Strāvas transformatori — ierīce un darbības princips

Pārvadājot elektroenerģiju lielos attālumos, tiek izmantots transformācijas princips, lai samazinātu zudumus. Šim nolūkam ģeneratoru saražotā elektroenerģija tiek ievadīta transformatoru apakšstacijā. Tas palielina strāvas līnijā ienākošā sprieguma amplitūdu.

Pārvades līnijas otrs gals ir savienots ar attālās apakšstacijas ieeju. Uz tā tiek samazināts spriegums, lai sadalītu elektroenerģiju starp patērētājiem.

Abās apakšstacijās lieljaudas elektroenerģijas pārveidošanā ir iesaistītas īpašas barošanas ierīces:

1. transformatori;

2. autotransformatori.

Tiem ir daudz kopīgu iezīmju un īpašību, taču tie atšķiras pēc noteiktiem darbības principiem. Šajā rakstā ir aprakstīti tikai pirmie modeļi, kuros elektroenerģijas pārnešana starp atsevišķām spolēm notiek elektromagnētiskās indukcijas dēļ. Šajā gadījumā strāvas un sprieguma harmonikas, kuru amplitūda atšķiras, saglabā svārstību frekvenci.

Transformatorus izmanto, lai pārveidotu zemsprieguma maiņstrāvu par augstāku spriegumu (pakāpju transformatori) vai augstāku spriegumu par zemāku spriegumu (pakāpju transformatori). Visizplatītākie ir jaudas transformatori vispārējai lietošanai pārvades līnijām un sadales tīkliem. Jaudas transformatori vairumā gadījumu tiek būvēti kā trīsfāzu strāvas transformatori.

Ierīces īpašības

Strāvas transformatori elektroenerģijā tiek uzstādīti uz iepriekš sagatavotām stacionārām vietām ar stingriem pamatiem. Kāpurķēžus un rullīšus var uzstādīt, lai novietotu uz zemes.

Kopējais skats uz vienu no daudzajiem jaudas transformatoru veidiem, kas strādā ar 110/10 kV sprieguma sistēmām un ar kopējo jaudu 10 MVA, ir parādīts zemāk esošajā attēlā.

Atsevišķi tā konstrukcijas elementi ir nodrošināti ar parakstiem. Sīkāk galveno detaļu izvietojums un to savstarpējais izvietojums ir parādīts zīmējumā.

Transformatora elektriskā iekārta ir ievietota metāla korpusā, kas izgatavots noslēgtas tvertnes formā ar vāku. Tas ir piepildīts ar īpašas klases transformatoru eļļu, kurai ir augstas dielektriskās īpašības un tajā pašā laikā tiek izmantota siltuma noņemšanai no daļām, kas pakļautas lielai strāvas slodzei.

Tvertnes iekšpusē ir uzstādīta serde 9, uz kuras novietoti tinumi ar zemsprieguma tinumiem 11 un augstsprieguma 10. Transformatora priekšējā siena ir 8. Augstsprieguma tinuma spailes ir savienotas ar ieejām, kas iet caur porcelāna izolatoriem. 2.

Zemsprieguma tinuma tinumi ir savienoti arī ar vadiem, kas iet caur izolatoriem 3.Vāks ir piestiprināts pie tvertnes augšējās malas, un starp tām ir ievietota gumijas blīve, lai novērstu eļļas noplūdi tvertnes un vāka savienojumā. Tvertnes sienā ir izurbtas divas caurumu rindas, tajās ir metinātas plānsienu caurules 7, pa kurām plūst eļļa.

Uz vāka ir kloķis 1. To pagriežot, var pārslēgt augstsprieguma spoles apgriezienus, lai regulētu spriegumu zem slodzes. Skavas ir piemetinātas uz vāka, uz kura ir uzstādīta tvertne 5, ko sauc par paplašinātāju.

Tam ir indikators 4 ar stikla caurulīti eļļas līmeņa uzraudzībai un aizbāznis ar filtru 6 komunikācijai ar apkārtējo gaisu.. Transformators pārvietojas uz rullīšiem 12, kuru asis iet cauri tvertnes apakšā piemetinātajām sijām. .

Kad plūst lielas strāvas, transformatora tinumi tiek pakļauti spēkiem, kas mēdz tos deformēt. Lai palielinātu tinumu izturību, tie tiek uztīti uz izolācijas cilindriem. Ja aplī ir novietota kvadrātveida sloksne, tad apļa laukums netiek pilnībā izmantots. Tāpēc transformatora stieņi tiek izgatavoti ar pakāpienveida šķērsgriezumu, montējot no dažāda platuma loksnēm.

Transformatora hidrauliskā shēma

Attēlā redzams vienkāršots sastāvs un tā galveno elementu mijiedarbība.

Eļļas iepildīšanai / novadīšanai tiek izmantoti speciāli vārsti un skrūve, un tvertnes apakšā esošais slēgvārsts ir paredzēts eļļas paraugu ņemšanai un pēc tam ķīmiskās analīzes veikšanai.

Dzesēšanas principi

Strāvas transformatoram ir divas eļļas cirkulācijas ķēdes:

1. ārējais;

2. iekšējais.

Pirmo ķēdi attēlo radiators, kas sastāv no augšējiem un apakšējiem kolektoriem, kas savienoti ar metāla cauruļu sistēmu. Caur tiem iziet sakarsēta eļļa, kas, atrodoties aukstumaģenta līnijās, atdziest un atgriežas tvertnē.

Eļļas cirkulāciju tvertnē var veikt:

• dabiskā veidā;

• piespiedu dēļ sūkņu radītais spiediens sistēmā.

Bieži vien tvertnes virsma tiek palielināta, veidojot rievojumus - īpašas metāla plāksnes, kas uzlabo siltuma pārnesi starp eļļu un apkārtējo atmosfēru.

Siltuma ieplūdi no radiatora atmosfērā var veikt, pūšot sistēmu ar ventilatoriem vai bez tiem brīvas gaisa konvekcijas dēļ. Piespiedu gaisa plūsma efektīvi palielina siltuma noņemšanu no iekārtas, bet palielina enerģijas patēriņu sistēmas darbināšanai. Viņi var samazināt slodze, kas raksturīga transformatoram līdz 25%.

Mūsdienu lieljaudas transformatoru izdalītā siltumenerģija sasniedz milzīgas vērtības. Tā lielumu var saistīt ar faktu, ka tagad uz tā rēķina viņi sāka īstenot projektus rūpniecisko ēku apsildīšanai, kas atrodas blakus pastāvīgi strādājošiem transformatoriem. Tie uztur optimālus iekārtas darbības apstākļus pat ziemā.

Eļļas līmeņa kontrole transformatorā

Transformatora uzticama darbība lielā mērā ir atkarīga no eļļas kvalitātes, ar kuru tā tvertne ir piepildīta. Ekspluatācijā izšķir divu veidu izolācijas eļļas: tīru, sausu eļļu, ko ielej tvertnē, un darba eļļu, kas atrodas tvertnē transformatora darbības laikā.

Transformatora eļļas specifikācija nosaka tās viskozitāti, skābumu, stabilitāti, pelnus, mehānisko piemaisījumu saturu, uzliesmošanas temperatūru, iesūkšanas temperatūru, caurspīdīgumu.

Jebkuri nenormāli transformatora darbības apstākļi nekavējoties ietekmē eļļas kvalitāti, tāpēc tās kontrole ir ļoti svarīga transformatoru darbībā. Saskarsmē ar gaisu eļļa tiek samitrināta un oksidēta. Mitrumu no eļļas var noņemt, tīrot ar centrifūgu vai filtra presi.

Skābumu un citus tehnisko īpašību pārkāpumus var novērst, tikai reģenerējot eļļu īpašās ierīcēs.

Transformatora iekšējās atteices, piemēram, tinumu defekti, izolācijas kļūme, lokāla apkure vai "ugunsgrēks gludeklī" utt., izraisa eļļas kvalitātes izmaiņas.

Eļļa tvertnē tiek nepārtraukti cirkulēta. Tās temperatūra ir atkarīga no vesela ietekmējošo faktoru kompleksa. Tāpēc tā apjoms visu laiku mainās, bet tiek saglabāts noteiktās robežās. Izplešanās tvertne tiek izmantota, lai kompensētu eļļas tilpuma novirzes. Tajā ir ērti uzraudzīt pašreizējo līmeni.

Šim nolūkam tiek izmantots eļļas indikators. Vienkāršākās ierīces ir izgatavotas saskaņā ar sakaru trauku shēmu ar caurspīdīgu sienu, kas iepriekš sašķirotas tilpuma vienībās.

Lai uzraudzītu darbību, pietiek ar šāda manometra pievienošanu paralēli izplešanās tvertnei. Praksē ir arī citi eļļas rādītāji, kas atšķiras no šī darbības principa.

Aizsardzība pret mitruma iekļūšanu

Tā kā izplešanās tvertnes augšējā daļa saskaras ar atmosfēru, tajā ir uzstādīts gaisa žāvētājs, kas neļauj mitrumam iekļūt eļļā un samazina tās dielektriskās īpašības.

Aizsardzība pret iekšējiem bojājumiem

Tas ir svarīgs eļļas sistēmas elements gāzes relejs… Tas ir uzstādīts cauruļvada iekšpusē, kas savieno galveno transformatora tvertni ar izplešanās tvertni. Tāpēc visas gāzes, kas izdalās, karsējot ar eļļu un organisko izolāciju, iziet cauri tvertnei ar jutīgo gāzes releja elementu.

Šis sensors ir iestatīts no darbības ļoti mazam pieļaujamam gāzes veidojumam, bet tiek aktivizēts, kad tas palielinās divos posmos:

1. izdodot gaismas/skaņas brīdinājuma signālu servisa personālam par darbības traucējumu, kad sasniegta pirmās vērtības iestatītā vērtība;

2. izslēgt strāvas slēdžus visās transformatora pusēs, lai atbrīvotu spriegumu spēcīgas gāzēšanas gadījumā, kas liecina par spēcīgu eļļas un organiskās izolācijas sadalīšanās procesu sākumu, kas sākas ar īssavienojumiem tvertnes iekšpusē.

Gāzes releja papildu funkcija ir uzraudzīt eļļas līmeni transformatora tvertnē. Kad tas nokrītas līdz kritiskajai vērtībai, gāzes aizsardzība var darboties atkarībā no iestatījuma:

• tikai signāls;

• lai izslēgtu ar signālu.

Aizsardzība pret avārijas spiediena palielināšanos tvertnes iekšpusē

Drenāžas caurule ir uzstādīta uz transformatora vāka tā, lai tās apakšējais gals sazinātos ar tvertnes ietilpību, un eļļa plūst iekšpusē līdz līmenim paplašinātājā. Caurules augšējā daļa paceļas virs paplašinātāja un ievelkas uz sāniem, nedaudz noliekta uz leju.Tās gals ir hermētiski noslēgts ar stikla drošības membrānu, kas saplīst avārijas spiediena pieauguma gadījumā nenoteiktas sasilšanas dēļ.

Cits šādas aizsardzības dizains ir balstīts uz vārstu elementu uzstādīšanu, kas atveras, kad spiediens palielinās, un aizveras, kad tie tiek atbrīvoti.

Vēl viens veids ir sifona aizsardzība. Tā pamatā ir strauja spārnu saspiešana ar strauju gāzes pieaugumu. Rezultātā tiek notriekta slēdzene, kas tur bultiņu, kas normālā stāvoklī atrodas saspiestas atsperes ietekmē. Atbrīvotā bultiņa salauž stikla membrānu un tādējādi mazina spiedienu.

Strāvas transformatora pieslēguma shēma

Tvertnes korpusa iekšpusē atrodas:

• skelets ar augšējo un apakšējo staru;

• magnētiskā ķēde;

• augstsprieguma un zemsprieguma spoles;

• tinumu zaru regulēšana;

• zemsprieguma un augstsprieguma krāni

• augstsprieguma un zemsprieguma bukses apakšā.

Rāmis kopā ar sijām kalpo visu sastāvdaļu mehāniskai nostiprināšanai.

Interjera dizains

Magnētiskā ķēde kalpo, lai samazinātu magnētiskās plūsmas zudumus, kas iet caur spolēm. Tas ir izgatavots no elektrotehniskā tērauda, ​​izmantojot laminēšanas metodi.

Slodzes strāva plūst caur transformatora fāzes tinumiem. Kā materiāli to ražošanai tiek izvēlēti metāli: varš vai alumīnijs ar apaļu vai taisnstūrveida sekciju. Pagriezienu izolācijai izmanto īpašu zīmolu kabeļu papīru vai kokvilnas dziju.

Koncentriskajos tinumos, ko izmanto spēka transformatoros, uz serdes parasti novieto zemsprieguma (LV) tinumu, ko no ārpuses ieskauj augstsprieguma (HV) tinums.Šāds tinumu izvietojums, pirmkārt, dod iespēju pārvietot augstsprieguma tinumu no serdes, otrkārt, atvieglo piekļuvi augstsprieguma tinumiem remonta laikā.

Labākai spoļu dzesēšanai starp tām tiek atstāti kanāli, ko veido izolējoši starplikas un starplikas starp spolēm. Eļļa cirkulē pa šiem kanāliem, kuri, uzkarsējot, paceļas uz augšu un pēc tam nolaižas pa tvertnes caurulēm, kurās tās tiek atdzesētas.

Koncentriskas spoles ir uztītas cilindru veidā, kas atrodas viens otrā. Augstsprieguma pusei tiek izveidots nepārtraukts vai daudzslāņu tinums, bet zemsprieguma pusei - spirālveida un cilindrisks tinums.

LV tinums ir novietots tuvāk stienim: tādējādi ir vieglāk izveidot slāni tā izolācijai. Pēc tam uz tā tiek uzstādīts īpašs cilindrs, kas nodrošina izolāciju starp augstsprieguma un zemsprieguma malām, un uz tā tiek uzstādīts HV tinums.

Aprakstītā uzstādīšanas metode ir parādīta zemāk esošā attēla kreisajā pusē ar transformatora stieņa tinumu koncentrisku izvietojumu.

Attēla labajā pusē parādīts, kā tiek novietoti alternatīvie tinumi, kas atdalīti ar izolācijas slāni.

Lai palielinātu tinumu izolācijas elektrisko un mehānisko izturību, to virsma tiek piesūcināta ar speciāla veida gliftallaku.

Lai savienotu tinumus vienā sprieguma pusē, tiek izmantotas šādas shēmas:

• zvaigznes;

• trīsstūris;

• zig-zag.

Šajā gadījumā katras spoles gali ir marķēti ar latīņu alfabēta burtiem, kā parādīts tabulā.

Transformatora tips Tinuma puse Zemspriegums Vidējais spriegums Augstspriegums Sākuma gala neitrāls Sākuma gala neitrāls Vienfāzes a x — Pie Ht — A x — Divi tinumi trīs fāzes a NS 0 — — — A x 0 b Y B Y ar G ° C Z Trīs tinumi trīs fāzes a x Pie Ht A x b Y 0 YT 0 B Y 0 ° С Z Ht ° С Z

Tinumu spailes ir savienotas ar atbilstošajiem leju vadītājiem, kas ir uzstādīti uz bukses izolatora skrūvēm, kas atrodas uz transformatora tvertnes vāka.

Lai realizētu iespēju regulēt izejas sprieguma vērtību, uz tinumiem tiek veidoti zari. Viens no vadības zaru variantiem ir parādīts diagrammā.

Sprieguma regulēšanas sistēma ir izstrādāta ar iespēju mainīt nominālvērtību ± 5% robežās. Lai to izdarītu, veiciet piecas darbības pa 2,5%.

Lieljaudas jaudas transformatoriem regulēšana parasti tiek izveidota uz augstsprieguma tinuma. Tas vienkāršo krāna slēdža konstrukciju un ļauj uzlabot izejas raksturlielumu precizitāti, nodrošinot vairāk pagriezienu šajā pusē.

Daudzslāņu cilindriskās spoles regulējošie zari ir izgatavoti slāņa ārpusē spoles galā un atrodas simetriski vienā augstumā attiecībā pret jūgu.

Individuālajiem transformatoru projektiem vidusdaļā tiek izgatavoti zari. Izmantojot reverso ķēdi, vienu pusi no tinuma veic ar labo spoli, bet otru ar kreiso spoli.

Krānu pārslēgšanai tiek izmantots trīsfāžu slēdzis.

Tam ir fiksēto kontaktu sistēma, kas ir savienota ar spoļu atzariem, un kustīgie, kas pārslēdz ķēdi, veidojot dažādas elektriskās ķēdes ar fiksētiem kontaktiem.

Ja zari ir izveidoti tuvu nulles punktam, tad viens slēdzis kontrolē visu trīs fāžu darbību vienlaikus. To var izdarīt, jo spriegums starp atsevišķām slēdža daļām nepārsniedz 10% no lineārās vērtības.

Ja tinuma vidusdaļā ir izveidoti krāni, tad katrai fāzei tiek izmantots savs, individuāls slēdzis.

Izejas sprieguma regulēšanas metodes

Ir divu veidu slēdži, kas ļauj mainīt katras spoles apgriezienu skaitu:

1. ar slodzes samazināšanu;

2. zem slodzes.

Pirmā metode aizņem ilgāku laiku, un tā nav populāra.

Slodzes pārslēgšana ļauj vieglāk pārvaldīt elektriskos tīklus, nodrošinot nepārtrauktu strāvu pieslēgtajiem patērētājiem. Bet, lai to izdarītu, jums ir nepieciešams sarežģīts slēdža dizains, kas aprīkots ar papildu funkcijām:

• veicot pārejas starp zariem, nepārtraucot slodzes strāvu, pārslēgšanas laikā savienojot divus blakus kontaktus;

• ierobežojot īssavienojuma strāvu tinuma iekšpusē starp pievienotajiem krāniem to vienlaicīgas ieslēgšanas laikā.

Šo problēmu tehniskais risinājums ir ar tālvadības pulti darbināmu komutācijas ierīču izveide, izmantojot strāvu ierobežojošus reaktorus un rezistorus.

Raksta sākumā redzamajā fotoattēlā jaudas transformators izmanto automātisku izejas sprieguma regulēšanu zem slodzes, izveidojot AVR dizainu, kas apvieno releja ķēdi, lai vadītu elektromotoru ar izpildmehānismu un kontaktoriem.

Darbības princips un režīmi

Strāvas transformatora darbība balstās uz tiem pašiem likumiem kā parastajā:

• Elektriskā strāva, kas iet caur ievades spoli ar laika gaitā mainīgu svārstību harmoniku, magnētiskajā ķēdē inducē mainīgu magnētisko lauku.

• Mainīgā magnētiskā plūsma, kas iekļūst otrās spoles pagriezienos, izraisa tajos EML.

Darbības režīmi

Darbības un testēšanas laikā strāvas transformators var būt darba vai avārijas režīmā.

Darbības režīms, kas izveidots, pievienojot sprieguma avotu primārajam tinumam un slodzi sekundārajam. Šajā gadījumā strāvas vērtība tinumos nedrīkst pārsniegt aprēķinātās pieļaujamās vērtības. Šajā režīmā jaudas transformatoram ilgstoši un uzticami jāapgādā visi ar to saistītie patērētāji.

Darbības režīma variants ir bezslodzes un īssavienojuma testi, lai pārbaudītu elektriskos parametrus.

Bezslodze, kas izveidota, atverot sekundāro ķēdi, lai izslēgtu strāvas plūsmu tajā. To izmanto, lai noteiktu:

• Efektivitāte;

• transformācijas koeficients;

• zudumi tēraudā serdes magnetizācijas dēļ.

Īssavienojuma mēģinājums tiek izveidots, īssavienojot sekundārā tinuma spailes, bet ar nepietiekami novērtētu spriegumu transformatora ieejā līdz vērtībai, kas spēj radīt sekundāro nominālo strāvu, nepārsniedzot to.Šo metodi izmanto, lai noteiktu vara zudumus.

Avārijas režīmos transformators ietver visus tā darbības pārkāpumus, kas izraisa darbības parametru novirzes ārpus to pieļaujamo vērtību robežām. Īssavienojums tinumu iekšpusē tiek uzskatīts par īpaši bīstamu.

Avārijas režīmi izraisa elektrisko iekārtu aizdegšanos un neatgriezenisku seku attīstību. Tie spēj radīt milzīgus bojājumus energosistēmai.

Tāpēc, lai novērstu šādas situācijas, visi spēka transformatori ir aprīkoti ar automātiskajām, aizsargierīcēm un signalizācijas ierīcēm, kas paredzētas primārās cilpas normālas darbības uzturēšanai un darbības traucējumu gadījumā to ātri atvienotu no visām pusēm.