книги из ГПНТБ / Маринов, И. А. Устройство и эксплуатация преобразовательных подстанций городского электротранспорта учеб. пособие

величину подводимого напряжения (на 6 или 10 кв) первичная обмотка обычно соединяется в звезду, причем соединение осуществ­ ляется внутри трансформатора, а на крышку его выводятся только три фазных вывода. Если же предусмотрена возможность включе­ ния трансформатора на две величины подводимого напряжения (как в сеть 6 кв, так и в сеть 10 кв), то на крышку выводятся все шесг.ь выводов трехфазной первичной обмотки. В этом случае при включении трансформатора в сеть 10 кв обмотки соединяются в звезду, а при включении в сеть 6 кв — в треугольник.

Схема соединения вторичных обмоток трансформаторов зависит от принятой схемы выпрямления трехфазного переменного тока

(см. гл. IV).

У трансформаторов для питания выпрямителей различают две мощности: типовую и номинальную.

Типовой мощностью трансформатора называется мощность экви­ валентного ему по внешним размерам трехфазного трансформатора обычного исполнения. Число, обозначающее величину этой мощно­ сти, входит в обозначение типа трансформатора. Типовая мощ­ ность намного больше его номинальной мощности. Это объясняется тем, что трансформаторы конструировались для ртутных выпрями­ телей с более тяжелыми условиями работы из-за относительно час­ тых обратных зажиганий, вызывающих протекание больших токов и значительные механические воздействия. Кроме того, если у обыч­ ных трансформаторов обмотки всех фаз работают в течение всего времени, то у трансформатора для питания выпрямителя каждая фаза работает только часть периода. Эти причины вызывают необ­ ходимость увеличения сечений обмоток, усиления их крепления и увеличения размеров трансформатора.

За номинальную мощность трансформатора принимается пол­ ная мощность (в ква), потребляемая его первичной обмоткой при номинальной нагрузке подключенного к трансформатору соответ­ ствующего выпрямителя.

Трансформатор характеризуется также величиной напряжения короткого замыкания, которое указывается в процентах от номи­ нального напряжения (ек%). Напряжением короткого замыкания

называется напряжение, которое нужно приложить к одной из об­ моток при замкнутой накоротко другой обмотке, чтобы в этих об­ мотках протекали токи, равные номинальной нагрузке.

Напряжение короткого замыкания характеризует величину со­ противления трансформатора и определяет наклон внешней харак­ теристики выпрямительного агрегата. Чем больше ек, тем больше сопротивление трансформатора, больше падение напряжения в нем и круче характеристика. Напряжение короткого замыкания опре­ деляет также величину тока короткого замыкания после трансфор­ матора.

Правилами технической эксплуатации допускается параллель­ ная работа трансформаторов при условии, если:

191

коэффициенты трансформации различаются не более чем на

±0,5%;

напряжения короткого замыкания (ек%) различаются не более чем ±10% среднего арифметического значения включаемых в па­

раллельную работу трансформаторов.

Параллельная работа обычных силовых трансформаторов до­ пускается при одинаковых группах соединения обмоток и одинако­

вой их фазировке.

В обозначении типа трансформатора входят начальные буквы слов и цифр, определяющие характеристику трансформатора. На­ пример, трансформатор ТМРУ-1200/10, 685 ква\ Т — трехфазный (по первичной обмотке); М — масляного охлаждения; Р — для ртут­ ных выпрямителей; У — с встроенным уравнительным реактором; 1200 — типовая мощность; 10 — высшее напряжение, на которое из­ готовляют трансформаторы; 685 — номинальная мощность.

Ранее выпускались трансформаторы для питания ртутных вы­ прямителей по нулевой шестифазной схеме выпрямления ТМР с от­ дельно стоящим уравнительным реактором. В настоящее время промышленность выпускает трансформаторы ТМРУ со встроенным в общий ба,к уравнительным реактором (табл. 16).

Т А Б Л И Ц А 16

Технические данные трансформаторов для питания ртутных выпрямителей

Уравнительный реактор представляет собой стальной сердечник с двумя обмотками, соединенными последовательно. Каждая из об­ моток располагается на двух стержнях сердечника. Два вывода ог обеих обмоток подключаются к нулевым точкам звезд вторичной обмотки трансформатора, а от средней точки обмоток взят общий вывод, являющийся отрицательным полюсом агрегата (см.

рис. 106).

С трансформаторами ТМР применяются отдельно стоящие мас­ лонаполненные уравнительные реакторы КРОМ (катушка разде­ ляющая однофазная с масляным охлаждением).

В трансформаторах ТМРУ уравнительный реактор устанавлива­ ют над магнитопроводом трансформатора и крепят болтами к верх­ ним .консолям остова трансформатора. Соединения уравнительного реактора с обмотками трансформатора выполняют внутри бака.

192

§ 27. ТРАНСФОРМАТОРНОЕ М АСЛ О

Масло применяется в трансформаторах для изоляции обмоток и охлаждения. В масляных выключателях масло способствует гаше­ нию дуги, а в баковых служит также и для изоляции фаз.

Трансформаторное масло должно удовлетворять нормам, приве­ денным в табл. 17.

Испытание масла на электрическую прочность производят в спе­ циальном аппарате при помощи электродов диаметром 25 мм, опу­ щенных в масло и находящихся на расстоянии 2,5 мм друг от друга. За величину пробивного напряжения принимается среднее арифме­ тическое пяти испытаний. Электрическая прочность (величина про­ бивного напряжения) является основным показателем пригодности масла.

Наличие механических примесей, взвешенного угля, воды, кислот и щелочей снижает электрическую прочность масла. Очистка масла

от механических примесей и воды может быть осуществлена с по­ мощью фильтр-пресса или центрифуги.

Вследствие окисления (старения) масло делается негодным для дальнейшей работы, так как снижается электрическая прочность и

трансформаторе. Для небольших трансформаторов это количество должно быть несколько большим (примерно 1,25%') > а Для круп­ ных трансформаторов несколько меньшим (примерно 0,75%)- Си­ ликагель для фильтра должен быть размером не более 3—3,5 мм. При применении алюмогеля вместо силикагеля количество его по сравнению с силикагелем должно быть взято несколько меньшим, ввиду большей его активности.

На рис. 139 показано устройство термосифонного фильтра и его присоединение к трансформатору. Размеры фильтра определяются количеством закладываемого в сетку адсорбента.

Если масло сильно состарившееся, с выделением шлама, присое­

194

динение фильтра производят после ревизии трансформатора с тща­ тельной очисткой выемной части и бака от шлама и механических примесей. При сильно пониженной электрической прочности масло предварительно обезвоживают при помощи фильтр-пресса или

центрифуги.

Смену силикагеля производят при увеличении кислотного числа до 0,1—0,15 мг КОН.

Сушку силикагеля при необходимости производят нагреванием до 500—600° С.

Силикагель применяется и в воздухоочистительных фильтрах, которые служат для очистки воздуха, поступающего в трансформа­ тор, от влаги и газообразных кислых веществ.

Большое значение имеет стабильность температуры вспышки масла. Снижение температуры вспышки является результатом не­ нормальных химических процессов (крекинг-процесса, т. е. расщеп­ ления молекул), которые большей частью возникают вследствие местных перегревов («пожара» стали магнитопровода).

Температура нагрева верхних слоев масла в трансформаторе не должна превышать 85° С.

Температура застывания имеет большое значение для масляных выключателей, так как при застывании масла снижается скорость их отключения. У трансформаторов при этом затрудняется кон­ векция масла, и, следовательно, ухудшаются условия охлаждения.

Тангенс угла диэлектрических потерь (tg б) характеризует изо­ ляционные качества масла при переменном токе. Тангенс угла ди­ электрических потерь часто повышается из-за того, что лак, кото­ рым пропитаны обмотки или окрашена внутренняя поверхность ба­ ка, вследствие некачественного покрытия растворяется в масле и повышает ток утечки через масло.

Изоляционное трансформаторное масло подвергается испытани­ ям в лаборатории. Обычно в условиях эксплуатации производятся два вида испытания масла: сокращенный химический анализ и ис­ пытание на электрическую прочность.

Масло подвергается сокращенному анализу не реже одного раза

втри года, а также после капитальных ремонтов аппаратов и трансформаторов. Для трансформаторов, работающих без термоси­ фонных фильтров, сокращенный анализ масла производится 1 раз

вгод.

После отключения многообъемным (баковым) масляным выклю­ чателем короткого замыкания величиной более половины паспорт­ ного значения тока короткого замыкания производится проверка содержания взвешенного угля.

Вобъем сокращенного анализа изоляционного масла входят следующие испытания: испытание на электрическую прочность, оп­ ределение кислотного числа, реакции водной вытяжки, температуры вспышки и качественное определение содержания взвешенного уг­ ля и механических примесей.

Виспытание на электрическую прочность входят проверка про­

бивного напряжения и качественное определение взвешенного угля и механических примесей.

Качественное определение содержания взвешенного угля обычно производят путем просмотра сквозь слой масла толщиной 100 мм нанесенных тушью на белый лист ватмана параллельных линий разной толщины: 0,1; 0,5 и 1 мм. Масло, заливаемое в трансформа­ торы, должно быть прозрачным и все линии должны быть видны. Для масла, заливаемого в масляные выключатели, допускается со­ держание взвешенного угля, когда линия 0,1 мм не видна, а осталь­ ные видны. Если не видна линия 0,5 мм, масло следует сменить.

Наличие механических примесей определяется также визуально, при просвечивании стеклянной банки с маслом.

В малообъемных выключателях и у аппаратов, содержащих мас­ ла менее 20 кг, вместо испытания производят замену масла.

Для взятия проб масла применяют стеклянные банки с притер­ той пробкой емкостью 1 л для сокращенного анализа и 0,5 л для испытания на пробой. Во избежание неправильных результатов ана­ лиза проба берется с соблюдением особой чистоты и аккуратности.

Проба масла берется из нижнего бокового крана трансформато­ ра. Перед взятием пробы кран предварительно вытирают сухой чис­ той тряпкой и промывают маслом, спустив масло из трансформато­ ра. Стеклянные банки и пробки предварительно также промывают два-три раза маслом из трансформатора, откуда берут пробу.

Проба масла обычно берется в сухую погоду. Банка, в которую берется проба, должна иметь температуру масла в трансформаторе с тем, чтобы на ее стенках не образовался конденсат.

Трансформаторы доливают чистым свежим маслом через верх­ нее отверстие в расширителе. Разрешена заливка маслонаполненно­ го оборудования напряжением до 220 кв включительно изоляцион­ ным трансформаторным маслом, изготовленным из восточных сер­ нистых нефтей (как фенольной, так и гидроочистки).

Масла фенольной очистки содержат серы не выше 0,6% и имеют антиокислительную присадку «Топанол-0» (ДБПК, «Янол»), Мас­ ла гидроочистки содержат серы не более 0,2% и не имеют приса­ док. Заливку таких масел предпочтительно производить во вновь монтируемые или прошедшие капитальный ремонт аппаратуру и трансформаторы.

В условиях эксплуатации эти масла могут при необходимости смешиваться между собой и с другими маслами, при этом следует определять стабильность смеси, которая должна быть не ниже ста­ бильности одного из смешиваемых масел, обладающего наимень­ шей стабильностью.

§ 28. ГАЗОВАЯ ЗАЩ ИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ

Газовую защиту устанавливают на трансформатор с масляным охлаждением, имеющий расширитель. Основным элементом газо­ вой защиты является газовое реле (рис. 140). Газовое реле уста-

196

навливают в маслопроводе, соединяющем кожух трансформатора с расширителем. Когда трансформатор и расширитель заполнены маслом, то и газовое реле заполнено маслом и оба его поплавка (4 и 5) всплывают и будут держать свои контакты, закрепленные на поплавках, разомкнутыми. При внутренних повреждениях или недопустимых перегревах трансформатора происходит разложение масла и изоляции с образованием газа, который поступает в газо­ вое реле. При медленном газообразовании, свидетельствующем о

часть реле, вытесняя масло в расширитель.

С понижением уровня масла верхний поплавок 5 опускается и замыкает свои контакты, действующие на сигнал.

При дальнейшем медленном газообразовании, когда уровень масла снизится до края отверстия маслопровода, газ уходит в рас­ ширитель. Однако при бурном газовыделении, которое является следствием коротких замыканий в трансформаторе и больших пов­ реждений, сильный поток масла и газов устремляется в расшири­ тель. При скорости масла около 0,5 м/сек нижний поплавок 4, на­ ходящийся на пути потока масла и газов против отверстия масло­ провода, повернется вниз и замкнет контакт, действующий на отключение агрегата.

Так устроено и работает газовое реле ПГ-22.

В настоящее время широкое применение нашли газовые реле

197

Внутри реле расположены два элемента: верхний (А) — действу­ ющий на сигнал при накоплении газа или воздуха в верхней части корпуса реле, или при снижении уровня масла; нижний (Б) — дей­ ствующий на отключение трансформатора при появлении потока масла из трансформатора в расширитель или при полном вытека­

нии масла из реле.

Каждый элемент состоит из широкой плоскодонной чашки, кото­ рая может поворачиваться вокруг оси 5. Внутри чашек помещаются изоляционные стойки 7 (у верхнего элемента) и / (у нижнего эле­ мента), на которых укреплены подвижные контакты 6 . На корпусе реле закреплены изоляционные пластины 2 , на которых укрепле­ ны неподвижные контакты 4.

Когда корпус реле заполнен маслом, чашки верхнего и нижнего элементов подняты кверху при помощи пружин 9, которые одним концом закреплены на корпусе реле, а вторым — прикреплены к противоположной от оси вращения стороне чашки. ГТри этом кон­ такты 4 и 6 разомкнуты.

Когда уровень масла в реле понизится, масло, заполняющее чашку своим весом, создает вращающий момент, который заставит чашку опуститься и надежно замкнуть контакты 4 и 6 .

У нижнего элемента имеется дополнительное устройство в виде лопатки 3, которое расположено против отверстия, соединяющего трансформатор с реле. Струя масла от трансформатора к расшири­ телю, возникающая при внутренних повреждениях трансформатора, своим напором воздействует на лопатку 3, которая поворачивает стойку 1 и замыкает контакты. При этом чашка может остаться не­ подвижной. Нижний элемент может быть настроен на определен­ ную скорость потока масла, а именно: 0,6 0,9 и 1,2 м/сек, для чего в комплект поставки реле входят три лопатки 3, отличающиеся друг от друга своими размерами.

Верхний элемент срабатывает при скоплении под крышкой реле газа или воздуха в объеме не менее 400 см5.

Газовое реле РГЧЗ-66 может быть установлено для защиты трансформаторов с диаметром трубы маслопровода 3". Изоляция токоведущих частей реле от корпуса испытывается напряжением 2000 в переменного тока 50 гц в течение 1 мин. Корпус реле и все уплотнения выдерживают испытания давлением 1,0 кГ/см2 в тече­ ние 20 мин при температуре масла 70—-90° С. Ход подвижных кон­

тактов по неподвижным после их касания должен быть не менее

2 мм.

Кроме внутренних повреждений или перегрева трансформатора работа газового реле вызывается также понижением уровня масла

втрансформаторе, вследствие утечки масла или попадания воздуха

вреле. Воздух обычно попадает в реле, выделяясь из свеженалито­ го масла после нагрева его во время работы трансформатора.

При определении причины срабатывания газового реле необхо­ димо в первую очередь обратить внимание на уровень масла в смот­

198

ровом стекле реле. Если в реле имееется газ, то необходимо опре­ делить его горючесть, цвет и запах. Появление горючего газа и бурого газа с острым запахом является следствием внутренних пов­ реждений. Появление бесцветного негорючего газа без запаха (или с легким запахом масла) свидетельствует о проникновении в транс­ форматор воздуха.

Для определения горючести газа к верхнему кранику (6 ) (см. рис. 140) и 8 (см. рис. 141) подносят зажженную спичку и откры­ вают краник.

Проверку газа на горючесть производят только у краника газо­ вого реле. Ни к каким другим отверстиям расширителя или транс­ форматора подносить огонь нельзя, так как это может вызвать воспламенение и взрыв газа. К проверке газа на горючесть допус­ каются только опытные работники.

Могут быть случаи ложной работы газового реле, связанные с его настройкой.

Для обеспечения правильной работы газового реле крышка трансформатора и маслопровод, в который включено газовое реле, должны иметь подъем в сторону расширителя, как показано на рис. 142. Величина подъема крышки — 1 — 1,5%, а маслопровода — 2—4%. Это делается для облегчения выхода газа и воздуха из трансформатора в расширитель и исключения возможности скопле­ ния их в другом месте под крышкой.

Проверку уклона производят уровнем и рейкой (рис. 143). Для этого рейку длиной 1 м кладут на крышку трансформатора и на ней устанавливают уровень. Если крышка имеет подъем, то для того

199

чтобы уровень показывал горизонтальное положение, необходимо подложить под один конец рейки подкладки. Отношение высоты подкладки к длине рейки, умноженное на 100, и даст процент подъ­ ема.

Провода к клеммной коробке должны иметь маслостойкую изо­ ляцию.

Электрическая схема газовой защиты приведена на рис. 144.

Рис. 144. Схема газовой защиты:

Г З — отключающий контакт газового реле, ГС — сигнальный контакт газового реле, РГЗ — промежуточное реле отключения, РГС —промежуточное реле сигнализации, КГЗ и КГС — кнопки снятия реле с самоподпитки (деблокирующие), БВ —блок-контакт выключателя, УГ — указательное реле отключения от газовой защиты, ЭО —отключающий электромагнит, ЛГС — сигнальная лампа газовой защиты

После срабатывания газовой защиты необходимо выяснить при­ чину срабатывания. Если в газовом реле обнаруживается горючий газ или газ с острым запахом и цветом, необходимо преобразова­ тельный агрегат отключить до устранения неисправности в транс­ форматоре.

§ 29. ЭК С П Л У А Т А Ц И Я Т Р А Н С Ф О Р М А Т О Р О В

Трансформаторы могут быть установлены открыто или в транс­ форматорных камерах.

При открытой установке (для обеспечения пожарной безопаснос­ ти и сохранности оборудования) под трансформаторы с количеством масла в одной единице более 1000 кг должен быть уложен крупный чистый гравий, промытый гранитный щебень или непористый ще­ бень другой породы толщиной слоя не менее 25 см выше поверх­ ности планировки. Слой гравия или щебня должен выступать за габариты трансформатора не менее чем на 0,6 м при количестве масла до 2000 кг и не менее 1 м при количестве масла более 2000 кг. Гравийная подсыпка должна быть ограничена бортовыми огражде­ ниями. Территория должна быть спланирована таким образом, что­ бы растекающееся масло не могло проникнуть к другому оборудо­ ванию, а отводилось в системы водостока, овраги, сборные ямы,

200