Основы работы силовых трансформаторов

1. 2. Классификация по обмотке

2. (1) Двухвитковый трансформатор: используется в качестве повышающего трансформатора, понижающего трансформатора, заводского трансформатора и т. д.

3. (2) Трехвитковый трансформатор: используется для понижающего трансформатора, соединительного трансформатора и т. д.

4. (3) Самосогласованный трансформатор: используется в качестве понижающего трансформатора, связующего трансформатора и т. д.

5. (4) Раздельный трансформатор: Существует два типа: осевой и радиальный разделительный, которые используются для заводских трансформаторов и пусковых трансформаторов.

7. 3. Классификация по структуре

8. (1) Однофазный трансформатор: используется для трансформаторов 330~1000 кВ.

9. (2) Трехфазный трансформатор: используется для трансформаторов 10~500 кВ.

10. (3) Комбинированный трансформатор: трансформатор разделен на несколько частей, и трансформатор комбинирован после прибытия на место, который используется в районах с затрудненным движением транспорта.

12. 4. Классификация по методу охлаждения

13. (1) Трансформатор с масляным охлаждением: используется для трансформаторов 10~1000 кВ.

14. (2) Сухой трансформатор: используется для трансформаторов 10–110 кВ.

15. (3) Трансформатор SF6: в настоящее время используется для трансформаторов 110 кВ.

17. 5. Модель силового трансформатора

19. (1) Значение букв в модели

21. D — Однофазный F — Воздушное охлаждение с погружением в масло

22. O — самоциркуляция, P — принудительная циркуляция масла.

23. S — Трехфазный или трехкатушечный; J — Самоохлаждающийся с масляным охлаждением.

24. Z — Регулятор напряжения под нагрузкой L — Алюминиевая катушка

26. * Для медных катушек и двойных катушек добавлять символы не требуется.

28. (2) Пример

30. SFPSL—120000/110: 110 кВ, 120 МВА трехфазный трехкатушечный трансформатор с принудительной циркуляцией масла и воздушным охлаждением, алюминиевой обмоткой.

32. OSFPSZ—240000/330: 330 кВ, 240 МВА трехфазный трехкатушечный трансформатор с регулированием напряжения под нагрузкой, принудительной циркуляцией масла и воздушным охлаждением, самосвязывающийся.

Во-вторых, катушка силового трансформатора.

Катушка — самая важная и сложная часть силового трансформатора. Она изготовлена ​​из медной (или алюминиевой) проволоки и состоит из специальных изоляционных элементов.

1. Спиральная катушка

Главная особенность спиральной катушки заключается в большом количестве параллельно расположенных проводов, намотке проволоки в спираль, при этом один виток проволоки составляет одну катушку. Спиральная катушка обладает хорошей механической стабильностью, хорошим теплоотводом и качеством изготовления, и широко используется в низковольтных и сильноточных катушках трансформаторов.

В зависимости от величины тока спиральная катушка может быть намотана в три структуры: одинарную, двойную и четверную спираль.

2. Непрерывная катушка

Когда катушка состоит из нескольких проволочных сегментов, расположенных вдоль оси и не требующих сварки друг с другом, она называется непрерывной катушкой.

У непрерывной катушки большая площадь опорной поверхности, высокая осевая сила, сильное сопротивление короткому замыканию, а каждый сегмент линии обладает большой теплоотдачей. Такая катушка имеет широкий спектр применения независимо от уровня напряжения или диапазона мощности.

3. Запутанная спираль

Спутанная катушка состоит из нескольких спутанных линейных сегментов (отрезков). Катушки, состоящие исключительно из спутанных линейных сегментов (отрезков), называются полностью спутанными катушками и широко используются в трансформаторах с напряжением 220 кВ и выше. Катушка, состоящая из части спутанного линейного сегмента (отрезка) и части сплошного линейного сегмента, называется спутанной сплошной катушкой и применяется в трансформаторах с напряжением 66 кВ и выше.

Благодаря тому, что между соседними витками катушки вставляются несмежные витки, образуются смещенные запутанные сегменты линий и формируется запутанная катушка, что увеличивает продольную емкость катушки и обеспечивает распределение импульсного напряжения вдоль осевой высоты катушки. Это улучшает характеристики распределения, поэтому данный метод широко используется в различных высоковольтных катушках.

4. Внутренняя экранированная катушка

Внутренняя экранирующая катушка непрерывного действия предназначена для улучшения распределения импульсного напряжения за счет увеличения последовательной емкости между сегментами линии. Ее конструктивная особенность заключается в том, что дополнительные витки конденсатора намотаны непосредственно внутри непрерывного сегмента линии. Концы витков конденсатора обмотаны изоляцией, а затем подвешены в сегменте линии. Витки конденсатора не проводят ток и работают только под действием импульсного напряжения.

Внутренне экранированные непрерывные катушки могут быть выполнены в виде двухсекционных, четырехсекционных, восьмисекционных перемычек и сегментных соединений.

В-третьих, железный сердечник силового трансформатора.

Железный сердечник также является важным компонентом силового трансформатора. Он изготавливается путем укладки листов высокопроницаемой кремнистой стали с последующим зажиманием стальными зажимами или скреплением стеклянными лентами.

1. Лист из кремниевой стали

В силовых трансформаторах используются листы из кремниевой стали, изготовленные из холоднокатаной гадолиниевой кремниевой стали толщиной 0,3–0,5 мм. В настоящее время такие листы из холоднокатаной гадолиниевой кремниевой стали могут производить только Уханьский металлургический завод и шанхайская компания Baosteel. Однако листы из кремниевой стали для крупных трансформаторов приходится импортировать из Японии.

2. Структура железного сердечника

(1) Однофазный двухколонный железный сердечник, используемый в различных однофазных трансформаторах.

(2) Однофазный секционный сердечник с боковой ярмовой частью, используемый для высоковольтных однофазных трансформаторов большой мощности.

(3) Однофазный двухколонный сердечник с боковым ярмом используется для высоковольтных и сверхвысоковольтных однофазных трансформаторов большой мощности.

(4) Трехфазный трехколонный трансформатор имеет железный сердечник, который используется в различных трехфазных трансформаторах.

(5) Пятиколонный железный сердечник для трехфазных трансформаторов большой мощности.

В-четвертых, масляный бак маслопогружного трансформатора.

1. Масляный бак бочкообразного типа в основном используется для различных малогабаритных и сверхкрупногабаритных масляных трансформаторов.

2. Масляный бак колоколообразной формы, широко используемый в масляных трансформаторах напряжением 110–500 кВ.

3. Полностью герметичный масляный бак вот-вот будет сварен дотла. В последние годы его стали использовать только в маслонаполненных трансформаторах напряжением 110 кВ и выше.

5. Масляный расширительный бак маслопогружного трансформатора

Масляный расширительный бак трансформатора выполняет две функции: во-первых, обеспечивает пространство для теплового расширения и сжатия трансформаторного масла в баке; во-вторых, изолирует трансформаторное масло от внешней атмосферы, предотвращая его старение.

1. Масляный расширительный бак капсульного типа, в котором трансформаторное масло отделено от внешней атмосферы резиновыми капсулами, обеспечивающими пространство для теплового расширения и сжатия трансформаторного масла.

2. В диафрагменном маслораспределительном баке используется резиновая диафрагма для отделения трансформаторного масла от окружающей среды и обеспечения пространства для расширения и сжатия трансформаторного масла.

3. В гофрированном маслорасширителе используется металлический расширитель, состоящий из гофрированных металлических листов, для отделения трансформаторного масла от внешней атмосферы и обеспечения пространства для теплового расширения и сжатия. Гофрированные маслорасширители делятся на два типа: с внутренним масляным слоем и с внешним масляным слоем. Маслорасширители с внутренним масляным слоем обладают лучшими характеристиками, но имеют больший объем.

6. Способ охлаждения трансформатора с масляным охлаждением

1. Символы, обозначающие методы охлаждения

Первая буква: O — минеральное масло, K — синтетическая теплоизоляционная жидкость, L — теплоизоляционный газ.

Вторая буква: N — естественная конвекционная циркуляция, F — принудительная циркуляция масла, D — принудительная направляющая циркуляция.

Третья буква: А — воздух, В — вода.

Четвертая буква: N — естественная конвекция, F — принудительная циркуляция (вентилятор, насос).

2. Примеры

ONAN — Система естественного охлаждения

ONAF - воздушное охлаждение

OFAF — Система принудительной циркуляции воздуха с маслом

ODAF — система принудительной циркуляции масла с направляющим охлаждением

Семь, трансформаторный ввод

1. Изоляционный ввод из чистого фарфора для напряжения 40 кВ и ниже.

Этот тип корпуса имеет две конструкции: направляющий стержень и кабельный тип. Направляющий стержень используется для низковольтных вводов трансформаторов; кабельный тип используется для высоковольтных отходящих линий 10–20 кВ.

2. Высокотоковые изоляторы с напряжением 40 кВ и ниже.

Этот тип изолятора имеет две конструкции: направляющий стержневой тип и емкостной тип. Керамический изолятор направляющего стержневого типа используется для выхода низковольтной обмотки трансформаторов генераторов средней мощности; емкостной изолятор используется для выхода низковольтной обмотки трансформаторов генераторов большой мощности.

3. Маслобумажный емкостной изолятор для напряжений 66 кВ и выше.

Внутренняя изоляция этой оболочки представляет собой конденсаторный сердечник, изготовленный из попеременно намотанной изоляционной бумаги и алюминиевой фольги. Конденсаторный сердечник и фарфоровая оболочка заполнены изоляционным маслом. Соединение между оболочкой и обмоткой имеет два типа конструкции: направляющий стержень и кабельный тип. На проводящую трубку попеременно намотаны масляно-бумажный конденсаторный сердечник из кабельной бумаги толщиной 0,08–0,12 мм и алюминиевой фольги толщиной 0,01 мм.

4. Ленточно-бумажные емкостные изоляторы для напряжений 66 кВ и выше.

Внутренняя изоляция этой оболочки представляет собой сердечник конденсатора, образованный попеременной намоткой клейкой бумаги и алюминиевой фольги. Сердечник конденсатора и фарфоровая оболочка заполнены изоляционным маслом, при этом нижняя часть оболочки не нуждается в фарфоровой оболочке. Однако тангенс угла диэлектрических потерь (tanδ) такого типа корпуса велик, а клейкая бумага легко трескается и вызывает частичный разряд, поэтому производство в настоящее время прекращено.

5. Втулка конденсатора, изготовленная методом литья из смолы.

Основной изоляцией этой втулки также является сердечник конденсатора, образованный попеременной намоткой изоляционной бумаги и алюминиевой фольги, а снаружи заливается эпоксидная смола, образуя сплошную изоляционную втулку. Такая втулка может использоваться в качестве изолятора для нефтегазопроводов: верхняя часть устанавливается в трубопровод КРУЭ, а между ними заполняется газ SF6; нижняя часть погружается в трансформаторное масло.

8. Метод регулирования напряжения силового трансформатора

1. Метод регулирования напряжения

Существует два типа методов регулирования напряжения для трансформаторов: регулирование напряжения без возбуждения и регулирование напряжения под нагрузкой. Регулирование напряжения без возбуждения, также известное как регулирование напряжения под нагрузкой, заключается в регулировании напряжения, когда трансформатор остановлен и не имеет нагрузки; устройство регулирования напряжения без возбуждения называется переключателем ответвлений под нагрузкой; устройство регулирования напряжения под нагрузкой называется переключателем ответвлений под нагрузкой.

2. Положение регулировки напряжения под нагрузкой

Существует три типа положений регулирования напряжения под нагрузкой трансформатора: регулирование напряжения в нейтральной точке, регулирование напряжения на конце линии среднего напряжения и регулирование напряжения на конце линии катушки высокого напряжения. Среди них структура и процесс регулирования напряжения в нейтральной точке относительно просты, и они имеют множество применений.

3. Переключатель регулирования напряжения под нагрузкой

Регулировочный выключатель давления также является переключателем ответвлений. В настоящее время качество отечественных переключателей ответвлений под нагрузкой недостаточно высокое, и большинство из них являются импортными, в основном от немецкой компании MR и шведской ABB.

Девять, трансформаторное масло

1. Состав трансформаторного масла

Трансформаторное масло — это минеральное масло, представляющее собой смесь множества углеводородных молекул различной молекулярной массы, в основном углеводородных соединений, таких как алканы, нафтены и небольшое количество ароматических углеводородов.

2. Функции и марка трансформаторного масла

Трансформаторное масло — это изоляционное масло для маслопогружных трансформаторов. Трансформаторное масло выполняет не только изоляционную функцию, но и функцию теплоотвода.

Трансформаторное масло делится на масло № 25 и масло № 45 в зависимости от его температуры замерзания. Температура замерзания масла № 25 составляет минус 25°C; температура замерзания масла № 45 составляет минус 45°C.

Трансформаторное масло № 25 — это масло на основе парафина, а трансформаторное масло № 45 — нафтеновое масло. Раньше трансформаторное масло № 45 приходилось импортировать из-за границы, а теперь его может производить и Синьцзянский Карамайский нефтеперерабатывающий завод.

10. Процесс изготовления силового трансформатора

Силовой трансформатор состоит из двух частей: корпуса и комплектующих. Корпус включает в себя обмотку, изоляционные элементы, железный сердечник, переключатель ответвлений, трансформаторное масло и маслобак. Комплектующие трансформатора включают в себя маслорасширительный бак, охладитель, изолятор, газовое реле, предохранитель и термометр. При этом охладители, изоляционное масло, изоляторы, переключатели ответвлений, газовые реле, предохранитель и термометры закупаются у сторонних поставщиков. Ниже кратко описаны процессы изготовления некоторых основных компонентов.

1. Намотка катушки: установка каркаса обмотки - намотка катушки - сварка проволоки - изоляционный пакет - придание формы катушке - испытание катушки.

2. Сборка железного сердечника: резка листовой кремнистой стали - снятие заусенцев - укладка железного сердечника - установка вытяжной пластины и защитного кожуха - закрепление железного сердечника - проверка железного сердечника - установка зажимов для железного сердечника.

3. Обработка изоляционных деталей: резка изоляционных деталей - удаление заусенцев - снятие фаски с углов - влагозащитная обработка.

4. Обработка топливных и маслохранилищ: резка стальных листов - сварка топливных и маслохранилищ - удаление ржавчины - пескоструйная обработка - грунтовка - покраска - испытание на механическую прочность.

5. Общая сборка: установка чугунного сердечника - установка топливопровода бака - установка катушки - укладка чугунного ярма - установка переключателя ответвлений - сварка подводящей проволоки - обмотка изоляции подводящей проволоки - проверка полуфабриката - сушка корпуса - окончательная обработка корпуса - сборка топливного бака - сборка принадлежностей - заправка маслом - проверка герметичности - циркуляция горячего масла - статическая установка.

11. Заводские испытания силового трансформатора

Заводские испытания силовых трансформаторов делятся на три типа: плановые (заводские) испытания, типовые испытания и специальные испытания. Плановые испытания — это обязательные испытания для каждого трансформатора при его выходе с завода, обычно называемые заводскими испытаниями; типовые испытания — это испытания, проводимые путем выборочного тестирования 1–2 трансформаторов определенного типа; специальные испытания предлагаются заказчиком, а перечень испытаний согласовывается с производителем.

1. Основные требования и правила проведения испытаний изоляции при высоком напряжении.

Обмотки трансформатора проверяются в соответствии с максимальным рабочим напряжением Um и соответствующим уровнем изоляции. В таблице ниже приведены пункты проверки изоляции, предусмотренные национальным стандартом GB1094.3-2003 «Силовой трансформатор. Часть III: Уровень изоляции, испытание изоляции и внешний воздушный зазор изоляции».

2. Пункты стандартного (заводского) тестирования

(1) Измерение постоянного сопротивления обмотки: измерение на всех клеммах отвода.

(2) Измерение соотношения: измерение во всех положениях крана.

(3) Обнаружение группы проводов: проверка в номинальном положении ответвления.

(4) Измерение сопротивления изоляции, коэффициента поглощения и индекса поляризации: Измерить индекс поляризации можно только с трансформаторов напряжением 220 кВ и выше.

(5) Испытание тангенса угла диэлектрических потерь (tanδ) и емкости обмоток: трансформаторы с напряжением 35 кВ и выше должны быть проверены на tanδ.

(6) Испытание на тангенс угла диэлектрических потерь (tanδ) и емкость изолятора: емкостные изоляторы с напряжением 66 кВ и выше должны быть проверены на tanδ и емкость.

(7) Испытание трансформаторного масла: анализ масла, диэлектрическая прочность, tanδ, хроматографический анализ и другие параметры; трансформаторы 750 кВ и выше также должны быть проверены на размер частиц в масле. Кроме того, химический анализ масла и хроматографический анализ масла повторялись на протяжении всего процесса испытаний.

(8) Измерение потерь холостого хода и тока холостого хода: Проведите испытание при номинальном напряжении проводки.

(9) Измерение потерь нагрузки и импеданса короткого замыкания: испытание проводки при номинальном напряжении.

(10) Испытание частичным разрядом: Величина разряда не используется в качестве оценки, а только в качестве ориентира для определения возможности проведения испытания высоким напряжением.

(11) Испытание на полноволновой импульс молнии: трансформаторы 220 кВ и выше, 120 МВА и выше.

(12) Эксплуатационные испытания на ударное воздействие: трансформаторы 330 кВ и выше.

(13) Испытание на индуктивное выдерживаемое напряжение с измерением частичного разряда: трансформаторы 110 кВ и выше.

(14) Внешнее испытание низковольтной обмотки и нейтральной точки на выдерживаемое напряжение при высоких частотах.

(15) Испытание на частичный разряд: это испытание является оценочным испытанием заводского значения.

(16) Измерение электрического расхода масла: трансформаторы с масляными насосами 330 кВ и выше.

(17) Испытание частичного разряда вращающегося масляного насоса: трансформаторы с масляным насосом 330 кВ и выше.

2. Задания для проверки типа знаний

(1) Испытание на повышение температуры.

(2) Волна, прерывающая молнию, была протестирована.

(3) Испытание на воздействие молнии на всю волну в нейтральной точке.

(4) Тест на радиопомехи

3. Специальные тестовые образцы

(1) Измерение уровня звука.

(2) Измерение импеданса нулевой последовательности трехфазных трансформаторов.

(3) Гармоническое измерение тока холостого хода.

(4) Измерение мощности, потребляемой двигателем вентилятора и двигателем масляного насоса.

(5) Измерение характеристик передачи переходного напряжения.

(6) Испытание на устойчивость к короткому замыканию.