Galios transformatoriai - įrenginys ir veikimo principas

Pervežant elektrą dideliais atstumais, nuostoliams mažinti naudojamas transformacijos principas. Tam generatorių pagaminta elektros energija tiekiama į transformatorinę. Tai padidina įtampos, patenkančios į elektros liniją, amplitudę.

Kitas perdavimo linijos galas yra prijungtas prie nuotolinės pastotės įvesties. Ant jo sumažinama įtampa, kad elektros energija būtų paskirstyta tarp vartotojų.

Abiejose pastotėse transformuojant didelės galios elektros energiją naudojami specialūs maitinimo įtaisai:

1. transformatoriai;

2. autotransformatoriai.

Jie turi daug bendrų bruožų ir savybių, tačiau skiriasi tam tikrais veikimo principais. Šiame straipsnyje aprašomi tik pirmieji modeliai, kai elektros energija tarp atskirų ritių perduodama dėl elektromagnetinės indukcijos. Šiuo atveju srovės ir įtampos harmonikos, kurių amplitudė skiriasi, išsaugo virpesių dažnį.

Transformatoriai naudojami žemos įtampos kintamajai srovei paversti aukštesne įtampa (didinami transformatoriai) arba aukštesnei įtampai žemesne (žemyniniai transformatoriai). Labiausiai paplitę galios transformatoriai, skirti bendram naudojimui perdavimo linijoms ir skirstomiesiems tinklams. Galios transformatoriai daugeliu atvejų gaminami kaip trifaziai srovės transformatoriai.

Įrenginio charakteristikos

Elektros energijos transformatoriai įrengiami iš anksto paruoštose stacionariose aikštelėse su tvirtais pamatais. Gali būti sumontuoti takeliai ir ritinėliai, kuriuos galima pastatyti ant žemės.

Bendras vieno iš daugelio galios transformatorių tipų, veikiančių su 110/10 kV įtampos sistemomis ir kurių bendra galia 10 MVA, vaizdas parodytas žemiau esančiame paveikslėlyje.

Kai kurie atskiri jo konstrukcijos elementai yra pažymėti parašais. Išsamiau pagrindinių dalių išdėstymas ir jų tarpusavio išdėstymas parodytas brėžinyje.

Transformatoriaus elektros įranga patalpinta metaliniame korpuse, pagamintame sandaraus bako su dangteliu pavidalu. Jis pripildytas specialios klasės transformatorinės alyvos, kuri pasižymi didelėmis dielektrinėmis savybėmis ir tuo pačiu yra naudojama šilumai pašalinti iš dalių, kurias veikia didelės srovės apkrovos.

Talpyklos viduje sumontuota šerdis 9, ant kurios dedamos apvijos su žemos įtampos apvijomis 11 ir aukštąja įtampa 10. Transformatoriaus priekinė sienelė yra 8. Aukštos įtampos apvijos gnybtai prijungti prie įvadų, einančių per porcelianinius izoliatorius. 2.

Žemos įtampos apvijos apvijos taip pat yra prijungtos prie laidų, einančių per izoliatorius 3.Dangtis tvirtinamas prie bako viršutinio krašto, o tarp jų yra guminė tarpinė, kad alyva nepatektų į jungtį tarp bako ir dangčio. Talpyklos sienelėje išgręžtos dvi eilės skylių, į jas suvirinti plonasieniai vamzdžiai 7, kuriais teka alyva.

Ant dangtelio yra rankenėlė 1. Sukdami ją galite perjungti aukštos įtampos ritės apsisukimus, kad būtų galima reguliuoti įtampą esant apkrovai. Prie dangtelio privirinami spaustukai, ant kurių sumontuotas bakas 5, vadinamas plėtikliu.

Jame yra indikatorius 4 su stikliniu vamzdeliu, skirtas alyvos lygiui stebėti, ir kamštį su filtru 6, skirtą ryšiui su aplinkiniu oru. .

Kai teka didelės srovės, transformatoriaus apvijas veikia jėgos, linkusios jas deformuoti. Siekiant padidinti apvijų stiprumą, jie suvynioti ant izoliacinių cilindrų. Jei kvadratinė juostelė dedama į apskritimą, apskritimo plotas nėra visiškai išnaudojamas. Todėl transformatorių strypai gaminami laiptuoto skerspjūvio, surenkant iš skirtingo pločio lakštų.

Transformatoriaus hidraulinė schema

Paveikslėlyje parodyta supaprastinta kompozicija ir pagrindinių jos elementų sąveika.

Alyvos užpildymui / išleidimui naudojami specialūs vožtuvai ir varžtas, o bako apačioje esantis uždarymo vožtuvas skirtas paimti alyvos mėginius ir atlikti cheminę analizę.

Aušinimo principai

Galios transformatorius turi dvi alyvos cirkuliacijos grandines:

1. išorinis;

2. vidinis.

Pirmąją grandinę vaizduoja radiatorius, susidedantis iš viršutinių ir apatinių kolektorių, sujungtų metalinių vamzdžių sistema. Per jas praeina įkaitinta alyva, kuri, būdama šaltnešio linijose, atvėsta ir grįžta į baką.

Alyvos cirkuliacija bake gali būti atliekama:

• natūraliu būdu;

• priverstinis dėl slėgio sukūrimo sistemoje siurbliais.

Dažnai bako paviršius padidinamas sukuriant bangas - specialias metalines plokštes, kurios pagerina šilumos perdavimą tarp alyvos ir supančios atmosferos.

Šilumos tiekimas iš radiatoriaus į atmosferą gali būti atliekamas pučiant sistemą ventiliatoriais arba be jų dėl laisvos oro konvekcijos. Priverstinis oro srautas efektyviai padidina šilumos pašalinimą iš įrangos, tačiau padidina energijos sąnaudas sistemai valdyti. Jie gali sumažinti transformatoriaus apkrova iki 25 proc.

Šiuolaikinių didelės galios transformatorių išskiriama šiluminė energija pasiekia milžiniškas vertes. Jos dydį galima sieti su tuo, kad dabar jos lėšomis pradėti įgyvendinti gamybinių pastatų, esančių šalia nuolat veikiančių transformatorių, šildymo projektai. Jie palaiko optimalias įrangos veikimo sąlygas net ir žiemą.

Alyvos lygio valdymas transformatoriuje

Patikimas transformatoriaus veikimas labai priklauso nuo alyvos, kuria užpildytas jo bakas, kokybės. Eksploatuojant išskiriamos dvi izoliacinės alyvos rūšys: gryna sausa alyva, kuri pilama į baką, ir darbinė alyva, kuri yra bake transformatoriaus veikimo metu.

Transformatoriaus alyvos specifikacija lemia jos klampumą, rūgštingumą, stabilumą, pelenus, mechaninių priemaišų kiekį, pliūpsnio temperatūrą, stingimo temperatūrą, skaidrumą.

Bet kokios nenormalios transformatoriaus veikimo sąlygos iš karto įtakoja alyvos kokybę, todėl jos valdymas yra labai svarbus transformatorių eksploatacijoje. Bendraudamas su oru, aliejus drėkinamas ir oksiduojamas. Drėgmę iš aliejaus galima pašalinti valant centrifuga arba filtravimo presu.

Rūgštumą ir kitus techninių savybių pažeidimus galima pašalinti tik regeneruojant alyvą specialiuose įrenginiuose.

Vidiniai transformatoriaus gedimai, tokie kaip apvijų defektai, izoliacijos gedimas, vietinis šildymas ar „gaisras geležyje“ ir kt., lemia alyvos kokybės pokyčius.

Alyva nuolat cirkuliuoja bake. Jo temperatūra priklauso nuo viso komplekso įtakojančių veiksnių. Todėl jo tūris nuolat kinta, tačiau išlaikomas tam tikrose ribose. Alyvos tūrio nuokrypiams kompensuoti naudojamas išsiplėtimo bakas. Jame patogu stebėti esamą lygį.

Tam naudojamas alyvos indikatorius. Paprasčiausi prietaisai yra pagaminti pagal ryšių indų su skaidria sienele schemą, iš anksto surūšiuotų tūrio vienetais.

Norint stebėti veikimą, pakanka prijungti tokį manometrą lygiagrečiai su išsiplėtimo baku. Praktikoje yra ir kitų alyvos rodiklių, kurie skiriasi nuo šio veikimo principo.

Apsauga nuo drėgmės įsiskverbimo

Kadangi viršutinė išsiplėtimo bako dalis liečiasi su atmosfera, joje sumontuotas oro džiovintuvas, kuris neleidžia drėgmei prasiskverbti į alyvą ir mažina jos dielektrines savybes.

Apsauga nuo vidinių pažeidimų

Tai svarbus alyvos sistemos elementas dujų relė… Jis montuojamas vamzdyno, jungiančio pagrindinį transformatoriaus baką su plėtimosi baku, viduje. Todėl visos dujos, išsiskiriančios kaitinant alyvą ir organinę izoliaciją, praeina per indą su jautriu dujų relės elementu.

Šis jutiklis yra nustatytas nuo veikimo labai mažam, leistinam dujų susidarymui, bet suveikia, kai padidėja dviem etapais:

1. Pasiekus nustatytos pirmosios reikšmės reikšmę, duoti šviesos / garso įspėjamąjį signalą aptarnaujančiam personalui apie gedimą;

2. išjungti galios pertraukiklius visose transformatoriaus pusėse, kad atlaisvintų įtampą esant stipriam dujų susidarymui, o tai rodo galingų alyvos ir organinės izoliacijos skilimo procesų pradžią, kurie prasideda trumpaisiais jungimais bako viduje.

Papildoma dujų relės funkcija yra stebėti alyvos lygį transformatoriaus bake. Kai jis nukrenta iki kritinės vertės, apsauga nuo dujų gali veikti priklausomai nuo nustatymo:

• tik signalas;

• išjungti signalu.

Apsauga nuo avarinio slėgio padidėjimo bako viduje

Drenažo vamzdis sumontuotas ant transformatoriaus dangtelio taip, kad jo apatinis galas susisiektų su rezervuaro talpa, o alyva teka viduje iki lygio plėtinyje. Viršutinė vamzdžio dalis pakyla virš plėtiklio ir šiek tiek sulenkta atsitraukia į šoną.Jo galas hermetiškai uždarytas apsaugine stikline membrana, kuri lūžta avarinio slėgio padidėjimo atveju dėl neapibrėžto įkaitimo.

Kitas tokios apsaugos dizainas pagrįstas vožtuvų elementų, kurie atsidaro, kai slėgis padidėja, ir užsidaro, kai jie atleidžiami, montavimu.

Kitas tipas yra sifono apsauga. Jis pagrįstas greitu sparnų suspaudimu staigiai padidėjus dujoms. Dėl to spyna, laikanti rodyklę, kuri įprastoje padėtyje yra veikiama suspaustos spyruoklės, yra numušta. Išleista rodyklė sulaužo stiklo membraną ir taip sumažina slėgį.

Galios transformatoriaus prijungimo schema

Bako korpuso viduje yra:

• skeletas su viršutine ir apatine sija;

• magnetinė grandinė;

• aukštos ir žemos įtampos ritės;

• vingiuojančių šakų reguliavimas;

• žemos ir aukštos įtampos čiaupai

• aukštos ir žemos įtampos įvorių apačia.

Rėmas kartu su sijomis yra skirtas mechaniškai pritvirtinti visus komponentus.

Interjero dizainas

Magnetinė grandinė padeda sumažinti magnetinio srauto, praeinančio per rites, nuostolius. Jis pagamintas iš elektrotechninio plieno, naudojant laminuotą metodą.

Apkrovos srovė teka transformatoriaus fazinėmis apvijomis. Kaip medžiagas jų gamybai pasirenkami metalai: varis arba aliuminis su apvalia arba stačiakampe sekcija. Posūkiams izoliuoti naudojamas specialių firmų kabelių popierius arba medvilniniai siūlai.

Koncentrinėse apvijose, naudojamose galios transformatoriuose, žemos įtampos (LV) apvija dažniausiai dedama ant šerdies, kurią išorėje supa aukštos įtampos (HV) apvija.Toks apvijų išdėstymas, pirma, leidžia perkelti aukštos įtampos apviją iš šerdies, antra, tai palengvina prieigą prie aukštos įtampos apvijų remonto metu.

Siekiant geresnio gyvatukų aušinimo, tarp jų paliekami kanalai, suformuoti iš izoliuojančių tarpiklių ir tarpiklių tarp gyvatukų. Alyva cirkuliuoja šiais kanalais, kurie kaitinant pakyla ir leidžiasi bako vamzdžiais, kuriuose yra aušinami.

Koncentrinės ritės yra suvyniotos į cilindrus, esančius vienas kito viduje. Aukštos įtampos pusei sukuriama ištisinė arba daugiasluoksnė apvija, o žemos – spiralinė ir cilindrinė apvija.

LV apvija dedama arčiau strypo: taip lengviau pasidaryti jos izoliacijos sluoksnį. Tada ant jo montuojamas specialus cilindras, užtikrinantis izoliaciją tarp aukštos ir žemos įtampos pusių, o ant jo montuojama HV apvija.

Aprašytas montavimo būdas parodytas kairėje žemiau esančio paveikslėlio pusėje su koncentriniu transformatoriaus strypo apvijų išdėstymu.

Dešinėje paveikslo pusėje parodyta, kaip dedamos alternatyvios apvijos, atskirtos izoliaciniu sluoksniu.

Siekiant padidinti apvijų izoliacijos elektrinį ir mechaninį stiprumą, jų paviršius impregnuojamas specialios rūšies gliftaliniu laku.

Norėdami sujungti apvijas vienoje įtampos pusėje, naudojamos šios grandinės:

• žvaigždės;

• trikampis;

• zigzagas.

Tokiu atveju kiekvienos ritės galai pažymėti lotyniškos abėcėlės raidėmis, kaip parodyta lentelėje.

Transformatoriaus tipas Apvijos pusė Žema įtampa Vidutinė įtampa Aukšta įtampa Pradžios galo nulinė Pradžios galo neutrali Pradžios galo neutrali Vienfazis a x — Prie Ht — A x — Dvi apvijos trijų fazių a NS 0 — — — A x 0 b Y B Y su G ° C Z Trys apvijos trys fazės a x At Ht A x b Y 0 YT 0 B Y 0 ° С Z Ht ° С Z

Apvijų gnybtai yra prijungti prie atitinkamų žemyn laidų, kurie yra sumontuoti ant įvorės izoliatoriaus varžtų, esančių ant transformatoriaus bako dangčio.

Norint realizuoti galimybę reguliuoti išėjimo įtampos vertę, ant apvijų daromos šakos. Vienas iš valdymo šakų variantų parodytas diagramoje.

Įtampos reguliavimo sistema suprojektuota taip, kad būtų galima keisti vardinę vertę ± 5 %. Norėdami tai padaryti, atlikite penkis veiksmus po 2,5%.

Didelės galios galios transformatoriams reguliavimas paprastai sukuriamas ant aukštos įtampos apvijos. Tai supaprastina čiaupo jungiklio konstrukciją ir leidžia pagerinti išvesties charakteristikų tikslumą, suteikiant daugiau apsisukimų toje pusėje.

Daugiasluoksnėse cilindrinėse ritėse reguliavimo šakos yra pagamintos sluoksnio išorėje ritės gale ir yra simetriškai tame pačiame aukštyje jungo atžvilgiu.

Individualiems transformatorių projektams atšakos daromos vidurinėje dalyje. Naudojant atvirkštinę grandinę, viena pusė apvijos atliekama su dešine, o kita su kairiąja.

Čiaupams perjungti naudojamas trifazis jungiklis.

Jame yra fiksuotų kontaktų sistema, kuri yra sujungta su ritių šakomis, ir kilnojamųjų, kurie perjungia grandinę, sukuriant skirtingas elektros grandines su fiksuotais kontaktais.

Jei šakos padarytos netoli nulinio taško, tada vienas jungiklis valdo visų trijų fazių veikimą vienu metu. Tai galima padaryti, nes įtampa tarp atskirų jungiklio dalių neviršija 10% tiesinės vertės.

Kai čiaupai daromi vidurinėje apvijos dalyje, tada kiekvienai fazei naudojamas atskiras jungiklis.

Išėjimo įtampos reguliavimo metodai

Yra dviejų tipų jungikliai, leidžiantys pakeisti kiekvienos ritės apsisukimų skaičių:

1. su apkrovos sumažinimu;

2. esant apkrovai.

Pirmasis metodas trunka ilgiau ir nėra populiarus.

Apkrovos perjungimas leidžia lengviau valdyti elektros tinklus, tiekiant nepertraukiamą maitinimą prijungtiems vartotojams. Tačiau norėdami tai padaryti, turite turėti sudėtingą jungiklio dizainą, kuriame yra papildomų funkcijų:

• perėjimų tarp atšakų atlikimas nenutraukiant apkrovos srovių, perjungimo metu sujungiant du gretimus kontaktus;

• apribojant trumpojo jungimo srovę apvijos viduje tarp prijungtų čiaupų juos vienu metu įjungiant.

Techninis šių problemų sprendimas – nuotoliniu būdu valdomų perjungimo įrenginių sukūrimas, naudojant srovę ribojančius reaktorius ir rezistorius.

Straipsnio pradžioje parodytoje nuotraukoje galios transformatorius naudoja automatinį išėjimo įtampos reguliavimą esant apkrovai, sukuriant AVR konstrukciją, kuri sujungia relės grandinę elektros varikliui valdyti su pavara ir kontaktoriais.

Veikimo principas ir režimai

Galios transformatoriaus veikimas grindžiamas tais pačiais dėsniais kaip ir įprastinio:

• Elektros srovė, einanti per įvesties ritę su laike kintančia virpesių harmonika, sukelia magnetinės grandinės viduje besikeičiantį magnetinį lauką.

• Kintantis magnetinis srautas, prasiskverbiantis į antrosios ritės posūkius, juose sukelia EML.

Veikimo režimai

Eksploatacijos ir bandymo metu galios transformatorius gali būti darbiniu arba avariniu režimu.

Veikimo režimas sukurtas prijungus įtampos šaltinį prie pirminės apvijos ir apkrovą prie antrinės. Šiuo atveju srovės vertė apvijose neturėtų viršyti apskaičiuotų leistinų verčių. Šiuo režimu galios transformatorius turi maitinti visus prie jo prijungtus vartotojus ilgą laiką ir patikimai.

Darbo režimo variantas yra tuščiosios eigos ir trumpojo jungimo bandymai, skirti patikrinti elektrines charakteristikas.

Tuščioji apkrova, atsirandanti atidarius antrinę grandinę, kad būtų nutrauktas srovės srautas joje. Jis naudojamas nustatyti:

• Efektyvumas;

• transformacijos koeficientas;

• plieno nuostoliai dėl šerdies įmagnetinimo.

Trumpojo jungimo bandymas sukuriamas trumpai sujungiant antrinės apvijos gnybtus, tačiau transformatoriaus įėjimo įtampoje yra nepakankamai įvertinta įtampa, galinti sukurti antrinę vardinę srovę, jos neviršijant.Šis metodas naudojamas vario nuostoliams nustatyti.

Į avarinius režimus transformatorius apima bet kokius jo veikimo pažeidimus, dėl kurių veikimo parametrai nukrypsta nuo leistinų verčių ribų. Trumpasis jungimas apvijų viduje laikomas ypač pavojingu.

Avariniai režimai sukelia elektros įrenginių gaisrus ir negrįžtamus padarinius. Jie gali padaryti didžiulę žalą elektros sistemai.

Todėl, siekiant užkirsti kelią tokioms situacijoms, visuose galios transformatoriuose yra įrengti automatiniai, apsauginiai ir signaliniai įtaisai, skirti palaikyti normalią pirminės kilpos veikimą ir gedimo atveju ją greitai atjungti iš visų pusių.