты обмотки выполняют канал шириной 10 мм; в трансформаторах с РПН без выделенной регулировочной обмотки – три канала по 10 мм: между основной частью обмотки ВН и регулировочными обмотками, а также между РО тонкого и грубого регулирования.

В трансформаторах с выделенной регулировочной обмоткой регулировочные витки выносят в отдельные обмотки, расположенные концентрически вокруг обмотки высшего напряжения (рис. 1.3). Витковую изоляцию в обмотке грубого регулирования выполняют такой же, как в обмотке ВН, т.е. 0,55 мм на две стороны; в обмотке тонкого регулирования – 0,96 мм на две стороны.

Рис. 1.3. Устройство главной изоляции двухобмоточных трансформаторов класса напряжения 35 кВ с ПБВ или РПН с выделенной регулировочной обмотки: 1 – изоляционный цилиндр; 2 – рейка; 3 – стальное прессующее кольцо; 4 – щиток, закрывающий прессующее кольцо; 5 – ярмовая изоляция; 6 – опорное кольцо из прессованного электрокартона; 7 – набор прокладок; 8 – отвод регулировочной обмотки; 9 – обмотка тонкого регулирования; 10 – обмотка грубого регулирования; 11 – кольцо из электрокартона; 12 – щиток, закрывающий ярмо; 13 – междуфазный барьер

Таблица 1.2

Изоляционные расстояния от стержня до внутренней обмотки

Класс напряжения, кВ	Размеры, мм
	0	1
До 10 включительно	15	20
20	18	23
35	27	32

а б а б

Рис. 1.4. Устройство продольной изоляции обмотки ВН трансформаторов класса напряжения 35 кВ с ПБВ: а – при чётном числе катушек ступеней регулирования; б – при числе регулировочных ступеней тонкого регулирования

Рис. 1.5. Устройство продольной изоляции обмотки ВН трансформаторов класса напряжения 35 кВ с РПН без выделенной регулировочной обмотки: а – при чётном числе катушек ступеней тонкого регулирования; б – при числе катушек, равном числу ступеней тонкого регулирования