Основи силового трансформатора

1. 2. Класифікація за типом обмотки

2. (1) Двообмотковий трансформатор: використовується для підвищувальних трансформаторів, понижувальних трансформаторів, заводських трансформаторів тощо.

3. (2) Триобмотковий трансформатор: використовується для понижувального трансформатора, сполучного трансформатора тощо.

4. (3) Самоз'єднувальний трансформатор: використовується для понижувальних трансформаторів, з'єднувальних трансформаторів тощо.

5. (4) Розділений трансформатор: Існує два типи аксіального та радіального роздільного трансформаторів, які використовуються для заводських трансформаторів та пускових трансформаторів.

7. 3. Класифікація за структурою

8. (1) Однофазний трансформатор: використовується для трансформаторів напругою 330~1000 кВ.

9. (2) Трифазний трансформатор: використовується для трансформаторів напругою 10~500 кВ.

10. (3) Комбінований трансформатор: Трансформатор розділений на кілька частин, і трансформатор об'єднується після прибуття на об'єкт, який використовується в районах з незручним рухом транспорту.

12. 4. Класифікація за методом охолодження

13. (1) Масляний трансформатор: використовується для трансформаторів напругою 10~1000 кВ.

14. (2) Сухий трансформатор: використовується для трансформаторів 10~110 кВ.

15. (3) Елегазовий трансформатор: наразі використовується для трансформаторів 110 кВ.

17. 5. Модель силового трансформатора

19. (1) Значення літер у моделі

21. D—Однофазний F—Охолодження повітрям зануренням у масло

22. O—самостійна P—примусова циркуляція оливи

23. S — Трифазний або трикотушковий J — Масляний самоохолоджувальний

24. Z—Стабілізатор напруги під навантаженням L—Алюмінієва котушка

26. * Мідні котушки та подвійні котушки не потребують додавання символів

28. (2) Приклад

30. SFPSL—120000/110: 110 кВ, 120 МВА трифазний трикотушковий трансформатор з алюмінієвою обмоткою та повітряним охолодженням, з примусовою циркуляцією масла.

32. OSFPSZ—240000/330: 330 кВ, 240 МВА трифазний трикотушковий трансформатор з примусовою циркуляцією масла та повітряним охолодженням, самоз'єднанням, з регулюванням напруги під навантаженням

По-друге, котушка силового трансформатора

Котушка є найважливішою та найскладнішою деталлю силового трансформатора. Вона виготовлена ​​з мідного (або алюмінієвого) дроту та складається зі спеціальних ізоляційних деталей.

1. Спіральна котушка

Головною особливістю спіральної котушки є велика кількість паралельних дротів, дротяний пиріг намотаний у спіраль, причому один дротяний пиріг являє собою котушку з одного витка. Спіральна котушка має добру механічну стійкість, гарне тепловідведення та добру якість виготовлення, і широко використовується в низьковольтних та сильнострумових котушках трансформаторів.

Спіральна котушка може бути намотана у три структури: одну спіраль, подвійну спіраль та чотириспіраль, залежно від величини струму.

2. Безперервна котушка

Коли котушка складається з кількох сегментів дроту, розподілених вздовж осьового напрямку та не потребують зварювання один з одним, її називають безперервною котушкою.

Торцева опорна поверхня безперервної котушки велика, осьова сила велика, опір короткому замиканню високий, а кожен сегмент лінії має велику здатність розсіювати тепло. Цей тип котушки має широкий спектр застосування незалежно від рівня напруги чи діапазону потужності.

3. Заплутана котушка

Котушка з переплутаною структурою складається з кількох переплутаних сегментів лінії (пирогів). Котушки з усіма переплутаними сегментами лінії (коржами) називаються повністю переплутаними котушками та широко використовуються в трансформаторах з напругою 220 кВ і вище. Котушка, що складається з частини переплутаного сегмента лінії (коржа) та частини безперервного сегмента лінії, називається переплутаною безперервною котушкою та застосовується в трансформаторах з напругою 66 кВ і вище.

Оскільки він вставляє несуміжні витки між сусідніми витками котушки, утворюються шахові переплутані сегменти ліній та формується переплутана котушка, тим самим збільшуючи поздовжню ємність котушки та створюючи імпульсну напругу вздовж осьової висоти котушки. Покращуються характеристики розподілу, тому він широко використовується в різних високовольтних котушках.

4. Внутрішня екранована котушка

Внутрішня екранована котушка безперервного з'єднання призначена для покращення розподілу імпульсної напруги шляхом збільшення послідовної ємності між сегментами лінії. Її структурна особливість полягає в тому, що додаткові витки конденсатора намотуються безпосередньо всередині сегмента безперервної лінії. Кінці витків конденсатора обгорнуті ізоляцією, а потім підвішені в сегменті лінії. Витки конденсатора не передають струм і працюють лише під імпульсною напругою.

Внутрішньо екрановані безперервні котушки конструктивно доступні у вигляді двосекційних перемичок, чотирисекційних перемичок, восьмисекційних перемичок та сегментного з'єднання.

По-третє, залізний сердечник силового трансформатора

Залізний сердечник також є важливим компонентом силового трансформатора. Він формується шляхом складання листів кремнієвої сталі з високою проникністю та подальшого затискання їх сталевими затискачами або обв'язування скляними стрічками.

1. Лист кремнієвої сталі

Листи кремнієвої сталі, що використовуються в силових трансформаторах, - це холоднокатані листи кремнієвої сталі з гадолінієм товщиною 0,3~0,5 мм. Наразі лише Уханьський металургійний завод та Шанхайська компанія Baosteel можуть виробляти такі холоднокатані листи кремнієвої сталі з гадолінієм. Однак, листи кремнієвої сталі для великих трансформаторів доводиться імпортувати з Японії.

2. Будова залізного ядра

(1) Однофазний двостовпний залізний сердечник, що використовується для різних однофазних трансформаторів.

(2) Однофазний секційний сердечник ярма з боку колони, що використовується для високовольтних однофазних трансформаторів великої потужності.

(3) Однофазний двостовпний бічний ярмовий сердечник використовується для високовольтних та надвисоковольтних однофазних трансформаторів великої потужності.

(4) Трифазний триколонний трансформатор - це залізний сердечник, який використовується для різних трифазних трансформаторів.

(5) П'ятиколонний залізний сердечник для трифазних трансформаторів великої потужності.

По-четверте, масляний бак масляного трансформатора

1. Масляний бак бочкового типу в основному використовується для різних малих масляних трансформаторів та надвеликих масляних трансформаторів.

2. Масляний бак типу дзвіноподібної склянки, широко використовується в масляних трансформаторах напругою 110~500 кВ.

3. Повністю герметичний масляний бак ось-ось буде зварений до смерті. В останні роки його використовували лише в масляних трансформаторах напругою 110 кВ і вище.

5. Масляний консерватор масляного трансформатора

Масляний консерватор трансформатора виконує дві функції: одна — забезпечити простір для теплового розширення та стиснення трансформаторної оливи в масляному резервуарі; інша — ізолювати трансформаторну оливу від зовнішнього середовища, щоб запобігти її старінню.

1. Капсульний маслорозширювач, у якому використовуються гумові капсули для відділення трансформаторної оливи від зовнішнього середовища та забезпечується простір для теплового розширення та стиснення трансформаторної оливи.

2. Мембранний маслорозширювач використовує гумову діафрагму для відділення трансформаторної оливи від зовнішнього середовища та забезпечує простір для розширення та стиснення трансформаторної оливи.

3. Гофрований маслорозширювач використовує металевий детандер, що складається з металевих гофрованих листів, для відділення трансформаторної оливи від зовнішнього середовища та забезпечення простору для теплового розширення та стиснення трансформаторної оливи. Гофрований маслорозширювач поділяється на два типи: внутрішній маслорозширювач та зовнішній маслорозширювач. Внутрішній маслорозширювач має кращу продуктивність, але більший об'єм.

6. Спосіб охолодження масляного трансформатора

1. Символи, що позначають методи охолодження

Перша літера: О — мінеральна олія, К — синтетична ізоляційна рідина, Л — ізоляційний газ.

Друга літера: N - природна конвекційна циркуляція, F - примусова циркуляція масла, D - примусова напрямна циркуляція.

Третя літера: А - повітря, Ш - вода.

Четверта літера: Н - природна конвекція, Ф - примусова циркуляція (вентилятор, насос).

2. Приклади

ONAN — Вільне охолодження

ONAF - повітряне охолодження

OFAF — Повітряне охолодження з примусовою циркуляцією оливи

ODAF — Примусова циркуляція оливи з керованим охолодженням

Сім, трансформаторна втулка

1. Ізоляційна втулка з чистого порцеляни на напругу 40 кВ і нижче

Цей тип корпусу має дві конструкції: напрямний стрижень та кабель. Напрямний стрижень використовується для низьковольтних вводів трансформаторів; кабельний тип використовується для високовольтних відхідних ліній 10~20 кВ.

2. Високострумовий ввід 40 кВ і нижче

Цей тип втулки має два типи конструкцій: з напрямним стрижнем та ємнісним типом. Чисто керамічна втулка з напрямним стрижнем використовується для виходу низьковольтної обмотки генераторних трансформаторів середньої потужності; ємнісна втулка використовується для виходу низьковольтної обмотки великих генераторних трансформаторів.

3. Ємнісний масляно-паперовий ввід 66 кВ і вище

Внутрішня ізоляція цієї гільзи являє собою осердя конденсатора, виготовлене з ізоляційного паперу та алюмінієвої фольги, намотаних по черзі. Осердя конденсатора та порцелянова гільза заповнені ізоляційним маслом. З'єднання між гільзою та обмоткою має два типи структури: напрямний стрижень та кабель. Осердя конденсатора з масляного паперу по черзі намотане на струмопровідну трубку кабельним папером товщиною 0,08~0,12 мм та алюмінієвою фольгою товщиною 0,01 мм.

4. Стрічково-паперові ємнісні вводи на напругу 66 кВ і вище

Внутрішня ізоляція цієї гільзи являє собою осердя конденсатора, утворене шляхом чергування намотування клейкого паперу та алюмінієвої фольги. Осердя конденсатора та порцелянова гільза заповнені ізоляційним маслом, а нижня частина гільзи не потребує порцелянової гільзи. Однак tanδ такого типу корпусу великий, а клейкий папір легко тріснути та викликати частковий розряд, тому виробництво наразі зупинено.

5. Лита смолою втулка конденсатора

Основною ізоляцією цієї гільзи також є осердя конденсатора, утворене шляхом чергування намотування ізоляційного паперу та алюмінієвої фольги, а епоксидна смола заливається зовні, утворюючи міцну ізоляційну гільзу. Такий тип втулки може використовуватися як втулка для нафти та газу, верхня частина встановлюється в трубопроводі з електричної ізоляції (КІС), а між ними заповнюється елегаз; нижня частина занурена в трансформаторну оливу.

8. Метод регулювання напруги силового трансформатора

1. Метод регулювання напруги

Існує два типи методів регулювання напруги для трансформаторів: регулювання напруги без збудження та регулювання напруги під навантаженням. Регулювання напруги без збудження, також відоме як регулювання напруги холостого ходу, полягає в регулюванні напруги, коли трансформатор зупинений і без навантаження; пристрій регулювання напруги без збудження називається перемикачем відгалужень холостого ходу; пристрій регулювання напруги під навантаженням називається перемикачем відгалужень під навантаженням.

2. Положення регулювання напруги під навантаженням

Існує три типи регулювання напруги трансформатора під навантаженням: регулювання напруги нейтральної точки, регулювання напруги на кінці лінії середньої напруги та регулювання напруги на кінці лінії обмотки високої напруги. Структура та процес регулювання напруги нейтральної точки є відносно простими та мають багато застосувань.

3. Регулятор напруги під навантаженням

Перемикач регулювання тиску також є перемикачем. Наразі якість перемикачів під навантаженням вітчизняного виробництва недостатньо висока, і більшість із них залежать від імпорту, більша частина якого імпортується від німецької компанії MR та шведської компанії ABB.

Дев'ять, трансформаторна олія

1. Склад трансформаторної оливи

Трансформаторна олива — це мінеральна олива, що являє собою суміш багатьох молекул вуглеводнів різної молекулярної маси, які в основному є вуглеводневими сполуками, такими як алкани, нафтени та невелика кількість ароматичних вуглеводнів.

2. Функція та сорт трансформаторної оливи

Трансформаторна олива для ізоляційної оливи масляних трансформаторів. Трансформаторна олива виконує не тільки функцію ізоляції, але й функцію тепловідведення.

Трансформаторна олива поділяється на оливу № 25 та оливу № 45 за температурою замерзання. Температура замерзання оливи № 25 становить мінус 25°C, а оливи № 45 — мінус 45°C.

Трансформаторна олива № 25 виготовлена ​​на основі парафіну, а трансформаторна олива № 45 – нафтенова. Раніше трансформаторну оливу № 45 доводилося імпортувати з-за кордону, а тепер її також може виробляти Сіньцзян-Карамайський нафтопереробний завод.

10. Процес виготовлення силового трансформатора

Силовий трансформатор складається з двох частин: корпусу та аксесуарів. Корпус складається з котушки, ізоляційних деталей, сталевого осердя, перемикача відгалужень, трансформаторної оливи та масляного бака. Аксесуари трансформатора включають маслорозширювач, охолоджувач, втулку, газове реле, скидач тиску та термометр. Серед них охолоджувачі, ізоляційна олива, втулки, перемикачі відгалужень, газові реле, скидачі тиску та термометри закуповуються ззовні. Далі лише коротко описано виробничі процеси кількох основних компонентів.

1. Обмотка котушки: встановлення каркаса обмотки - котушка обмотки - зварювання дроту - ізоляційний пакет - формування котушки - випробування котушки.

2. Збірка залізного осердя: різання кремнієвого сталевого листа - видалення задирок - укладання залізного осердя - встановлення натяжної пластини та екранування - обв'язування залізного осердя - випробування залізного осердя - встановлення кріплень залізного осердя.

3. Обробка ізоляційних деталей: різання ізоляційних деталей - видалення задирок - скошування кутів - обробка для захисту від вологи.

4. Обробка паливних резервуарів та резервуарів для зберігання нафти: різання сталевого листа - зварювання паливних резервуарів та резервуарів для зберігання нафти - видалення іржі - піскоструминна обробка - ґрунтовка - фарбування - випробування на механічну міцність.

5. Загальне складання: встановлення залізного осердя - встановлення трубопроводу паливного бака - встановлення котушки - укладання залізного ярма - встановлення перемикача відгалужень - зварювання підвідного дроту - обмотування ізоляцією підвідного дроту - випробування напівфабрикату - сушіння корпусу - оздоблення корпусу - вузол паливного бака - вузол допоміжних пристроїв - заповнення маслом - випробування на герметичність - циркуляція гарячого масла - статичне розміщення.

11. Заводські випробування силового трансформатора

Заводські випробування силових трансформаторів поділяються на три типи: звичайні (заводські) випробування, типові випробування та спеціальні випробування. Звичайні випробування – це випробувальний виріб, який необхідно провести для кожного трансформатора після його відправлення з заводу, і зазвичай називаються заводськими випробуваннями; типові випробування – це випробувальний виріб, що проводиться шляхом вибірки 1-2 трансформаторів у певному типі виробу; спеціальні випробування пропонуються користувачем, а випробувальні вироби узгоджуються з виробником.

1. Основні вимоги та правила щодо випробування ізоляції високою напругою

Обмотки трансформатора випробовуються відповідно до найвищої робочої напруги Um та відповідного рівня ізоляції. У наступній таблиці наведено пункти випробування ізоляції, передбачені національним стандартом GB1094.3-2003 "Силовий трансформатор, частина III: рівень ізоляції, випробування ізоляції та зовнішній повітряний зазор ізоляції".

2. Стандартні (заводські) випробувальні вироби

(1) Вимірювання опору обмотки постійному струму: вимірювання на всіх відгалуженнях.

(2) Вимірювання коефіцієнта: вимірювання у всіх положеннях відводу.

(3) Виявлення групи проводів: випробування в номінальному положенні відгалуження.

(4) Вимірювання опору ізоляції, коефіцієнта поглинання та індексу поляризації: Тільки трансформатори напругою 220 кВ і вище можуть вимірювати індекс поляризації.

(5) Випробування tanδ та ємності обмотки: трансформатори напругою 35 кВ і вище слід перевіряти на tanδ.

(6) Випробування tanδ та ємності вводів: ємнісні вводи для напруги 66 кВ і вище необхідно перевірити на tanδ та ємність.

(7) Випробування трансформаторної оливи: аналіз оливи, діелектрична міцність, tanδ, хроматографічний аналіз та інші показники, трансформатори напругою 750 кВ і вище також слід перевіряти на розмір частинок в оливі. Крім того, хімічний аналіз оливи та хроматографічний аналіз оливи повторювалися протягом усього процесу випробування.

(8) Вимірювання втрат холостого ходу та струму холостого ходу: Випробування слід проводити за номінальної напруги проводки.

(9) Вимірювання втрат навантаження та імпедансу короткого замикання: випробування проводки під номінальною напругою.

(10) Випробування на частковий розряд: Величина розряду не використовується для оцінки, а лише як орієнтир для визначення можливості проведення випробування високою напругою.

(11) Випробування на повнохвильовий імпульс блискавки: трансформатори 220 кВ і вище, 120 МВА і вище.

(12) Випробування на робочий удар: трансформатори напругою 330 кВ і вище.

(13) Випробування на індуктивну витримувану напругу з вимірюванням часткових розрядів: трансформатори напругою 110 кВ і вище.

(14) Випробування на витримувану напругу зовнішньої будівельної частоти низьковольтної обмотки та нейтральної точки.

(15) Випробування на частковий розряд: Це випробування є оціночним випробуванням для заводського значення.

(16) Вимірювання електроенергії потоку оливи: трансформатори з масляними насосами напругою 330 кВ і вище.

(17) Випробування на частковий розряд обертового масляного насоса: трансформатори з масляним насосом напругою 330 кВ і вище.

2. Випробувальні матеріали для типу

(1) Випробування на підвищення температури.

(2) Було протестовано хвилю відсікання блискавки.

(3) Випробування на удар блискавки повною хвилею в нейтральній точці.

(4) Випробування на радіоперешкоди

3. Спеціальні тестові завдання

(1) Вимірювання рівня звуку.

(2) Вимірювання імпедансу нульової послідовності трифазних трансформаторів.

(3) Вимірювання гармонік струму холостого ходу.

(4) Вимірювання потужності, що поглинається двигуном вентилятора та двигуном масляного насоса.

(5) Вимірювання характеристик перехідної передачі напруги.

(6) Витримувати випробування на коротке замикання.