Силовой трансформатор индустриального назначения

Силовой трансформатор индустриального назначения

Трансформатор силовой — статическая машина, предназначенная для преобразования и передачи энергетической мощности из одной части схемы в другую не меняя частоты электрического тока. Конструкция силового трансформатора входит в разряд статических устройств, поскольку не имеет вращающихся или движущихся деталей. Технически силовой трансформатор включается в цепь источника переменного тока, где действует по принципу взаимной индукции.

Небольшой экскурс в историю

Начало эксплуатации мощных электрических установок подобного типа история отмечает второй половиной XIX века. Первая же половина стала временем обнаружения свойства индукции, на чём строится принцип работы мощного электрического трансформатора.

По мере использования на практике, конструкция мощной системы совершенствовалась — увеличивалась эффективность, но уменьшались габаритные размеры.

Так удалось подойти к созданию ёмких силовых машин, работающих в диапазоне высоких мощностей (киловольт – мегавольт/ ампер). В 1950 году проводилось первое испытание высоковольтной электрической системы, оснащённой силовым модулем на 400 кВА.

Конструкция силового трансформатора
Классическое исполнение: 1 — индикатор масла; 2 — дегидрирующий сапун; 3 — модуль масляного фильтра; 4 — расширитель; 5 — контактный термометр; 6 — реле Бухгольца; 7 — маркерная табличка; 8 — клеммная коробка; 9 — бак с гофрированными стенками; 10 — колесо

Однако уже вначале 1970-х годов энергетики тестировали единичный экземпляр оборудования мощностью 1100 мВА. Спустя ещё десять лет (1980 год), производители освоили выпуск машин класса «KV» и выше.

Применение силовых электрических трансформаторов

Генерация электрической мощности с низким уровнем напряжения характеризуется экономически выгодной. Теоретически эту мощность низкого напряжения допустимо передать потребителю.

Однако передача мощности при низком уровне напряжения приводит к увеличению линейного тока, что оборачивается большими потерями в линии электропередачи.

Между тем, если уровень напряжения увеличивается, снижается ток и уменьшаются потери на сопротивлении. Сечение проводника можно уменьшить, соответственно, упрощается оптимизация регулировки напряжения в системе.

Все эти манипуляции делаются благодаря схематично выполненной трансформации с повышением уровня напряжения. Схема монтируется на стороне сети энергосистемы, назначенной для отправки энергии потребителю.

Поскольку мощность высокого напряжения недопустимо (опасно) распределять непосредственно потребителям, необходимо снижать эту мощность до приемлемого уровня на стороне приёма.

Операция выполняется понижающим силовым трансформатором. Поэтому электрическое устройство, выполняющее такую функцию, – это оборудование высокой значимости для процессов передачи генерируемой электроэнергии.

Понижающий силовой трансформатор
Практический пример установки понижающего силового трансформатора в условиях сельскохозяйственной местности, для распределения электроэнергии потребителям фермерских хозяйств

Обычно используются мощные электрические трансформаторы, наделённые двумя (тремя) рабочими обмотками. При этом коэффициент отношения высокого напряжения к низкому напряжению на таких устройствах составляет обычно больше 2.

Если коэффициент отношения по напряжениям меньше 2, рациональным видится использование силовой машины с автоматическим регулированием.

Применительно к трёхфазной сети, силовой трансформатор на три фазы видится более экономичным, нежели модуль, состоящий из трёх автономных однофазных систем.

Правда, силовой трехфазный трансформатор создаёт сложности транспортировки к месту монтажа (по причине веса и габаритов) и в случае повреждения одной из фаз такого модуля, установка теряет работоспособность полностью. Для схемы с тремя однофазными блоками подобные нюансы практически сводятся к нулю.

Типичное исполнение мощных электрических машин

Классификация мощных электрических трансформаторов достаточно разносторонняя, выстраивается в зависимости от назначения, применения, конструктивных особенностей оборудования. Тем не менее, мощные электрические установки можно условно разделить по типу исполнения на оборудование:

Повышающие и понижающие – модули, обычно используемые с целью повышения или понижения сетевого напряжения в схемах, по которым осуществляется передача и распределение электрической энергии.

Трёхфазные и однофазные конструкции – первый тип обычно используется для работы в трехфазной энергосистеме, второй тип, соответственно в однофазной сети. Но когда габариты имеют значение, предпочтительно использовать модуль, куда входят три однофазных силовых трансформатора.

Однофазный силовой трансформатор
Однофазные конструкции отличаются небольшими габаритными размерами, поэтому удобны для инсталляции. Однако имеют другие ограничения

Измерительные и распределительные – измерительные силовые машины конструктивно дополняются модулями, предназначение которых приведение напряжений и токов к нормированным значениям. Пониженные до установленных норм выходные значения токов и напряжений измеряются посредством стандартных приборов.

Распределительный мощный трансформатор понижает напряжение для последующего распределения по внутренней нагрузке.

Конструкции распределительного типа оснащаются системой регулировки напряжения. Такие установки стабильно обеспечивают энергией при условии 50% потребления от полной допустимой нагрузки.

Открытого и закрытого типа – первое исполнение сделано под инсталляцию на открытом воздухе, — силовые трансформаторы наружного применения. Конструкции второго исполнения сделаны под инсталляцию внутри служебных помещений.

Сухие и мокрые – первые охлаждаются посредством окружающего воздуха, вторые оснащаются ресивером с трансформаторным маслом (МЭС 421-01-14 или аналогичным), которое циркулирует в области расположения обмоток. Так достигается эффект охлаждения трансформаторных обмоток.

Стержневой и броневой — конструкция мощного стержневого трансформатора опирается на две вертикальные лимбы (стойки), на которых крепятся две горизонтальные секции — ярмо.

Стержень трансформатора прямоугольный, охвачен общей магнитной цепью. Катушки (высоковольтная и низковольтная) цилиндрической формы размещены на лимбах.

Силовой трансформатор броневого типа имеет центральный и два боковых лимба. На центральном лимбе размещена высоковольтная катушка, на боковых низковольтные катушки. Используется двойная магнитная цепь.

Броневой силовой трансформатор
Примерно такой выглядит конструкция броневого типа с тремя катушками индуктивности и двойной магнитной цепью

Вообще, конструктивное исполнение мощных силовых трансформаторов впечатляет. Кроме отмеченных типичных исполнений встречаются также – симметричные, отсасывающие, переходные, проходные и другие. Каждая конструкция предусматривается под выполнение конкретных функций.

Технические обозначения силовых трансформаторов

Как всякому стандартному промышленному оборудованию, силовым трансформаторам присущ фактор наличия специальной маркировки, расшифровка которой позволяет обобщённо раскрыть технические данные оборудования. Специальная маркировка – это набор символов – буквенных и цифровых.

Расшифровка трансформаторной маркировки в порядке следования от начального до конечного символа:

  • число фаз,
  • принцип охлаждения,
  • количество обмоток,
  • наличие устройства регулирования обмотки,
  • параметр мощности,
  • параметр высокого напряжения обмоток.

Например, есть маркировка силового трансформатора «ТДТН-10000/25». Исходя из расшифровки, пользователь обладает оборудованием на 3 фазы («Т»), с воздушным (дутьевым) охлаждением («Д»), с тремя обмотками («Т») и регулировочной системой напряжения под нагрузкой на одной из обмоток («Н»). Трансформатор силовой рассчитан под мощность 10000 кВА и напряжение 25 кВ.

Следует отметить достаточно обширный диапазон принципа охлаждения силовых трансформаторов. Основными считаются три – воздушное, масляное, водяное охлаждение.

Однако выпускается немалое количество конструкций силовых трансформаторов, где используется комбинированное охлаждение и учитывается исполнение системы – открытая, закрытая, герметичная.


 


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *