Силовой трансформатор индустриального назначения

Силовой трансформатор индустриального назначения

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

Небольшой экскурс в историю силовых трансформаторов

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 индустриальной системы совершенствовалась — увеличивалась эффективность, но при этом уменьшались габаритные размеры оборудования.

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.

ТОКОВЫЕ КЛЕЩИ

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 индустриального оборудования мощностью 1100 мВА. Спустя ещё десять лет (1980 год), производители освоили выпуск трансформаторных машин класса «KV» и выше.

Применение силовых индустриальных 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.

БЕСПРОВОДНОЙ

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

Обычно используются мощные электрические трансформаторы индустриального назначения, 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 указанного значения, рациональным видится использование силовой трансформаторной машины с автоматическим регулированием.

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

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

Типичное исполнение мощных индустриальных электрических машин

Классификация индустриальных мощных электрических трансформаторов достаточно разносторонняя. Выстраивается классификация 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 электрических схем, 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 оборудования имеют значение, предпочтительно использовать модуль, куда входят три однофазных силовых трансформатора.

ЗОНД НА 25-40 кВ

Однофазный силовой трансформатор
Однофазные конструкции отличаются небольшими габаритными размерами, поэтому удобны для инсталляции. Однако имеют некоторые другие технологические 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 индустриальный силовой трансформатор понижает напряжение для последующего распределения по внутренней нагрузке. Конструкции распределительного типа оснащаются системой регулировки напряжения. Такие установки стабильно обеспечивают энергией объект при условии 50% потребления от полной допустимой нагрузки.

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

Сухие и мокрые – первые конструкции охлаждаются посредством окружающего воздуха. Вторые конструкции оснащаются ресивером, заполняемым трансформаторным маслом (МЭС 421-01-14 или аналогичным), циркулирующим в зонах размещения обмоток. Так достигается эффект охлаждения трансформаторов.

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

МОНИТОР ТОКА

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

Вообще, конструктивное исполнение мощных силовых трансформаторов индустриального назначения впечатляет. Кроме отмеченных типичных конструкций, встречаются также:

  • симметричные,
  • отсасывающие,
  • переходные,
  • проходные и другие.

Каждая конструкция устройства предусматривается под выполнение конкретных функций.

Технические обозначения силовых индустриальных трансформаторов

Как всякому стандартному промышленному оборудованию, силовым трансформаторам индустриального назначения присущ фактор наличия специальной маркировки. Расшифровка такой маркировки 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, как правило, обозначает следующее:

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

Например, имеется маркировка индустриального силового трансформатора «ТДТН-10000/25». Исходя из расшифровки аббревиатуры маркировки, представлено оборудование:

  • трёхфазное («Т»),
  • имеющее воздушное (дутьевое) охлаждение («Д»),
  • наделённое тремя обмотками («Т»),
  • регулируемое одной из обмоток по напряжению («Н»).

Такого типа трансформатор индустриальный силовой рассчитан под нагрузку мощностью 10000 кВА и рабочее напряжение 25 кВ, соответственно.

Следует отметить достаточное разнообразие способов охлаждения силовых индустриальных трансформаторов. Часто применяются любая из следующих трёх систем  охлаждения:

  1. Воздушная.
  2. Масляная.
  3. Водяная.

Однако выпускается немалое количество конструкций силовых трансформаторов индустриального назначения, где используется комбинированная система охлаждения с учётом вариаций исполнения модулей:

  • открытая,
  • закрытая,
  • герметичная.