Виды охлаждения трансформаторов. Виды охлаждения силовых масляных трансформаторов

Виды охлаждения силового трансформатора – Вместе мастерим

Виды охлаждения трансформаторов. Виды охлаждения силовых масляных трансформаторов

Коэффициент полезного действия современных трансформаторов может составлять 95% и более. Тем не менее, перегрев оборудования приводит к потерям мощности и выходу его из строя.

Следовательно, мощные аппараты необходимо оборудовать соответствующим трансформатору типом системы охлаждения. Существует два основных типа таких систем — воздушная и масляная, а также несколько их модификаций.

Воздушная система охлаждения силового трансформатора

Естественное охлаждение трансформаторного оборудования воздухом производится путем его конвекции и неполной передачи тепловой энергии окружающей атмосфере. Подобные трансформаторы называются «сухими» и имеют несколько типов исполнения кожуха со своей маркировкой:

  • открытое (С),
  • защищенное (СЗ),
  • герметизированное (СГ).

Помимо естественного воздушного охлаждения возможна также принудительная система охлаждения сухих трансформаторов.

Данная технология работает посредством дутья воздуха вентиляторами и имеет обозначение СД. Такие аппараты устанавливаются в тех жилых и промышленных помещениях, где использование масляных образцов запрещено из-за горючести охладителя.

Класс термостойкости изоляции напрямую влияет на допустимую разницу между температурой обмотки трансформатора и температурой окружающего охладителя. Это значение установлено ГОСТом 11677-85 и соответствует следующей таблице:

Класс термостойкостиПревышение температуры
А60 о C
В75 о C
С80 о C
F100 о C
H125 о C

Осуществляемая воздухом система охлаждения силового трансформатора малоэффективна и применяется для трансформаторного оборудования малой и средней мощности – до 1600 кВ*А при номинальном напряжении до 15 кВ, а также при постоянной пониженной температуре или на временных площадках.

Однако для создания изоляции повышенной термостойкости все чаще стали применяться кремнийорганические (эпоксидные) компаунды. Эта технология позволяет выпускать сухие силовые трансформаторы с номинальной мощностью до 15МВ*А при том же напряжении.

При соответствующем обосновании такое оборудование может эксплуатироваться на электростанциях.

Масляная система охлаждения трансформаторов

Данная технология распространена в нашей стране в силу надежности, приемлемого срока эксплуатации и относительной дешевизны. Маслонаполненные трансформаторы без дутья воздуха и с естественной конвекцией масла применяются в устройстве распределительных систем — на подстанциях.

Подобный вид охлаждения подходит для силовых трансформаторов с номинальной мощностью до 16МВ*А и маркируется как М.

Тепло, выделяемое магнитопроводом, обмоткой и другими рабочими элементами устройства, передается охладителю — трансформаторному маслу. Оно циркулирует по системе кожух – бак охладителя и охлаждается воздухом атмосферы посредством ребер радиатора.

Эксплуатация масляных систем охлаждения трансформаторов имеет некоторые особенности. Например, персонал, обслуживающий данный агрегат, обязан посещать его с определенной периодичностью и производить отбор газа, а также следить за уровнем масла. Эти действия позволяют определять техническое состояние трансформатора.

Кроме того, герметичность конструкции – важный фактор. Любые подтеки должны влечь за собой ремонт устройства.

Более серьезные аппараты с повышенной мощностью имеют несколько модификаций систем охлаждения со своей маркировкой:

  • масляное естественное (М);
  • с естественной циркуляцией охладителя и дутьем воздуха (МД);
  • с принудительной циркуляцией масла по системе с дутьем (ДЦ);
  • с направленным масляным потоком (НДЦ);
  • масляно-водяная система охлаждения с принудительной циркуляцией (Ц);
  • с направленным потоком охладителя и масляно-водяной системой (НЦ);
  • с дистиллированной водой в качестве охлаждающей жидкости (Н).

Крупные подстанции, помимо естественной конвекции масла, дополняются автоматическим обдувом воздуха, включающимся при достижении температурой заданного значения.

Здесь вентиляторы помещаются в навесных радиаторах и обдувают их верхнюю часть. Такие аппараты могут работать и без дутья при пониженных нагрузках, если температура охладителя не превышает 55 о С.

При высоких нагрузках усовершенствованная конструкция трансформатора МД обеспечивает повышенный уровень надежности системы. Мощность аппаратов, оборудованных подобным охлаждением, доходит до 80МВ*А.

Подобные устройства оборудуются электронасосами, встроенными в маслопровод и обеспечивающими непрерывную циркуляцию охлаждающей жидкости через трубы радиаторов. Последние же обдуваются воздухом посредством внешних вентиляторов.

Трансформаторы ДЦ отличаются компактными габаритами при повышенной мощности. Обусловлено это скоростью циркуляции масла, интенсивному и беспрерывному дутью вентиляторов, а также большей площади охлаждаемой поверхности, что увеличивает теплоотдачу охладителя.

Кроме того, конструктивные особенности трансформаторов ДЦ позволяют изменить традиционное устройство агрегата: масляный бак и аппарат охладителя могут устанавливаться раздельно, соединяясь маслопроводом.

Направленный поток охлаждающей жидкости – масла – повышает эффективность системы охлаждения, соответственно увеличивая номинальную мощность силового трансформатора, не изменяя его габариты. Обозначение данных аппаратов – НДЦ.

МАСЛЯНО-ВОДЯНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Повышенная мощность от 160МВ*А означает и повышенную теплоотдачу рабочих элементов трансформатора типа Ц. Такие устройства оборудуются масляно-водяной системой охлаждения, где по трубам охлаждающих радиаторов, помимо масла, циркулирует и вода.

Она принудительно движется по трубам охлаждающего устройства, погруженным в охлаждаемую среду – масло. На входе в охладитель смонтированы температурные датчики, обеспечивающие получение показаний температуры, допустимое значение которой – не более 70 о С.

Независимо от поданной нагрузки и рабочей температуры, масляно-водяная система охлаждения трансформатора обеспечена непрерывной работой всех охлаждающих устройств. Их включение происходит автоматически вместе с подачей напряжения на агрегат.

Если таких устройств несколько, порядок и количество их одновременной работы напрямую зависит от температуры охлаждающей жидкости – масла, а также от величины нагрузки на трансформатор.

Подобные агрегаты обозначаются НЦ и являются одной из максимально эффективных систем. Однако сложная конструкция, обслуживание и эксплуатация обуславливают их применение на электростанциях. Такие аппараты могут иметь мощность уже от 630МВ*А.

Источник: https://vmeste-masterim.ru/vidy-ohlazhdenija-silovogo-transformatora.html

Виды трансформаторов. Где и для чего применяются?

Виды охлаждения трансформаторов. Виды охлаждения силовых масляных трансформаторов

Здравствуйте, дорогие друзья! Сегодня поговорим про виды трансформаторов, рассмотрим их общее устройство и принцип работы, узнаем где применяются. И так…

В энергетике и электротехнике постоянно требуется преобразование тока из одного состояния в другое.

В этих процессах активно участвуют различные виды трансформаторов, представляющие собой электромагнитные статические устройства, без каких-либо подвижных частей.

В основе их действия лежит электромагнитная индукция, посредством которой переменный ток одного напряжения преобразуется в переменный ток другого напряжения. При этом частота остается неизменной, а потери мощности совсем незначительные.

Общее устройство и принцип работы

Каждый трансформатор оборудуется двумя или более обмотками, индуктивно связанными между собой. Они могут быть проволочными или ленточными, покрытыми изоляционным слоем. Обмотки наматываются на сердечник, он же магнитопровод, выполненный из мягких ферромагнитных материалов. При наличии одной обмотки, такое устройство называется автотрансформатором.

Принцип действия трансформатора довольно простой и понятный. На первичную обмотку устройства подается переменное напряжение, что приводит к течению в ней переменного тока. Этот переменный ток, в свою очередь, вызывает создание в магнитопроводе переменного магнитного потока.

Под его воздействием в первичной и вторичной обмотках происходит наведение переменной электродвижущей силы (ЭДС). Когда вторичная обмотка замыкается на нагрузку, по ней также начинает течь переменный ток. Этот ток во вторичной системе отличается собственными параметрами.

У него индивидуальные показатели тока и напряжения, количество фаз, частота и форма кривой напряжения.

В конструкцию простейшего силового трансформатора входит магнитопровод, изготавливаемый из ферромагнитных материалов, преимущественно из листовой электротехнической стали. На стержнях магнитопровода – сердечника располагаются первичная и вторичная обмотки. Первичная обмотка соединяется с источником переменного тока, а вторичная подключается к потребителю.

Типы трансформаторов

В соответствии со своими параметрами и характеристиками, все виды трансформаторов разделяются:

  • По количеству фаз могут быть одно- или трехфазными
  • В соответствии с числом обмоток, трансформаторы бывают двух- или трехобмоточными, а также двух- или трехобмоточными с расщепленной обмоткой
  • По типу изоляции – сухие (С) и масляные (М) или с негорючим заполнением (Н)
  • По видам охлаждения – с естественным масляным охлаждением (М), с масляным охлаждением и воздушным дутьем (Д), принудительная циркуляция масляного охлаждения (Ц), сухие трансформаторы с воздушным охлаждением (С). Кроме того, существуют устройства без расширителей, для защиты которых используется азотная подушка.

Среди многообразных трансформаторных устройств чаще всего встречаются трансформаторы:

  • силовые
  • измерительные
  • специальные

Силовые трансформаторы

Термином «силовой» определяют назначение, связанное с преобразованием высоких мощностей. Вызвано это тем, что большинство бытовых и производственных потребителей электрических сетей нуждаются в питании напряжением 380/220 вольт. Однако доставка его на большие расстояния связана с огромными потерями энергии, которые снижаются за счет использования высоковольтных линий.

Воздушные ЛЭП высокого напряжения соединяют в единую сеть подстанции с силовыми трансформаторами соответствующего класса.

   Силовой трансформатор 110 кВ

А по другим линиям напряжение 6 или 10 кВ подводится к силовым трансформаторам, обеспечивающих питанием 380/220 вольт жилые комплексы и производственные предприятия.

Измерительные трансформаторы

В этом классе работают два вида устройств, обеспечивающих в целях измерения параметров сети преобразования:

Измерительные трансформаторы создаются с высоким классом точности. Во время эксплуатации их метрологические характеристики периодически подвергают поверке на правильность измерения как величин, так и углов отклонения векторов тока и напряжения.

Трансформаторы тока

особенность их устройства заключается в том, что они постоянно эксплуатируются в режиме короткого замыкания. У них вторичная обмотка полностью закорочена на маленькое сопротивление, а остальная конструкция приспособлена для такой работы.

Чтобы исключить аварийный режим входная мощность ограничивается специальным устройством первичной обмотки: в ней создается всего один виток, который не может создать при протекании по нему тока большого падения напряжения на обмотке и, соответственно, передать в магнитопровод высокую мощность.

Этот виток врезается непосредственно в силовую цепь, обеспечивая его последовательное подключение. У отдельных конструкций просто создается сквозное отверстие в сердечнике, через которое пропускают провод с первичным током.

Нагрузку вторичных цепей трансформатора тока, находящегося под напряжением, нельзя разрывать. Все провода и соединительные клеммы по этой причине изготавливаются с повышенной механической прочностью. В противном случае на разорванных концах сразу возникает высоковольтное напряжение, способное повредить вторичные цепи.

Благодаря работе трансформаторов тока создается возможность обеспечения постоянного контроля и анализа нагрузок, протекающих в электрической системе. Особенно это актуально на высоковольтном оборудовании.

   Измерительные трансформаторы тока 110 кВ

Номинальные значения вторичных токов измерительных трансформаторов энергетики принимают в 5 ампер для оборудования до 110 кВ включительно и 1 А — выше.

Широкое применение трансформаторы тока нашли в измерительных приборах. За счет использования конструкции раздвижного магнитопровода удается быстро выполнять различные замеры без разрыва электрической цепи, что необходимо делать при использовании обычных амперметров.

Токовые клещи с раздвижным магнитопроводом трансформатора тока позволяют обхватить любой проводник с напряжением и замерить величину и угол вектора тока.

Трансформаторы напряжения

Отличительная особенность этих конструкций заключается в том, что они работают в режиме, близком к состоянию холостого хода, когда величина их выходной нагрузки невысокая. Они подключается к той системе напряжений, величина которой будет измеряться.

   Измерительный трансформатор напряжения 110 кВ

Измерительные трансформаторы напряжения обеспечивают гальваническую развязку оборудования первичных и вторичных цепей, работают в каждой фазе высоковольтного оборудования.

Из них создают целые комплексы систем измерения, позволяющие фильтровать и выделять различные составляющие векторов напряжения, учет которых необходим для точной работы защит, блокировок, систем сигнализации.

За счет работы трансформаторов тока и напряжения снимают вектора вторичных величин, пропорциональные первичным в реальном масштабе времени. Это позволяет не только создавать цепи измерения и защит по току и напряжению, но и за счет математических преобразований векторов анализировать состояние мощностей и сопротивлений в действующей электрической системе.

Специальные виды трансформаторов

К этой группе относят:

  • разделительные
  • согласующие
  • высокочастотные
  • сварочные и другого типа трансформаторные устройства, созданные для выполнения специальных электрических задач

Разделительные трансформаторы

Размещение двух обмоток совершенно одинаковой конструкции на общем магнитопроводе позволяет из 220 вольт 50 герц на входе получать такое же напряжение на выходе.

Напрашивается вопрос: зачем делать такое преобразование? Ответ прост: в целях обеспечения электрической безопасности.

   Разделительный трансформатор с системой контроля изоляции, тока нагрузки, температуры трансформатора

При пробое изоляционного слоя провода первичной схемы, на корпусе прибора появляется опасный потенциал, который по случайно сформированной цепи через землю способен поразить человека электрическим током, нанести ему электротравму.

Гальваническое разделение схемы позволяет оптимально использовать питание электрооборудования и в то же время исключает получение травм при пробоях изоляции вторичной схемы на корпус.

Поэтому разделительные трансформаторы широко используются там, где проведение работ с электроинструментом требует принятия дополнительных мер безопасности. Также они широко используются в медицинском оборудовании, допускающем непосредственный контакт с телом человека.

Высокочастотные трансформаторы

Отличаются от обычных материалом магнитопровода, который способен, в отличие от обычного трансформаторного железа, хорошо, без искажений передавать высокочастотные сигналы.

Используется в электротермии, в частности при индукционном нагреве в электротермических установках для высокочастотной сварки металлов, плавки, пайки, закалки и т.д.

Согласующие трансформаторы

Основное назначение — согласование сопротивлений разных частей в электронных схемах. Согласующие трансформаторы нашли широкое применение в антенных устройствах и конструкциях усилителей на электронных лампах звуковых частот.

Сварочные трансформаторы

Первичная обмотка создается с большим число витков, позволяющих нормально обрабатывать электрическую энергию с входным напряжением 220 или 380 вольт. Во вторичной обмотке число витков значительно меньше, а ток протекающий по ним высокий. Он может достигать тысяч ампер.

Поэтому толщина провода этой цепи выбирается повышенного поперечного сечения. Для управления сварочным током существует много различных способов.

Сварочные трансформаторы массово работают в промышленных установках и пользуются популярностью у любителей изготавливать различные самоделки своими руками.

Рассмотренные виды трансформаторов являются наиболее распространёнными. В электрических схемах работают и другие подобные устройства, выполняющие специальные задачи технологических процессов.

Смотрите также по теме:

   Трансформатор Тесла (Tesla coil). Делаем своими руками.

   Принцип работы трансформатора. Устройство и режимы работы.

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

Источник: https://powercoup.by/radioelektronika/vidyi-transformatorov

Анализ способов и систем охлаждения силовых трансформаторов

Виды охлаждения трансформаторов. Виды охлаждения силовых масляных трансформаторов

< Предыдущая СОДЕРЖАНИЕ Следующая >

Перейти к загрузке файла

Для того чтобы понять необходимость и важность охлаждения трансформаторов следует разобраться из чего они состоят, и какие процессы в них протекают во время выполнения их основной функции – передачи электроэнергии.Силовой трансформатор – стационарный электрический аппарат с двумя или более обмотками, который посредством электромагнитной индукции преобразует (изменяет) величину переменного напряжения до требуемого значенияОсновными элементами трансформатора являются магнитопровод (сердечник) и обмотки.Принцип действия трансформатора заключается в следующем: на первичную обмотку подается напряжение от внешнего источника, ток, протекая по первичной обмотке, создает переменный магнитный поток в сердечнике, под действием электромагнитной индукции, переменный магнитный поток создает электродвижущую силу (далее по тексту ЭДС) индукции во вторичной обмотке.При работе трансформатора происходит нагрев обмоток и сердечника из-за энергии потерь в меди и железе соответственно. Потери в сердечнике связаны с перемагничиванием и вихревыми токами. Потери в обмотках возникают при протекании рабочих токов в соответствии с законом Джоуля-Ленца Р=I2R. Нагрев обмоток выше нормативных пределов приводит к ухудшению её изоляционных свойств и в дальнейшем к старению и разрушению изоляции, поэтому трансформаторам необходимо эффективное охлаждение.

Виды систем охлаждения

По способу охлаждения трансформаторы делятся на следующие группы:а) с естественным воздушным охлаждением;б) с форсированным воздушным охлаждением;в) с естественным масляным охлаждением;г) с форсированным масляным охлаждением.Трансформаторы с воздушным охлаждением называются сухими; трансформаторы с масляным охлаждением – масляными.
Все виды охлаждений трансформаторов, используемых в данное время, приведены в таблице 1.Таблица 1 – Соответствие условных обозначений видов систем охлаждения, принятых по ГОСТ, СЭВ и МЭК[1]

Условное обозначение вида охлажденияВид системы охлаждения трансформатора
ГОСТСЭВ и МЭК
Сухие трансформаторы
СANЕстественное воздушное при открытом исполнении
СЗANANЕстественное воздушное при закрытом исполнении
СГЕстественное воздушное при герметичном исполнении
СДANAFВоздушное с принудительной циркуляцией воздуха
Масляные трансформаторы
МONANЕстественная циркуляция масла и воздуха
ДONAFПринудительная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла
МЦOFANПринудительная циркуляция воздуха и принудительная циркуляция масла с ненаправленным потоком масла
НМЦODANПринудительная циркуляция воздуха и принудительная циркуляция масла с направленным потоком масла
ДЦOFAFПринудительная циркуляция воздуха и масла с ненаправленным потоком масла
НДЦODAFПринудительная циркуляция воздуха и масла с направленным потоком масла
ЦOFWFПринудительная циркуляция воды и масла с ненаправленным потоком масла
НЦODWFПринудительная циркуляция воды и масла с направленным потоком масла
Трансформаторы с негорючим жидким диэлектриком (НЖД)
НLNANЕстественное охлаждение НЖД
НДLNAFОхлаждение НЖД с принудительной циркуляцией воздуха
ННДLFAFОхлаждение НДЖ с принудительной циркуляцией воздуха и с направленным потоком жидкого диэлектрика

Рассмотрим систему охлаждения типа Д (принудительная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла) подробнее, оценим её достоинства и разберем недостатки.

Данная система проста и достаточно не дорога в изготовлении. Применяется для трансформаторов мощностью от 16 до 63МВЧА. К недостаткам стоит отнести образование застоев масла и как следствие неравномерное распределение тепла по всему объему масляного бака.

Состоит система из масляного бака, заполненного трансформаторным маслом, в котором находится непосредственно сам трансформатор. На баке так же расположены радиаторы-охладители, с закрепленными на них вентиляторами для обдува. Вентиляторы нагнетают воздух с большей скоростью, чем при естественной циркуляции, увеличивая при этом теплоотдачу.

По сравнению с системой охлаждения типа М (естественная циркуляция масла и воздуха) теплоотдача при охлаждении типа Д увеличивается в 2,5 раза.

Принцип работы системы охлаждения трансформаторов типа Д представлен на рисунке 1.

Обмотки и сердечник трансформатора при работе нагреваются, отдавая своё тепло маслу. В верхних слоях производится измерение температуры масла с помощью термометра манометрического конденсационного показывающего сигнализирующего ТКП-160Сг-М1.

На приборе заданы установки по температуре, при которых происходит включение и отключение двигателей вентиляторов обдува.

Включение или отключение происходит в момент, когда сигнализирующая стрелка, показывающая текущую температуру, достигает одной из границ, в этот момент срабатывает микропереключатель, и подает сигнал в шкаф автоматики обдува трансформатора, в котором собрана релейно-контакторная схема управления двигателями обдува.

Рисунок 1 – Принципиальная схема естественного масляного охлаждения трансформатора при принудительной циркуляции воздуха

А – место попадания, циркулирующего, охлаждённого масла в обмотку с бака; В – место выхода, циркулирующего, нагретого масла с обмотки в бак; С – место попадания, циркулирующего, нагретого масла в бак с обмотки; D – место выхода, циркулирующего, охлаждённого масла с бака в обмотку.

В точке А масло, циркулирующее в баке трансформатора, попадает в обмотку, проходя по ней оно нагревается и по закону теплообмена поднимается вверх, достигая при этом точки В. После чего из точки В масло, находящееся в верхних слоях выдавливается в радиаторы маслом из более низких слоев.

Масло, продвигаясь от точки В до точки С немного охлаждается, это связано с теплоотдачей кот крышки трансформатора и верхней частью трансформаторного бака. На участке С-D масло интенсивно охлаждается при помощи вентиляторов, расположенных под радиаторами и нагнетающими воздух вертикально вверх.

После прохождения данного участка охлажденное масло снова поступает в точку А и процесс повторяется снова.

Манометрический конденсационный показывающий сигнализирующий термометр ТКП-160Сг-М1 предназначен для измерения теплотехнических параметров и управления внешними электрическими цепями от сигнализирующих устройств приборов.

По устойчивости к климатическим воздействиям изготавливаются в следующих исполнениях:

серия УХЛ относится ко второй категории по ГОСТ 15150-69 и предназначена для работы при температуре от минус 50 до плюс 50 °С;

серия Т и ТВ, соответственно второй и третьей категории по ГОСТ 15150-69. Приборы данных серий предназначены для работы при температуре от минус 10 до плюс 55 °С.

Устройство и работа термометра.

Основным узлом манометрического термометра, изображенного на рисунке 2, является термосистема.

Термосистема дистанционного термометра состоит из пружины манометрической 18 с держателем 14, термобаллона 1 и соединительного капилляра 4.

Манометрическая пружина 18 с держателем 14 крепится к плате 8 двумя винтами 20.

Капилляр 4 по всей длине защищен защитной оболочкой 3 выполненной либо из полиэтилена, либо из пружинной оболочки, либо из поливинилхлорида, либо из медных проволок. У мест крепления капилляра 4 с термобаллоном 1 и основанием 31 имеются вторичные оболочки 2, предохраняющие капилляр 4 от излома и пережатия в местах, наиболее подверженных перегибам.

Для точной настройки прибора ось 33 передаточного механизма собрана с поводком 32, в котором при помощи винта 10 перемещается ползун 11, изменяя длину плеча поводка 32 при регулировке термометра.

На оси 33 имеется шлиц, на котором при помощи винта 5 осуществляется сборка опоры 25. Опора 25 имеется два резьбовых отверстия для сборки стрелки 23.

Стрелка 23 в месте сборки с опорой выполнена в виде кулачка, рабочий профиль которого приводит в действие рычаги 12, которые в свою очередь производят переброс контактов микропереключателей 17.

Кулачок стрелки 23 в месте сборки с опорой 25 имеет два паза для точной настройки показаний стрелки на нижнем пределе измерения с помощью винтов 24.

Микропереключатели 17 и рычаги 12 собраны с кронштейнами 15 винтами 19 и 13. Кронштейны 15 в свою очередь с помощью винтов 16 собраны с указателями 22.

Рисунок 2 – Схема манометрического термометра ТКП-160С-М1

1 – термобаллон; 2 – вторичная оболочка; 3 – защитная оболочка; 4 – соединительный капилляр; 5,6,9,10,16,19,20,24,26,27,38 – винты; 7 – тяга; 8 – плата; 11 – ползун; 12 – рычаг; 13 – накладка; 14 – держатель; 15 – кронштейн; 17 – микропереключатель; 18 – манометрическая пружина;21 – циферблат; 22 – указатель; 23 – стрелка; 25 – опора; 28 – корпус; 29 – стойка; 30 – возвратная пружина; 31 – основание; 32 – поводок; 33 – ось; 34, 35 – втулки; 36 – верхняя плата; 37 – нижняя плата.

Рычаги 12 за счет паза могут перемещаться относительно кронштейнов 15 и кнопки микропереключателей 17, что дает возможность отрегулировать сигнальное устройство с минимальным усилием.

Кронштейны 15 вместе с рычагами 12 и микропереключателями 17 за счет паза в указателях 22 могут перемещаться относительно указателей 22 и кулачками стрелки 23, чем достигается тонкая регулировка сигнализирующего механизма термометра.

Подшипниками оси 33 служат втулки 35, развальцованная в верхней плате 36, и втулка 34, запрессованная в нижней плате 37.

Возвратная пружина 30 одним концом закреплена на поводке 32, другим – на стойке 29. Указатели 22 насажены на втулку 35 и вращаются с натягом вокруг оси 33.

Циферблат 21 с помощью винтов 6 крепится к стойке 29, а механизм термометра – к основанию 31 винтами 38.

Принцип действия термометра основан на строгой зависимости давления насыщенных паров заполнителя термосистемы от температуры измеряемой среды. Принципиальная схема манометрического термометра ТКП-160Сг-М1 приведена на рисунке 3.

Измерение температуры контролируемой среды воспринимается заполнителем через термобаллон 1 и преобразуется в изменение давления, которое по капилляру 3 передается в манометрическую пружину 4.

Манометрическая пружина 3 под действием давления разворачивается и через тягу 9 и поводок 11 поворачивает ось 10 и сидящую на ней стрелку 5.

Задание предела температуры осуществляется двумя указателями 6 с помощью поводков 2.

Рисунок 3 – Принципиальная схема термометра

1 – термобаллон; 2 – поводок: 3 – капилляр; 4 – манометрическая пружина; 5 – стрелка; 6 – указатель; 7 – рычаг; 8 – микропереключатель; 9 – тяга; 10 – ось; 11 – поводок.

В момент достижения температуры, заданной указателями 6, рычаг 7 переходит с одной ступени кулачка стрелки 5 на другую; в одном случае под действием пружины рычаг 7 приближается к кнопке микропереключателя 8, в другом отходит от неё. В каждом случае происходит срабатывание микропереключателя 8 – замыкание или размыкание электрической цепи.

В заключении хотелось бы отметить, что система управления, использующая в своем составе ТПК-160, прослужила не один десяток лет и морально устарела. Термометр использует устаревшие принципы релейного управления охлаждением, из-за чего контакты микропереключателя зачастую выходят из строя.

Выход из строя контактов реле приводит к их пригаранию (залипаниию), и как следствие к постоянному включению системы охлаждения и соответственно повышению расхода электроэнергии. Отгарания контактов наоборот приведут к перегреву трансформатора, так как охлаждение не будет функционировать, что приводит к уменьшению сроков службы трансформатора.

Датчик температуры масла верхних слоев, расположенный на верхней крышке трансформатора, не редко ломают во время осмотра, по причине нерациональной его установки.

Все оборудование для управления охлаждением расположено непосредственно на трансформаторе, что неблагоприятно влияет на точность работы этого оборудования, из-за воздействия вибраций и внешних факторов. Основным достоинством ТПК-160 является его дешевизна.

Источник: https://studbooks.net/2366857/tehnika/analiz_sposobov_sistem_ohlazhdeniya_silovyh_transformatorov

Виды охлаждения силовых масляных трансформаторов. Статьи компании «Pairon Technology»

Виды охлаждения трансформаторов. Виды охлаждения силовых масляных трансформаторов

Системы охлаждения масляных трансформаторов применяемые в отечественном трансформаторостроении по ГОСТ

В настоящее время в отечественных масляных трансформаторах применяются системы охлаждения, приведенные в табл. 1.

Таблица 1. Системы охлаждения масляных трансформаторов применяемые в отечественном трансформаторостроении

Обозначение системы охлаждения
Циркуляция маслаОхлаждение маслапо ГОСТпо МЭК
ЕстественнаяЕстественное воздушноеМONAN
ЕстественнаяПринудительное воздушноеДONAF
ПринудительнаяЕстественное воздушноеМЦOFAN
ПринудительнаяПринудительное воздушноеДЦOFAF
ЕстественнаяПринудительное водяноеMBONWF
ПринудительнаяПринудительное водяноеЦOFWF
Принудительная направленнаяПринудительное воздушноеНДЦODAF
Принудительная направленнаяПринудительное водяноеНЦODWF

Система охлаждения М

При этом виде охлаждения теплота, выделяющаяся в активной части и элементах металлоконструкции трансформатора, передается путем естественной конвекции маслу, которое, в свою очередь, отдает его в окружающий воздух также путем естественной конвекции и излучения.

В трансформаторах небольшой мощности (до нескольких десятков кВ-А) теплоотдающей поверхности баков достаточно для отвода выделяющейся теплоты при нормированном превышении температуры масла.

В трансформаторах большей мощности приходится ее искусственно увеличивать путем применения ребристых и трубчатых баков или баков с навесными или выносными радиаторами.

Система охлаждения Д

В трансформаторах мощностью более 6,3—10 MB-А затруднительно развить теплоотдающую поверхность бака в такой мере, чтобы обеспечить заданный уровень нагрева. Это становится понятным, если учесть, что согласно законам роста в серии подобных трансформаторов (т. е.

в таких, в которых соответствующие линейные размеры пропорциональны) при постоянстве электромагнитных нагрузок (индукции в магнитопроводе, и плотности тока в обмотках) потери растут пропорционально кубу линейных размеров, тогда как охлаждающие поверхности растут пропорционально квадрату этих размеров.

Поэтому приходится принимать дополнительные меры для усиления охлаждения путем обдува радиаторов вентиляторами. Тем самым увеличивается в 1,5—2 раза коэффициент теплопередачи и соответственно теплосъем радиаторов.

При снижении температуры верхних слоев масла до 50С, если при этом ток нагрузки меньше номинального, вентиляторы отключаются.

Система охлаждения МЦ

Эта система охлаждения в отечественной промышленности применяется редко. При такой системе благодаря принудительной циркуляции масла с помощью насоса достигается более равномерное распределение температуры масла по высоте бака трансформатора и снижение температуры верхних слоев масла.

Система охлаждения ДЦ

В трансформаторах мощностью около 100 MB-А и более выделяющиеся потери настолько значительны, что для их отвода приходится применять специальные масляно-воздушные охладители, обдуваемые вентиляторами и оснащенные насосами для принудительной циркуляции масла.

Для увеличения эффективности обдува трубы в таких охладителях имеют сильно развитую ребристую наружную поверхность. Благодаря принудительной циркуляции масла достигается более равномерное распределение температуры масла по высоте бака.

Разница температуры масла вверху и внизу бака составляет в данном случае менее 10°С, в то время как при естественной циркуляции она достигает 20—30°С. Выпускаемые в настоящее время отечественной промышленностью охладители имеют теплосъем 160—180 кВт.

В случае отключения системы охлаждения трансформаторы могут оставаться включенными очень непродолжительное время, так как теплоотдающей поверхности бака недостаточно даже для отвода потерь холостого хода.

Недостатком такой системы охлаждения является то, что теплоотдача от обмоток к маслу остается практически такой же, как и при естественной конвекции, так как принудительная циркуляция масла происходит только в зоне между наружной обмоткой и стенкой бака трансформатора.

Система охлаждения MB

В отечественном трансформаторостроении эта система охлаждения не получила широкого распространения. Для охлаждения масла используется вода, циркулирующая в трубах, размещенных в верхней части бака, в зоне наиболее горячего масла. Вода прогоняется по трубам с помощью насосов.

Система охлаждения Ц

Эта очень эффективная и компактная система охлаждения применяется для мощных трансформаторов тогда, когда имеется достаточное количество воды (гидростанции, очень мощные тепловые станции). Она позволяет отказаться от системы охлаждения ДЦ, которая при очень большой мощности трансформаторов становится достаточно громоздкой.

Эта система охлаждения основана на применении масляно-водяных охладителей с гладкими или оребренными трубами и движением воды по трубам, а масла — в межтрубном пространстве. Благодаря конструктивным мероприятиям обеспечивается зигзагообразное движение масла в охладителе с поперечным обтеканием трубок.

Большой теплосъем (до 1000 кВт и более) и малые габаритные размеры масляно-водяных охладителей достигаются благодаря увеличению коэффициента теплоотдачи от стенки трубы при охлаждении ее водой. При отключении этой системы охлаждения, как и при системе ДЦ, трансформаторы могут оставаться в работе также очень ограниченное время.

Недостаток этой: системы охлаждения в части интенсивности охлаждения обмоток тот же, что и системы охлаждения ДЦ.

Системы охлаждения с направленной циркуляцией масла в обмотках НДЦ и НЦ

Улучшить охлаждение обмоток и обеспечить при этом более равномерное распределение в них температуры можно путем создания принудительной (направленной) циркуляции масла в охлаждающих каналах обмоток с требуемой скоростью, обеспечивающей необходимый температурный режим.

Здесь возможны два варианта исполнения — с одноконтурной и двухконтурной схемами циркуляции масла. В первом варианте масло, забираемое из верхней части бака, проходит через масляно-воздушные или масляно-водяные охладители и подается в обмотки.

Во втором варианте кроме контуров охлаждения масла, аналогичных системам ДЦ или Ц, существуют независимые контуры охлаждения обмоток, причем масло, забираемое насосом из верхней части бака, подается, минуя охладители, в нижнюю часть бака и далее в контуры охлаждения обмоток.

Второй вариант исполнения системы охлаждения несколько сложнее и дороже.

Эта система охлаждения позволяет при необходимости (например, в трансформаторах предельных мощностей) повысить электромагнитные нагрузки, но она усложняет конструкцию изоляции и обмоток, а также технологию сборки и испытаний трансформаторов (необходимы гидравлические испытания контуров циркуляции масла в обмотке). Поэтому такие системы применяются в отечественном трансформаторостроении для трансформаторов мощностью 400 MB-А и выше.

Источник: https://pairon.technology/a221745-vidy-ohlazhdeniya-silovyh.html

Виды охлаждения силовых масляных трансформаторов

Виды охлаждения трансформаторов. Виды охлаждения силовых масляных трансформаторов

В настоящее время в отечественных масляных трансформаторах применяются системы охлаждения, приведенные в табл. 1.

Таблица 1. Системы охлаждения масляных трансформаторов применяемые в отечественном трансформаторостроении

Обозначение системы охлаждения

Циркуляция масла

Охлаждение масла

по ГОСТ

по МЭК

Естественная

Естественное воздушное

М

ONAN

Естественная

Принудительное воздушное

Д

ONAF

Принудительная

Естественное воздушное

МЦ

OFAN

Принудительная

Принудительное воздушное

ДЦ

OFAF

Естественная

Принудительное водяное

MB

ONWF

Принудительная

Принудительное водяное

Ц

OFWF

Принудительная направленная

Принудительное воздушное

НДЦ

ODAF

Принудительная направленная

Принудительное водяное

НЦ

ODWF

Система охлаждения М.

При этом виде охлаждения теплота, выделяющаяся в активной части и элементах металлоконструкции трансформатора, передается путем естественной конвекции маслу, которое, в свою очередь, отдает его в окружающий воздух также путем естественной конвекции и излучения.

В трансформаторах небольшой мощности (до нескольких десятков кВ-А) теплоотдающей поверхности баков достаточно для отвода выделяющейся теплоты при нормированном превышении температуры масла.

В трансформаторах большей мощности приходится ее искусственно увеличивать путем применения ребристых и трубчатых баков или баков с навесными или выносными радиаторами.

Система охлаждения Д.

В трансформаторах мощностью более 6,3—10 MB-А затруднительно развить теплоотдающую поверхность бака в такой мере, чтобы обеспечить заданный уровень нагрева. Это становится понятным, если учесть, что согласно законам роста в серии подобных трансформаторов (т. е.

в таких, в которых соответствующие линейные размеры пропорциональны) при постоянстве электромагнитных нагрузок (индукции в магнитопроводе, и плотности тока в обмотках) потери растут пропорционально кубу линейных размеров, тогда как охлаждающие поверхности растут пропорционально квадрату этих размеров.

Поэтому приходится принимать дополнительные меры для усиления охлаждения путем обдува радиаторов вентиляторами. Тем самым увеличивается в 1,5—2 раза коэффициент теплопередачи и соответственно теплосъем радиаторов.

При снижении температуры верхних слоев масла до 50С, если при этом ток нагрузки меньше номинального, вентиляторы отключаются.

Система охлаждения МЦ.

Эта система охлаждения в отечественной промышленности применяется редко. При такой системе благодаря принудительной циркуляции масла с помощью насоса достигается более равномерное распределение температуры масла по высоте бака трансформатора и снижение температуры верхних слоев масла.

Система охлаждения ДЦ.

В трансформаторах мощностью около 100 MB-А и более выделяющиеся потери настолько значительны, что для их отвода приходится применять специальные масляно-воздушные охладители, обдуваемые вентиляторами и оснащенные насосами для принудительной циркуляции масла.

Для увеличения эффективности обдува трубы в таких охладителях имеют сильно развитую ребристую наружную поверхность. Благодаря принудительной циркуляции масла достигается более равномерное распределение температуры масла по высоте бака.

Разница температуры масла вверху и внизу бака составляет в данном случае менее 10°С, в то время как при естественной циркуляции она достигает 20—30°С. Выпускаемые в настоящее время отечественной промышленностью охладители имеют теплосъем 160—180 кВт.

В случае отключения системы охлаждения трансформаторы могут оставаться включенными очень непродолжительное время, так как теплоотдающей поверхности бака недостаточно даже для отвода потерь холостого хода.

Недостатком такой системы охлаждения является то, что теплоотдача от обмоток к маслу остается практически такой же, как и при естественной конвекции, так как принудительная циркуляция масла происходит только в зоне между наружной обмоткой и стенкой бака трансформатора.

Система охлаждения MB.

В отечественном трансформаторостроении эта система охлаждения не получила широкого распространения. Для охлаждения масла используется вода, циркулирующая в трубах, размещенных в верхней части бака, в зоне наиболее горячего масла. Вода прогоняется по трубам с помощью насосов.

Система охлаждения Ц.

Эта очень эффективная и компактная система охлаждения применяется для мощных трансформаторов тогда, когда имеется достаточное количество воды (гидростанции, очень мощные тепловые станции). Она позволяет отказаться от системы охлаждения ДЦ, которая при очень большой мощности трансформаторов становится достаточно громоздкой.

Эта система охлаждения основана на применении масляно-водяных охладителей с гладкими или оребренными трубами и движением воды по трубам, а масла — в межтрубном пространстве. Благодаря конструктивным мероприятиям обеспечивается зигзагообразное движение масла в охладителе с поперечным обтеканием трубок.

Большой теплосъем (до 1000 кВт и более) и малые габаритные размеры масляно-водяных охладителей достигаются благодаря увеличению коэффициента теплоотдачи от стенки трубы при охлаждении ее водой. При отключении этой системы охлаждения, как и при системе ДЦ, трансформаторы могут оставаться в работе также очень ограниченное время.

Недостаток этой: системы охлаждения в части интенсивности охлаждения обмоток тот же, что и системы охлаждения ДЦ.

Системы охлаждения с направленной циркуляцией масла в обмотках НДЦ и НЦ.

Улучшить охлаждение обмоток и обеспечить при этом более равномерное распределение в них температуры можно путем создания принудительной (направленной) циркуляции масла в охлаждающих каналах обмоток с требуемой скоростью, обеспечивающей необходимый температурный режим.

Здесь возможны два варианта исполнения — с одноконтурной и двухконтурной схемами циркуляции масла. В первом варианте масло, забираемое из верхней части бака, проходит через масляно-воздушные или масляно-водяные охладители и подается в обмотки.

Во втором варианте кроме контуров охлаждения масла, аналогичных системам ДЦ или Ц, существуют независимые контуры охлаждения обмоток, причем масло, забираемое насосом из верхней части бака, подается, минуя охладители, в нижнюю часть бака и далее в контуры охлаждения обмоток.

Второй вариант исполнения системы охлаждения несколько сложнее и дороже.

Эта система охлаждения позволяет при необходимости (например, в трансформаторах предельных мощностей) повысить электромагнитные нагрузки, но она усложняет конструкцию изоляции и обмоток, а также технологию сборки и испытаний трансформаторов (необходимы гидравлические испытания контуров циркуляции масла в обмотке). Поэтому такие системы применяются в отечественном трансформаторостроении для трансформаторов мощностью 400 MB-А и выше.

Ещё по теме:

Источник: https://silovoytransformator.ru/stati/vidy-ohlazhdeniya-silovyh-maslyanyh-transformatorov.htm

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.