Osnove močnostnega transformatorja

1. 2. Razvrstitev po navijanju

2. (1) Transformator z dvojnim navitjem: uporablja se za povečevalne transformatorje, znižalne transformatorje, tovarniške transformatorje itd.

3. (2) Transformator s tremi navitji: uporablja se za znižanje napetosti, vezavo itd.

4. (3) Samopriklopni transformator: uporablja se za znižanje napetosti, povezovalni transformator itd.

5. (4) Deljeni transformator: Obstajata dve vrsti aksialnega in radialnega deljenja, ki se uporabljata za tovarniške transformatorje in zagonske transformatorje.

7. 3. Razvrstitev po strukturi

8. (1) Enofazni transformator: uporablja se za transformatorje 330~1000kV.

9. (2) Trifazni transformator: uporablja se za transformatorje 10~500 kV.

10. (3) Kombinirani transformator: Transformator je razdeljen na več delov, ki se po prihodu na lokacijo združijo in se uporabljajo na območjih z neugodnim prometom.

12. 4. Razvrstitev po metodi hlajenja

13. (1) Oljni transformator: uporablja se za transformatorje 10~1000kV.

14. (2) Suhi transformator: uporablja se za transformatorje 10~110 kV.

15. (3) Transformator SF6: trenutno se uporablja za transformatorje 110 kV.

17. 5. Model energetskega transformatorja

19. (1) Pomen črk v modelu

21. D – Enofazno F – Hlajenje z zrakom v oljni potopitvi

22. O – samo P – prisilno kroženje olja

23. S – Trifazni ali trituljavni J – Samohlajenje v oljni potopitvi

24. Z—Regulator napetosti pod obremenitvijo L—Aluminijasta tuljava

26. * Bakrenim tuljavam in dvojnim tuljavam ni treba dodajati simbolov.

28. (2) Primer

30. SFPSL—120000/110: 110 kV, 120 MVA trifazni trituljavni aluminijasti transformator s prisilnim kroženjem olja in zračnim hlajenjem

32. OSFPSZ—240000/330: 330 kV, 240 MVA trifazni trituljavni transformator s samosklopko, zračno hlajenim in prisilnim kroženjem olja, s trifazno regulacijo napetosti pod obremenitvijo

Drugič, tuljava močnostnega transformatorja

Tuljava je najpomembnejši in najkompleksnejši del energetskega transformatorja. Izdelana je iz bakrene (ali aluminijaste) žice in je sestavljena iz posebnih izolacijskih delov.

1. Spiralna tuljava

Glavna značilnost spiralne tuljave je veliko število vzporednih žic, žična pogača je navita v spiralo, pri čemer je ena žična pogača tuljava z enim zavojem. Spiralna tuljava ima dobro mehansko stabilnost, dobro odvajanje toplote in dobro izdelavo ter se pogosto uporablja v nizkonapetostnih in visokotokovnih tuljavah transformatorjev.

Vijačno tuljavo je mogoče naviti v tri strukture: enojno vijačnico, dvojno vijačnico in štirikratno vijačnico, odvisno od velikosti toka.

2. Neprekinjena tuljava

Ko je tuljava sestavljena iz več žičnih segmentov, razporejenih vzdolž aksialne smeri in jih ni treba variti med seboj, se imenuje neprekinjena tuljava.

Končna nosilna površina neprekinjene tuljave je velika, aksialna sila je velika, kratkostična upornost je močna in vsak odsek linije ima veliko zmogljivost odvajanja toplote. Ta vrsta tuljave ima širok spekter uporabe, ne glede na napetostni nivo ali območje zmogljivosti.

3. Zapletena tuljava

Prepletena tuljava je sestavljena iz več prepletenih linijskih segmentov (tort). Tuljave z vsemi prepletenimi linijskimi segmenti (kolačami) se imenujejo popolnoma prepletene tuljave in se pogosto uporabljajo v transformatorjih z napetostjo 220 kV in več. Tuljava, sestavljena iz dela prepletenega linijskega segmenta (kolač) in dela neprekinjenega linijskega segmenta, se imenuje prepletena neprekinjena tuljava in se uporablja v transformatorjih z napetostjo 66 kV in več.

Ker vstavlja nesosednje zavoje med sosednjimi zavoji tuljave, se oblikujejo zastopani prepleteni odseki črt in prepletena tuljava, s čimer se poveča vzdolžna kapacitivnost tuljave in ustvari impulzna napetost vzdolž osne višine tuljave. Izboljšajo se porazdelitvene karakteristike, zato se pogosto uporablja v različnih visokonapetostnih tuljavah.

4. Notranja zaščitena tuljava

Notranja zaščitna neprekinjena tuljava izboljša porazdelitev impulzne napetosti s povečanjem serijske kapacitivnosti med odseki linije. Njena strukturna značilnost je, da so dodatni kondenzatorski ovoji neposredno naviti znotraj odseka linije. Konci kondenzatorskih ovojev so oviti v izolacijo in nato obešeni v odseku linije. Ovoji kondenzatorja ne prenašajo toka in delujejo le pod impulzno napetostjo.

Notranje zaščitene neprekinjene tuljave so strukturno na voljo v obliki dvodelnega mostička, štiridelnega mostička, osemdelnega mostička in segmentne povezave.

Tretjič, železno jedro močnostnega transformatorja

Železno jedro je prav tako pomemben sestavni del močnostnega transformatorja. Oblikovano je tako, da se plošče iz visoko prepustnega silicijevega jekla zložijo skupaj in nato stisnejo z jeklenimi sponkami ali pa se zavežejo s steklenimi trakovi.

1. Pločevina iz silicijevega jekla

Silikonske jeklene plošče, ki se uporabljajo v energetskih transformatorjih, so hladno gadolinijeve silicijeve jeklene plošče debeline 0,3–0,5 mm. Trenutno lahko takšne hladno gadolinijeve silicijeve jeklene plošče proizvajata le železarna in jeklarna Wuhan in šangajski Baosteel. Vendar pa je treba silicijeve jeklene plošče za velike transformatorje uvažati iz Japonske.

2. Struktura železnega jedra

(1) Enofazno dvostebrno železno jedro, ki se uporablja za različne enofazne transformatorje.

(2) Enofazno jedro jarma na strani stebra, ki se uporablja za visokonapetostne enofazne transformatorje velike zmogljivosti.

(3) Enofazno dvostebrno stransko jedro jarma se uporablja za visokonapetostne in ultra visokonapetostne enofazne transformatorje velike zmogljivosti.

(4) Trifazni tristeber je železno jedro, ki se uporablja za različne trifazne transformatorje.

(5) Petstebrno železno jedro za trifazne transformatorje velike zmogljivosti.

Četrtič, rezervoar za olje oljnega transformatorja

1. Oljni rezervoar tipa soda se uporablja predvsem za različne majhne oljne transformatorje in ekstra velike oljne transformatorje.

2. Rezervoar za olje tipa zvonastega kozarca, ki se pogosto uporablja v oljnih transformatorjih 110~500kV.

3. Popolnoma zaprti rezervoar za olje bo kmalu zvarjen do smrti. V zadnjih letih se je uporabljal le v oljnih transformatorjih z napetostjo 110 kV in več.

5. Oljni konzervator oljnega transformatorja

Konzervator olja transformatorja ima dve funkciji: prva je zagotavljanje prostora za toplotno raztezanje in krčenje transformatorskega olja v oljnem rezervoarju; druga je izolacija transformatorskega olja od zunanje atmosfere, da se prepreči staranje transformatorskega olja.

1. Konzervator olja v obliki kapsule, ki uporablja gumijaste kapsule za ločevanje transformatorskega olja od zunanje atmosfere in zagotavlja prostor za toplotno raztezanje in krčenje transformatorskega olja.

2. Konzervator membranskega olja uporablja gumijasto membrano za ločevanje transformatorskega olja od zunanje atmosfere in zagotavlja prostor za raztezanje in krčenje transformatorskega olja.

3. Valoviti oljni konzervator uporablja kovinski ekspander, sestavljen iz valovitih kovinskih plošč, ki ločuje transformatorsko olje od zunanje atmosfere in zagotavlja transformatorskemu olju prostor za toplotno raztezanje in krčenje. Valoviti oljni konzervator je razdeljen na dve vrsti: notranji oljni tip in zunanji oljni tip. Notranji oljni konzervator ima boljšo zmogljivost, vendar večjo prostornino.

6. Način hlajenja oljnega transformatorja

1. Simboli, ki predstavljajo načine hlajenja

Prva črka: O – mineralno olje, K – sintetična izolacijska tekočina, L – izolacijski plin.

Druga črka: N - naravna konvekcijska cirkulacija, F - prisilna cirkulacija olja, D - prisilna vodilna cirkulacija.

Tretja črka: A - zrak, W - voda.

Četrta črka: N - naravna konvekcija, F - prisilno kroženje (ventilator, črpalka).

2. Primeri

ONAN – prosto hlajenje

ONAF - zračno hlajenje

OFAF – zračno hlajenje s prisilnim kroženjem olja

ODAF – vodeno hlajenje s prisilnim kroženjem olja

Sedem, transformatorska puša

1. Čista porcelanasta izolacijska puša za napetost 40 kV in manj

Ta vrsta ohišja ima dve strukturi: vodilno palico in kabelsko. Vodilna palica se uporablja za nizkonapetostne skoznje skoznje transformatorje, kabelsko pa za visokonapetostne odhodne vode 10~20 kV.

2. Visokotokovni skoznik 40 kV in manj

Ta vrsta skoznikov ima dve vrsti konstrukcij: vodilno palico in kapacitivno palico. Čisto keramični skozniki se uporabljajo za nizkonapetostni izhod navitja generatorskih transformatorjev srednje zmogljivosti, kapacitivni skozniki pa za nizkonapetostni izhod navitja velikih generatorskih transformatorjev.

3. Kapacitivni skoznik iz oljnega papirja 66 kV in več

Notranja izolacija te tulke je jedro kondenzatorja, izdelano iz izmenično navitega izolacijskega papirja in aluminijaste folije. Jedro kondenzatorja in porcelanasta tulka sta napolnjena z izolacijskim oljem. Povezava med tulko in navitjem ima dve vrsti strukture: vodilno palico in kabel. Jedro kondenzatorja iz oljnega papirja je izmenično navito na prevodno cev iz 0,08~0,12 mm debelega kabelskega papirja in 0,01 mm debele aluminijaste folije.

4. Kapacitivne skoznice iz traku in papirja za 66 kV in več

Notranja izolacija tega tulca je kondenzatorsko jedro, ki ga tvori izmenično navijanje lepilnega papirja in aluminijaste folije. Jedro kondenzatorja in porcelanasti tulec sta napolnjena z izolacijskim oljem, spodnji del tulca pa ne potrebuje porcelanastega tulca. Vendar je tanδ tega ohišja velik, lepilni papir pa zlahka poči in povzroči delno razelektritev, zato je proizvodnja trenutno ustavljena.

5. Puša kondenzatorja iz ulitega smole

Glavna izolacija te puše je prav tako kondenzatorsko jedro, ki ga tvori izmenično navijanje izolacijskega papirja in aluminijaste folije, na zunanji strani pa je vlita epoksidna smola, da se oblikuje trdna izolacijska puša. Ta vrsta puš se lahko uporablja kot pušo za olje in plin, zgornji del je nameščen v cevovodu GIS, vmes pa je napolnjen s plinom SF6; spodnji del je potopljen v transformatorsko olje.

8. Metoda regulacije napetosti močnostnega transformatorja

1. Metoda regulacije napetosti

Obstajata dve vrsti metod regulacije napetosti za transformatorje: regulacija napetosti brez vzbujanja in regulacija napetosti pod obremenitvijo. Regulacija napetosti brez vzbujanja, znana tudi kot regulacija napetosti brez obremenitve, je namenjena regulaciji napetosti, ko je transformator ustavljen in brez obremenitve; naprava za regulacijo napetosti brez vzbujanja se imenuje preklopnik odcepov v prostem teku; naprava za regulacijo napetosti pod obremenitvijo pa se imenuje preklopnik odcepov pod obremenitvijo.

2. Položaj regulacije napetosti pri obremenitvi

Obstajajo tri vrste regulacije napetosti transformatorja pod obremenitvijo: regulacija napetosti nevtralne točke, regulacija napetosti srednjenapetostnega voda in regulacija napetosti tuljave na koncu visokonapetostnega voda. Struktura in postopek regulacije napetosti nevtralne točke sta relativno preprosta in imata veliko uporab.

3. Stikalo za regulacijo napetosti pri obremenitvi

Stikalo za regulacijo tlaka je tudi stikalo za odvajanje napetosti. Trenutno kakovost doma proizvedenih stikal za odvajanje napetosti pod obremenitvijo ni dovolj dobra, večina stikal za odvajanje napetosti pa je odvisna od uvoza, od tega več od nemškega MR in švedskega ABB.

Devet, transformatorsko olje

1. Sestava transformatorskega olja

Transformatorsko olje je mineralno olje, ki je mešanica številnih molekul ogljikovodikov z različnimi molekulskimi masami, ki so predvsem ogljikovodikove spojine, kot so alkani, nafteni in majhna količina aromatskih ogljikovodikov.

2. Funkcija in vrsta transformatorskega olja

Transformatorsko olje za izolacijsko olje oljnih transformatorjev. Transformatorsko olje nima le funkcije izolacije, temveč tudi funkcijo odvajanja toplote.

Transformatorsko olje se glede na temperaturo zmrzovanja deli na olje št. 25 in olje št. 45. Temperatura zmrzovanja olja št. 25 je minus 25 °C, olja št. 45 pa minus 45 °C.

Transformatorsko olje št. 25 je olje na osnovi parafina, transformatorsko olje št. 45 pa je naftensko olje. V preteklosti je bilo treba transformatorsko olje št. 45 uvažati iz tujine, zdaj pa ga lahko proizvaja tudi rafinerija Xinjiang Karamay.

10. Postopek izdelave energetskega transformatorja

Močni transformator je sestavljen iz dveh delov: ohišja in dodatkov. Ohišje je sestavljeno iz tuljave, izolacijskih delov, železnega jedra, preklopnika odcepnih stikal, transformatorskega olja in rezervoarja za olje. Dodatki transformatorja vključujejo konzervator olja, hladilnik, pušo, plinski rele, tlačni ventil in termometer. Med njimi so hladilniki, izolacijsko olje, pušo, preklopniki odcepnih stikal, plinski releji, tlačni ventili in termometri, ki jih kupujejo zunanji kupci. V nadaljevanju so le na kratko predstavljeni proizvodni postopki več glavnih komponent.

1. Navijanje tuljave: namestitev ogrodja navitja - tuljava navitja - varjenje žice - izolacijski paket - oblikovanje tuljave - preskus tuljave.

2. Sestavljanje železnega jedra: rezanje silicijeve jeklene pločevine - odstranjevanje zarobkov - zlaganje železnega jedra - namestitev vlečne plošče in zaščite - vezava železnega jedra - preskus železnega jedra - namestitev sponk za železno jedro.

3. Obdelava izolacijskih delov: rezanje izolacijskih delov - odstranjevanje zarobkov - poševni robovi - obdelava proti vlagi.

4. Obdelava rezervoarjev za gorivo in olje: rezanje jeklene plošče - varjenje rezervoarjev za gorivo in olje - odstranjevanje rje - peskanje - barvanje s temeljnim premazom - barvanje - preizkus mehanske trdnosti.

5. Splošna montaža: namestitev železnega jedra - namestitev cevovoda rezervoarja za gorivo - namestitev tuljave - zlaganje železnega jarma - namestitev preklopnika odtokov - varjenje priključne žice - ovijanje izolacije priključne žice - preskus polizdelka - sušenje ohišja - dodelava ohišja - sestava rezervoarja za gorivo - sestava dodatne opreme - polnjenje olja - preskus tesnjenja - kroženje vročega olja - statična namestitev.

11. Tovarniški preizkus energetskega transformatorja

Tovarniški preskus energetskih transformatorjev je razdeljen na tri vrste: rutinski (tovarniški) preskus, tipski preskus in posebni preskus. Rutinski preskus je preskusna postavka, ki jo je treba izvesti za vsak transformator, ko zapusti tovarno, in se običajno imenuje tovarniški preskus; tipski preskus je preskusna postavka, ki se izvede z vzorčenjem 1~2 transformatorjev v tipu izdelka; posebni preskus predlaga uporabnik, preskusne postavke pa se dogovorijo s proizvajalcem.

1. Osnovne zahteve in predpisi za preskus visokonapetostne izolacije

Navitja transformatorja se preizkušajo glede na najvišjo obratovalno napetost Um in ustrezno stopnjo izolacije. Naslednja tabela prikazuje postavke izolacijskega preskusa, določene v nacionalnem standardu GB1094.3-2003 "Močnostni transformator, III. del: Stopnja izolacije, preskus izolacije in zunanja izolacijska zračna reža".

2. Rutinski (tovarniški) preskusni elementi

(1) Meritev enosmerne upornosti navitja: meritev na vseh odcepnih priključkih.

(2) Merjenje razmerja: merjenje na vseh mestih odcepa.

(3) Zaznavanje skupine ožičenja: preizkus na nazivnem položaju odcepa.

(4) Merjenje izolacijske upornosti, absorpcijskega razmerja in polarizacijskega indeksa: Polarizacijski indeks lahko merijo samo transformatorji z napetostjo 220 kV in več.

(5) Preskus tanδ in kapacitivnosti navitja: Transformatorje z napetostjo 35 kV in več je treba preskusiti na tanδ.

(6) Preskus tanδ in kapacitivnosti skoznikov: kapacitivne skoznike za napetosti 66 kV in več je treba preskusiti glede tanδ in kapacitivnosti.

(7) Preskus transformatorskega olja: analiza olja, dielektrična trdnost, tanδ, kromatografska analiza in druge postavke, transformatorje z napetostjo 750 kV in več je treba preskusiti tudi glede velikosti delcev v olju. Poleg tega sta bili kemična analiza olja in kromatografska analiza olja ponavljani med postopkom preskušanja.

(8) Meritev izgub v prostem teku in toka v prostem teku: Preskus izvedite pod nazivno napetostjo ožičenja.

(9) Merjenje izgube obremenitve in kratkostične impedance: preskus ožičenja pod nazivno napetostjo.

(10) Preskus delnega praznjenja: Količina praznjenja se ne uporablja kot ocena, temveč le kot referenca za to, ali je mogoče izvesti visokonapetostni preizkus.

(11) Preizkus polnega vala strele: transformatorji 220 kV in več, 120 MVA in več.

(12) Preskus obratovalnega udara: transformatorji z napetostjo 330 kV in več.

(13) Preskus induktivne napetostne vzdržnosti z meritvijo delnega praznjenja: transformatorji 110 kV in več.

(14) Preskus napetostne vzdržnosti nizkonapetostnega navitja in nevtralne točke z zunanjo konstrukcijsko frekvenčno vzdržnostjo.

(15) Preskus delnega praznjenja: Ta preskus je preizkus za oceno tovarniške vrednosti.

(16) Merjenje pretoka olja: transformatorji z oljnimi črpalkami 330 kV in več.

(17) Preskus delnega praznjenja rotacijske oljne črpalke: transformatorji z oljno črpalko 330 kV in več.

2. Predmeti tipskega preskusa

(1) Preskus dviga temperature.

(2) Val odrezovanja strele je bil preizkušen.

(3) Preskus udara polnega vala strele v nevtralni točki.

(4) Preskus radijskih motenj

3. Posebni testni elementi

(1) Merjenje ravni hrupa.

(2) Merjenje impedance ničelnega zaporedja trifaznih transformatorjev.

(3) Harmonična meritev toka v prostem teku.

(4) Merjenje moči, ki jo absorbirata motor ventilatorja in motor oljne črpalke.

(5) Merjenje karakteristik prenosa prehodne napetosti.

(6) Preizkus kratkostične odpornosti.