Андрей Смирнов
Время чтения: ~10 мин.
Просмотров: 0

Силовой трансформатор

Проверка масел

Параметры масел проверяют при помощи анализа следующих физико-химических и электроизоляционных характеристик:

  • Электрической прочности
  • Тангенса угла потерь
  • Влагосодержания
  • Содержания газа
  • Количественного состава механических примесей

Замер влагосодержания производится при помощи реакции влаги, которая находится в масле, с гидритом кислорода. Содержание газа определяется по степени изменения остаточного давления в емкости после заливки в нее пробы исследуемой жидкости. Количество механических примесей определяется путем фильтрации растворенного в бензине масла через бумажный фильтр, который не содержит золы.

Электрическая прочность жидкости измеряется в ходе испытаний на пробой. Для этого используется разрядник 2,5 мм с диаметром электродов 25,4 мм. Полученный результат должен быть не менее 70 кВ, при котором электрическая прочность будет равна не менее 280 кВ/см.

Тангенс угла потерь определяется наличием примесей. В чистой жидкости его значение составляет не более 0,02 % при +90 °C в условиях частоты поля 50 Гц. В окисленном состоянии масла он может быть более 0,2 %.

Конструкция сухого силового трансформатора

Магнитопровод и обмотки есть во всех трансформаторах. Главное отличие между сухими и масляными трансформаторами в системе охлаждения.

  • В сухом трансформаторе нагретый воздух от магнитопровода и катушек движется естественным путем или его «гоняют» специальные вентиляторы.
  • В защитном кожухе сухого трансформатора делают специальные отверстия для лучшей вентиляции. Потому что воздушное охлаждение менее эффективно, чем масляное. Иногда ТС выпускаются в незащищенном исполнении.
  • К изоляции в сухих трансформаторах предъявляются повышенные меры пожарной безопасности. Потому что основная изолирующая среда для устройства – это воздух. А изолирующие свойства у воздуха хуже, чем у масла.

В сухих трансформаторах нет жидкостей. Поэтому обслуживать оборудование не так хлопотно. Кроме того, отсутствие масла в системе охлаждения позволяет устанавливать трансформатор рядом с потребителями электрической энергии.

При каких условиях лучше выбрать трансформатор масляный ТМ или ТМГ?

Выбор между общепромышленными трансформаторами ТМ, ТМГ заключается исключительно в наличии внешнего расширительного бака (компенсация расширения масла за счет контакта с внешней средой) или же обычного герметичного бака (компенсация за счет воздушной или азотной подушки). Цена на силовые трансформаторы ТМГ выше за счет улучшенной системы охлаждения и, соответственно, меньшей трансформаторной пары.

Важно знать! В основу любого условия ложится правильное и профессиональное составление техзадания. Именно исходя из результата суммирования основных пунктов задания, делается вывод относительно покупки необходимого силового оборудования, будет ли это трансформаторная серия ТМ или же ТМГ.
Размер трансформаторной пары — первое основное условие при выборе между ТМ или ТМГ

Последний, за счет отсутствия расширительного бака, так как основной является герметичным, имеет меньшую трансформаторную пару, а как следствие — меньший размер и массу. Может найти свое практическое применение при условиях устройства столбовых подстанций, а также проходных и тупиковых подстанций наземного типа.
Силовые трансформаторы ТМГ цена которых несколько выше, покажут свою полезность при условии обязательного наличия съемных вводов наружной установки. Он имеет съемные НН и ВН вводы наружного характера установки. Вводы располагаются на крышке. Также имеет съемные проходные изоляторы.
Изменение температуры верхних слоев масла внутри герметичного бака происходит по средствам расширительной гильзы, которая, в свою очередь, предусматривает возможность дополнительной установки жидкостного стеклянного градусника в трансформатор. Показатели, снимаемые с последнего, ложатся в основу формирующегося отчета. Если таковые выходят за норму, имеет место срабатывание предохранительного клапана. Снижение давления влечет за собой снижение температуры внутри бака.

Эксплуатация трансформаторного масла

Со временем ресурс антиокислительных присадок в масле заканчивается и оно начинает поглощать и растворять в себе большое количество газов. В стандартных условиях количество кислорода, азота и  углекислоты составляет 0,16 мл, 0,86 мл и 1,2 мл. Если происходит выделение газов, это означает, что у обмотки появились дефекты. Также по наличию газов, растворенных в трансформаторном масле, можно посредством хроматографического анализа выявить дефекты трансформаторов. 

Срок службы масла и трансформатора напрямую не связан. Независимо от срока эксплуатации трансформатора жидкость необходимо ежегодно подвергать очистке, а каждые 5 лет – регенерировать ее. Регенерация масла производится с применением силикагеля на специальных маслорегенерационных установках.

Тем не менее, в современном электротехническом оборудовании предусмотрены некоторые меры, которые продлевают срок службы трансформаторного масла:

  • Установка расширителей с фильтрами для поглощения кислорода, воды и выделяемых газов
  • Периодическая очистка жидкости
  • Непрерывная фильтрация
  • Добавление антиокислительных веществ
  • Предупреждение перегрева масла

Поводом для изъятия масла из эксплуатации может быть его загрязнение веществами, которое привело к изменению характеристик. В этом случае достаточно провести механическую очистку жидкости. Выделяют следующие методы очистки:

  • Фильтрация
  • Адсорбционная обработка
  • Центрифугирование
  • Вакуумная обработка

Устройство трансформатора силового масляного

Рабочая часть масляного силового трансформатора состоит из сердечника и обмоток. А охлаждается трансформатор маслом. Его заливают в специальный бак с крышкой. Сверху на крышке расположены датчики давления и температуры масла, входы и выходы обмоток ВН и НН, регуляторы и переключатели.

Трансформаторы отличаются по конструкции масляного бака. Есть герметичные масляные силовые трансформаторы ТМГ. В них устанавливают бак с гофрированными стенками. Масло заливается в бак в вакууме. Оно не соприкасается с окружающей средой. Масляный силовой трансформатор обычной конструкции имеет на крышке расширитель и газовое реле. При сильном нагреве дополнительный объем масла поступает в расширитель.

Масляная система в состоянии охладить мощный трансформатор. Но масло – это горючая жидкость. Поэтому «начинка» масляного трансформатора спрятана в прочный корпус.

Силовые трансформаторы – это габаритные устройства. Для удобного ремонта и установки их комплектуют дополнительными устройствами. Например, колесиками или дополнительными датчиками.

Устройство силового трансформатора сухого и масляного

Любой трансформатор состоит их магнитопровода, обмоток, системы охлаждения, регулирующих и контролирующих устройств.

Обмотки намотаны на сердечник из специальной электротехнической стали.

Сердечники бывают стержневые, броневые и тороидальные. В трансформаторах стержневого типа обмотка наматывается на весь сердечник. Поэтому вы видите только верхнюю и нижнюю части электромагнитного стержня. Если сердечник броневой – то обмотка почти полностью скрыта внутри сердечника. Тороидальный сердечник – это тот же стержень, но замкнутый в кольцо. Отец трансформатора Фарадей именно с помощью тороидальной катушки открыл электромагнитную индукцию.

Без системы охлаждения силовой трансформатор работать не может. Потому что под нагрузкой нагревается рабочая часть устройства – сердечник и обмотка на нем. Охлаждается трансформатор воздухом или маслом. Соответственно по способу охлаждения выделяют типы силовых трансформаторов: сухие и масляные.

Регулирует работу устройства специалист. Для этого на силовом трансформаторе производитель устанавливает реле и различные переключатели. Некоторые модели трансформаторов можно регулировать под нагрузкой, другие – только в выключенном состоянии.

Контролирует работу трансформатора инженер-электрик. Он следит за показателями датчиков температуры и давления внутри трансформатора.

Трансформаторы с масляным охлаждением

Масляное охлаждение бывает:

естественное;

естественное с дутьем;

принудительное – с направленным движением масла;

принудительное с дутьем;

принудительное масляно-водяное.

Естественное масляное охлаждение

В таком трансформаторе обмотки погружены в масляный бак. Все тепло от магнитопровода и обмоток передается маслу. Оно течет по баку и радиаторным трубам и отдает тепло в окружающий воздух.

Чтобы трансформатор охлаждался интенсивнее, производители делают стенки бака гофрированными, добавляют в конструкцию трубы или радиаторы. Системой естественного масляного охлаждения комплектуются трансформаторы мощностью до 16000 кВА. Маркируют такие трансформаторы буквой «М».

Естественное масляное охлаждение с дутьем

При таком типе охлаждения на охладители и радиаторы трансформатора устанавливают вентилятор. Он забирает холодный воздух снизу и обдувает им нагретую часть трансформатора. При этом многие модели снабжены датчиком автоматического отключения дутья, когда нагрузка на трансформатор небольшая. Это тип дает достаточно интенсивное охлаждение, поэтому применяется для оборудования мощностью до 80000 кВА. Обозначаются такие трансформаторы буквами МД.

Принудительное охлаждение с дутьем

Эта система способна эффективно охлаждать оборудование мощностью 63000 кВА и выше. Она представляет собой охладитель – это тонкие трубки, в которые масло загоняет специальный насос. А снаружи на трубки дует вентилятор. Монтируют такую систему на одном фундаменте с трансформатором или на отдельном – рядом с баком. При маркировке трансформаторы с таким типом охлаждения обозначают «ДЦ». 

Схема охладителя системы ДЦ

1 – бак трансформатора, 2 – электронасос, 3 – адсорбный фильтр, 4 – охладитель, 5 – вентиляторы обдува

Принудительное масляно-водяное охлаждение

Масляно-водяное охлаждение имеет то же устройство, что и принудительное масляное с дутьем. Но охладитель состоит из трубок с водой, а между ними движется масло. Вода и масло в системе охладителя не смешиваются благодаря разнице в давлении – давление масла должно быть минимум на 0,02 Мпа больше.

Мы перечислили основные виды охлаждения в трансформаторе от простых до наиболее эффективных. Выбор типа охлаждения напрямую зависит от мощности трансформатора, термостойкости изоляции и нагрузок. Если у вас есть сомнения по поводу выбора системы охлаждения, мы рекомендуем обращаться непосредственно к производителю или к его официальному дистрибьютеру в вашем регионе.

Марки трансформаторных масел

В России и странах СНГ наиболее популярны отечественные трансформаторные масла. Рассмотрим наиболее востребованные продукты: Т-1500У, ГК, ВГ, ТСП, ТКП, АГК и МВТ. Из зарубежных масел можно выделить продукцию концернов Mobil и Shell.

Отечественные трансформаторные масла

Масло Т-1500У отличается хорошей устойчивостью к окислению и газостойкостью, но не отвечает требованиям зарубежного оборудования по этим параметрам. Жидкость содержит не более 0,3 % серы. Применяется масло в электрооборудовании до 500 кВ, которое не требует дополнительных условий. После изучения свойств масла его можно применять в аппаратах до 750 кВ.

Масло ГК изготавливается методами каталитической депарафинизации и гидрокрегинга. Его производят из сернистых парафинистых нефтей. Отличительной особенностью жидкости является очень низкое содержание ароматических углеводородов и сернистых соединений. Масло имеет хорошие диэлектрические свойства, высокие антиокислительные свойства и . Материал применяется в электрооборудовании напряжением до 1150 кВ. 

Масло ВГ изготавливается посредством гидрокаталитических процессов из парафинистых нефтей. В составе содержит антиокислительную присадку ионол. Оно отличается высокой устойчивостью к окислению и обладает высокими диэлектрическими свойствами. Применяется в аппаратах высших классов напряжений.

Масло ТСП изготавливают из западносибирских нефтей путем низкотемпературной депарафинизации и селективной очистки. По сравнению с подобными материалами его можно охарактеризовать как некачественное. Масло отличается высоким содержанием сернистых соединений (до 0,6 %), малой устойчивостью к окислению, высокими диэлектрическими потерями, несовместимостью с некоторыми конструкционными материалами. Из плюсов можно выделить хорошую стойкость к воздействию электрического поля высокого напряжения. Используется в основном в аппаратах до 220 кВ включительно.

Масло ТКп производится из малосернистой нафтеновой нефти путем кислотно-щелочной очистки и контактной доочистки. В своем составе содержит присадку ионол. Применяется в оборудовании до 500 кВ включительно.

Масло АГК изготавливается посредством гидрокаталитических процессов из парафинистых нефтей. Оно отличается низкой температурой застывания и малой вязкостью при отрицательных температурах. Применяют данную жидкость преимущественно в северных широтах в оборудовании высших классов напряжения.

Масло МВТ это специальная жидкость, которая обладает малой вязкостью при высоких и низких температурах, низкой температурой застывания и низкой температурой вспышки. В основном его применяют в трансформаторах арктического исполнения и масляных выключателях в северных широтах.

Зарубежные трансформаторные масла

Масло Mobil Mobilect 44 N предназначено для масляных выключателей, трансформаторов и другого электротехнического оборудования любых классов напряжения кроме измерительных трансформаторов и вводов.. Оно производится из нафтеновых нефтей. Жидкость отличается малым содержанием парафинов и серы. Добавление электрически нейтральных присадок придает ей отличные низкотемпературные и антиокислительные свойства.

Трансформаторные масла Shell Diala изготавливаются из нефтяных фракций. Они могут быть ингибированными и неигнибированными. Жидкости отличаются высокими эксплуатационными свойствами и надежностью в течение длительного срока службы.

Виды масляных трансформаторов и сферы их применения

Номенклатурное подразделение трансформаторов с масляным охлаждением делится на следующие актуальные к применению типы:
• общепромышленные трансформаторы;
Сюда относятся серии: TM, TMГ, TMГСО, TMЗ, TMФ, TMБ, TMЭ, TMН. Используются в целях электроснабжения населения по средствам оборудования соответствующих проходных и тупиковых подстанций.
• ЖД трансформаторы;
Серийная линейка состоит из: TMЖ, ОМЖ, ОДЦЭР, ОНДЦЭ, ОДЦЭ. Используются для преобразования электроэнергии в железнодорожных сетях: освещение, управление блоками световых предупредительных сигналов, а также другими блоками управления и безопасности.
• трансформаторы для нефтяной промышленности;
Серии: TMПН и TMПНГ. Класс напряжения равняется трем кВ и десяти кВ соответственно. Обе серии используются для питания глубинных погружных добывающих насосов.
• измерительный трансформатор напряжения;
Серии: НТМ, НТАМИ, НОМИ. Назначение — управление электрическими сетями. Осуществление потенциального контроля за объемом потребляемой электроэнергии.
• однофазный статический индуктивный преобразователь.
Серии: ОМП. Назначение – запитывания однофазных потребителей в системах катодной защиты электросетей.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации