МЕСТО ДЛЯ РЕКЛАМЫ I
Все справочники Предисловие Введение
Глава 2
Трансформаторы
  1. Назначение и области применения трансформаторов
  2. Принцип действия трансформатора
  3. Устройство трансформаторов
  4. Охлаждение трансформаторов
  5. Идеализированный трансформатор
  6. Намагничивающий ток и ток холостого хода
  7. Комплексные уравнения и векторная диаграмма
  8. Схема замещения трансформатора
  9. Изменение вторичного напряжения и внешние характеристики
  10. Особенности работы трансформаторов малой мощности
  11. Коэффициент полезного действия трансформатора
  12. Преобразование  трехфазного  тока
  13. Группы соединений обмоток
  14. Параллельная работа трансформаторов
  15. Автотрансформатор
  16. Многообмоточные трансформаторы
  17. Регулирование напряжения в трансформаторах
  18. Трансформаторы с плавным регулированием напряжения
  19. Переходные процессы в трансформаторах
  20. Перенапряжения  в   трансформаторах
  21. Несимметричная нагрузка трехфазных трансформаторов
  22. Измерительные трансформаторы
  23. Трансформаторы для вентильных преобразователей
  24. Трансформаторы для электродуговой сварки, преобразования числа фаз и частоты
Глава 4
Асинхронные машины
  1. Назначение и принцип действия асинхронных машин
  2. Устройство трехфазных асинхронных двигателей
  3. Работа асинхронной машины при заторможенном роторе
  4. Работа асинхронной машины при вращающемся роторе
  5. Схема замещения
  6. Круговая диаграмма
  7. Механические  характеристики   асинхронного   двигателя
  8. Устойчивость работы асинхронного двигателя
  9. Рабочие характеристики асинхронного двигателя
  10. Пуск асинхронных двигателей
  11. Короткозамкнутые асинхронные двигатели с повышенным пусковым моментом
  12. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей и изменение направления вращения
  13. Законы управления при частотном регулировании асинхронных двигателей
  14. Работа асинхронного двигателя при несинусоидальном напряжении
  15. Асинхронные каскады
  16. Генераторный режим и режимы электромагнитного и динамического торможения
  17. Однофазные асинхронные двигатели
  18. Асинхронный  преобразователь  частоты
  19. Линейный асинхронный двигатель
  20. Электромагнитные индукционные насосы
  21. Асинхронный  автономный  генератор
  22. Работа асинхронного двигателя при неноминальных условиях
Список литературы

§ 2.4. ОХЛАЖДЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Способы охлаждения. Конструктивное выполнение трансформатора определяется в значительной мере способом его охлаждения, который зависит от номинальной мощности. При увеличении мощности трансформатора необходимо увеличивать и интенсивность его охлаждения. В силовых трансформаторах для отвода теплоты от обмоток и магнитопровода применяют следующие способы охлаждения: воздушное, масляное и посредством негорючего жидкого диэлектрика. Каждый вид охлаждения имеет соответствующее условное обозначение.

Трансформаторы с воздушным охлаждением (сухие трансформаторы). При естественном воздушном охлаждении магнитопровод, обмотки и другие части трансформатора имеют непосредственное соприкосновение с окружающим воздухом, поэтому охлаждение их происходит путем конвекции воздуха и излучения. Сухие трансформаторы (рис. 2.18) устанавливают внутри помещений (в зданиях, производственных цехах и пр.), при этом главным требованием является обеспечение пожарной безопасности.

Рис. 2.18. Сухой трансформатор мощностью 320 кВ • А без кожуха:
1 -- вертикальные стяжные шпильки; 2 — обмот­ки ВН; 3 — фарфоровые подкладки для прессовки обмоток; 4 — стальное прессующее кольцо; 5 — опорные изоляторы отводов ВН; б — отводы ВН; 7 — фарфоровые подкладки для крепления отводов НН; 8 — доска зажимов ВН


В эксплуатации они удобнее масляных, так как исключают необходимость периодической очистки и смены масла. Следует, однако, отметить, что воздух обладает меньшей электрической прочностью, чем трансформаторное масло, поэтому в сухих трансформаторах все изоляционные промежутки и вентиляционные каналы делают большими, чем в масляных. Из-за меньшей теплопроводности воздуха по сравнению с маслом электромагнитные нагрузки активных материалов в сухих трансформаторах меньше, чем в масляных, что приводит к увеличению сечения проводов обмотки и магнитопровода. Как следствие этого, масса активных частей (обмоток и магнитопровода) сухих трансформаторов больше, чем масляных. В настоящее время сухие трансформаторы имеют мощности до 10 MB•А и напряжения обмотки ВН до 35 кВ. Их устанавливают только в сухих закрытых помещениях с относительной влажностью воздуха до 80% во избежание чрезмерного увлажнения обмоток.

Сухие трансформаторы с естественным воздушным охлаждением могут иметь открытое (С), защищенное (СЗ) или герметизированное (СГ) исполнение. Трансформаторы типа СЗ закрывают защитным кожухом с отверстиями, а типа СГ— герметическим кожухом. Для повышения интенсивности охлаждения применяют обдув обмоток и магнитопровода потоком воздуха от вентилятора. Сухие трансформаторы с воздушным дутьем имеют условное обозначение СД.

Трансформаторы малой мощности выполняют, как правило, с охлаждением типа С. В некоторых случаях их помещают в корпус, залитый термореактивными компаундами на основе эпоксидных смол или других подобных материалов. Такие компаунды обладают высокими электроизоляционными и влагозащитными свойствами. После затвердевания они не расплавляются при повышенных температурах и обеспечивают надежную защиту трансформатора от механических и атмосферных воздействий.

Трансформаторы с масляным охлаждением. В трансформаторах с естественным масляным охлаждением (М) магнитопровод с обмотками погружают в бак, наполненный тщательно очищенным минеральным (трансформаторным) маслом (рис. 2.19).

Рис. 2.19. Устройство» трехфазного масляного      трансформатора
средней мощности: 1 — термометр; 2 — вы­воды обмотки ВН; 3 — выводы обмотки НН; 4, 6 — пробки для заливки масла;. 5 — указатель уровня масла; 7 — расширитель; 8 — магнитопровод; 9 — обмотка НН; 10 - обмотка ВН; 11 -пробка для спуска масла; 12 — бак для масла; 13 — трубы для охлаждения масла

Трансформаторное масло обладает более высокой теплопроводностью, чем воздух, и хорошо отводит теплоту от обмоток и магнитопровода трансформатора к стенкам бака, имеющего большую площадь охлаждения, чем трансформатор. Погружение трансформатора в бак со специальным маслом обеспечивает также повышение электрической прочности изоляции его обмоток и предотвращает ее увлажнение и потерю изоляционных свойств под влиянием атмосферных воздействий. При правильной эксплуатации масляных трансформаторов, когда температура изоляции в наиболее нагретом месте не превышает 105 °С, трансформатор может служить 20—25 лет. Повышение температуры на 8 °С приводит к сокращению срока службы трансформатора примерно в два раза.

В трансформаторах мощностью 20—30 кВ•А выделяется сравнительно небольшое количество теплоты, поэтому их баки имеют гладкие стенки; у более мощных трансформаторов (20—1800 кВ•А) поверхность охлаждения бака искусственно увеличивают, применяя ребристые или волнистые стенки либо окружая бак системой труб, в которых масло циркулирует за счет концепции. Для повышения интенсивности охлаждения в трансформаторах мощностью более 1800 кВ•А к баку пристраивают навесные или отдельно установленные трубчатые теплообменники (радиаторы), которые с помощью патрубков с фланцами сообщаются с внутренней полостью бака (рис. 2.20,а). В радиаторе происходит усиленная циркуляция масла и интенсивное охлаждение. Масляные трансформаторы типа М применяют для мощностей 10—10000 кВ•А.

Рис. 2.20. Трансформатор большой мощности с навесными радиаторами (а) и установка вентиляторов для обдува радиаторов (б):

1 — навесной   радиатор;   2 — бак   трансформатора;   3 — вывод  обмотки   ВН; 4 — вывод обмотки НН; 5— расширитель; 6— вентилятор; 7 — электродвигатель вентилятора; 8 — фланец для присоединения радиатора к

Трансформаторы мощностью 10000—63000 кВ•А выполняют обычно с дутьем (тип Д). В этом случае теплоотдача с поверхности радиаторов форсируется путем обдува их вентиляторами. Каждый радиатор обдувается двумя вентиляторами (рис. 2.20, б), при этом теплоотдача увеличивается в 1,5 —1,6 раза. В трансформаторах с охлаждением типа ДЦ масло насосом откачивается из бака и прогоняется через навесные или отдельно установленные теплообменники (охладители), обдуваемые воздухом. Охлаждение с принудительной циркуляцией масла применяют при мощностях 16000—250000 кВ•А и выше. При использовании масляноводяного охлаждения нагретое масло проходит через теплообменники, охлаждаемые водой. Циркуляция масла осуществляется за счет естественной конвекции (при охлаждении типа MB) или же с помощью насоса (при охлаждении типа Ц).

Трансформаторы, охлаждаемые негорючим жидким диэлектриком. Трансформаторы с охлаждением типов Н и НД выполняют с герметизированным баком, который заполняют негорючим жидким диэлектриком. Обычно применяют синтетические изоляционные материалы — совтол и др., которые имеют примерно такие же электроизоляционные свойства и теплопроводность, как и трансформаторное масло. Трансформаторы с охлаждением типов Н и НД пожаробезопасны и могут устанавливаться в закрытых помещениях. Их выпускают мощностью 160—2500 кВ•А при напряжении 6 и 10 кВ.

Совтол представляет собой смесь полихлордифенила (совола) с трихлорбензолом, который добавляется для уменьшения вязкости и температуры застывания смеси. При использовании совтола в умеренном климате он содержит 65% полихлордифенила и 35% трихлорбензола; для тропических условий соответственно 90 и 10%. Он дороже трансформаторного масла, токсичен, что требует тщательной герметизации системы охлаждения.

Защита масла от соприкосновения с атмосферным воздухом. Во время работы масло в трансформаторе нагревается и расширяется. При уменьшении нагрузки оно, охлаждаясь, возвращается к первоначальному объему. Поэтому масляные трансформаторы мощностью 25 кВ•А и выше имеют небольшой дополнительный бак-расширитель (рис. 2.21), соединенный с внутренней полостью основного бака. При нагревании трансформатора изменяется объем масла, находящегося в расширителе. Объем его составляет около 10% от объема масла в баке. Применение расширителя позволяет значительно сократить поверхность соприкосновения масла с воздухом, что уменьшает его загрязнение и увлажнение.

Рис. 2.21. Установка расширителя и выхлопной трубы:
1 — маслопровод;  2 — газовое  реле;   3 — кран  для  отсоединения  расширителя; 4 — указатель уровня масла; J — расширитель; б — выхлопная труба;  7 — пробка для заливки  масла;  8 — бак трансформатора;
9 отстойник

Расширители имеют воздухоосушитель, заполненный сорбентом — веществом, поглощающим влагу из воздуха, поступающего в расширитель. При мощности 160 кВ • А и выше на них устанавливают также термосифонный фильтр для непрерывного обезвоживания и очистки масла. Для более надежного предохранения масли от окисления трансформаторы большой мощности выполняют герметизированными с полной изоляцией масла, находящегося в расширителе, от атмосферного воздуха. Это осуществляется с помощью подушки, образующейся из инертного газа (азота) и расположенной между поверхностью масла и гибкой растягивающейся мембраной — азотная защита. Трансформаторы с азотной защитой можно выполнять также и без расширителя.

Арматура и подъемные устройства. При работе трансформатора масло нагревается, разлагается и загрязняется продуктами окисления (стареет), поэтому его периодически очищают или заменяют. Масляные трансформаторы во избежание опасности пожара и взрыва устанавливают на открытых ограждаемых площадках или в специально сооруженных помещениях с огнестойкими стенами, опорами и перекрытиями. Для заливки, отбора пробы, спуска и фильтрации масла масляные трансформаторы снабжают соответствующей арматурой (кранами, вентилями, пробками).

Все трансформаторы имеют различные устройства для их подъема и перемещения: рым-болты, крюки, переставные катки и поворотные тележки.

Устройства для контроля за состоянием масла и системы охлаждения. Чтобы осуществлять контроль за уровнем и температурой масла, масляные трансформаторы имеют указатели уровня и температуры. Указатель уровня обычно устанавливают на расширителе, а указатель температуры — на крышке основного бака. В трансформаторах мощностью до 1000 кВ • А для этой цели используют ртутный термометр, а в трансформаторах большей мощности и в герметизированных трансформаторах — специальный электрический термосигнализатор. Трансформаторы с охлаждением типов Д, ДЦ и НД имеют два термосигнализатора, один из которых служит для измерения температуры верхних слоев масла, а другой — для автоматического управления процессом дутья.

Система автоматики должна обеспечивать: автоматическое включение и отключение системы охлаждения одновременно с включением в сеть и отключением трансформатора, регулирование интенсивности охлаждения в зависимости от нагрузки, включение резервного охладителя взамен вышедшего из строя, ввод резервного источника питания при снижении или исчезновении питания электродвигателей вентиляторов и насосов системы охлаждения и соответствующую сигнализацию о прекращении работы системы охлаждения. Трансформаторы мощностью 10000 кВ•А и выше оборудуют также реле низкого уровня масла, находящегося в расширителе, которое сигнализирует о снижении уровня масла и автоматически отключает трансформатор при недопустимом его уменьшении.

Защита трансформатора от аварий. Для защиты от возможных аварий трансформаторы мощностью более 1000 кВ•А имеют специальные газовые реле, которые устанавливают в трубопроводе между основным баком и расширителем. При значительном выделении взрывоопасных газов, возникающих в результате разложения масла, реле автоматически выключает трансформатор, предупреждая развитие аварии. В этих трансформаторах устанавливают также выхлопную трубу (см. рис. 2.21), закрытую стеклянной мембраной. При внезапном повышении внутреннего давления образовавшиеся газы выдавливают мембрану и выходят в атмосферу, предотвращая деформацию бака.

Чтобы предотвратить появление высокого потенциала на обмотке НН при повреждении изоляции обмотки ВН, в трансформаторах, у которых обмотка НН имеет напряжение до 0,69 кВ, между этой обмоткой и заземленным баком включают пробивной предохранитель, который пробивается при напряжении 1000 В.


МЕСТО ДЛЯ РЕКЛАМЫ II