Системы охлаждения трансформаторов реферат

Обновлено: 05.07.2024

При работе трансформатора происходит нагрев обмоток и магнитопровода за счет потерь энергии в них. Предельный нагрев частей трансформатора ограничивается изоляцией, срок службы которой зависит от температуры нагрева. Чем больше мощность трансформатора, тем интенсивнее должна быть система охлаждения.

Ниже приводится краткое описание систем охлаждения трансформаторов.

Естественное воздушное охлаждение

Допустимое превышение температуры обмотки сухого трансформатора над температурой охлаждающей среды зависит от класса нагревостойкости изоляции и согласно ГОСТ 11677-85 должно быть не больше: 60°С (класс А); 75°С (класс Е); 80°С (класс В); 100°С (класс F); 125°С (класс Н).

Данная система охлаждения малоэффективна, поэтому применяется для трансформаторов мощностью до 1600 кВА при напряжении до 15 кВ.

Естественное масляное охлаждение

Естественное масляное охлаждение (М) выполняется для трансформаторов мощностью до 16000 кВА включительно. В таких трансформаторах тепло, выделенное в обмотках и магнитопроводе, передается окружающему маслу, которое, циркулируя по баку и радиаторным трубам, передает его окружающему воздуху. При номинальной нагрузке трансформатора температура масла в верхних, наиболее нагретых слоях не должна превышать +95°С.

Для лучшей отдачи тепла в окружающую среду бак трансформатора снабжается ребрами, охлаждающими трубами или радиаторами в зависимости от мощности.

Рис.1. Трансформатор трехфазный трехобмоточный ТДТН-16000-110-80У1
1 - бак, 2 - шкаф автоматического управления дутьем,
3 - термосифонный фильтр, 4 - ввод ВН, 5 - ввод НН,
6 - ввод СН, 7 - установка трансформаторов тока 110 кВ,
8 - установка трансформаторов тока 35 кВ, 9 - ввод 0 ВН,
10 - ввод 0 СН, 11 - расширитель, 12 - маслоуказатель стрелочный,
13 - клапан предохранительный, 14 - привод регулятора напряжения,
15 - электродвигатель системы охлаждения, 16 - радиатор,
17 - каретка с катками

Масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла

Масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла (Д) применяется для более мощных трансформаторов. В этом случае в навесных охладителях из радиаторных труб помещаются вентиляторы (рис.1). Вентилятор засасывает воздух снизу и обдувает нагретую верхнюю часть труб. Пуск и останов вентиляторов могут осуществляться автоматически в зависимости от нагрузки и температуры нагрева масла. Трансформаторы с таким охлаждением могут работать при полностью отключенном дутье, если нагрузка не превышает 100% номинальной, а температура верхних слоев масла не более +55°С, также при минусовых температурах окружающего воздуха и при температуре масла не выше +45°С независимо от нагрузки. Максимально допустимая температура масла в верхних слоях при работе с номинальной нагрузкой +95°С.

Форсированный обдув радиаторных труб улучшает условия охлаждения масла, а следовательно, обмоток и магнитопровода трансформатора, что позволяет изготовлять такие трансформаторы мощностью до 80000 кВА.

Масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители

Масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители (ДЦ) применяется для трансформаторов мощностью 63000 кВА и более.

Охладители состоят из системы тонких ребристых трубок, обдуваемых снаружи вентилятором. Электронасосы, встроенные в маслопроводы, создают непрерывную принудительную циркуляцию масла через охладители (рис.2).

Рис.2. Принципиальная схема охладителя системы ДЦ:
1 - бак трансформатора;
2 - электронасос;
3 - адсорбный фильтр;
4 - охладитель;
5 - вентиляторы обдува

Благодаря большой скорости циркуляции масла, развитой поверхности охлаждения и интенсивному дутью охладители обладают большой теплоотдачей и компактностью. Переход к такой системе охлаждения позволяет значительно уменьшить габариты трансформаторов.

Охладители могут устанавливаться вместе с трансформатором на одном фундаменте или на отдельных фундаментах рядом с баком трансформатора.

Рис.3. Автотрансформатор однофазный АОДЦТН-500/330:
1 - бак (нижняя часть); 2 - бак (съемная часть); 3 - скоба для подъема съемной части бака;
4 - стрелочный маслоуказатель; 5 - предохранительная труба; 6 - газовое реле;
7 - ввод 35 кВ; 8 - вводы НН; 9 - ввод ВН; 10 - установка трансформаторов тока ВН;
11 - выносные маслоохладители; 12 - ввод СН; 13 - ввод нейтрали;
14 поворотная каретка; 15 - регулятор напряжения

На рис.3 показан однофазный автотрансформатор с системой охлаждения ДЦ с выносными охладителями, связанными с баком маслопроводами. Бак колокольного типа с нижним разъемом.

Направленный поток масла (НДЦ)

В трансформаторах с направленным потоком масла (НДЦ) интенсивность охлаждения повышается, что позволяет увеличить допустимые температуры обмоток.

Масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла (Ц)

Масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла (Ц) принципиально устроено так же, как система ДЦ, но в отличие от последнего охладители состоят из трубок, по которым циркулирует вода, а между трубками движется масло.

Чтобы предотвратить попадание воды в масляную систему трансформатора, давление масла в маслоохладителях должно превышать давление циркулирующей в них воды не менее чем на 0,02 МПа (2 Н/см 2 ). Эта система охлаждения эффективна, но имеет более сложное конструктивное выполнение и применяется на мощных трансформаторах (160 MBА и более).

Масляно-водяное охлаждение с направленным потоком масла (НЦ)

Масляно-водяное охлаждение с направленным потоком масла (НЦ) применяется для трансформаторов мощностью 630 MBА и более.

На трансформаторах с системами охлаждения ДЦ и Ц устройства принудительной циркуляции масла должны автоматически включаться одновременно с включением трансформатора и работать непрерывно независимо от нагрузки трансформаторов. В то же время число включаемых в работу охладителей определяется нагрузкой трансформатора. Такие трансформаторы должны иметь сигнализацию о прекращении циркуляции масла, охлаждающей воды или об останове вентилятора.

Следует отметить, что в настоящее время ведутся разработки новых конструкций трансформаторов с обмотками, охлаждаемыми до очень низких температур. Металл при низких температурах обладает сверхпроводимостью, что позволяет резко уменьшить сечение обмоток. Трансформаторы с использованием принципа сверхпроводимости (криогенные трансформаторы) будут иметь малую транспортировочную массу при мощностях 1000 MBА и выше.

Каждый трансформатор имеет условное буквенное обозначение, которое содержит следующие данные в том порядке, как указано ниже:

число фаз (для однофазных - О; для трехфазных - Т);
вид охлаждения - в соответствии с пояснениями, приведенными выше;
число обмоток, работающих на различные сети (если оно больше двух), для трехобмоточного трансформатора Т; для трансформатора с расщепленными обмотками Р (после числа фаз);
буква Н в обозначении при выполнении одной из обмоток с устройством РПН;
буква А на первом месте для обозначения автотрансформатора.

За буквенным обозначением указывается номинальная мощность, кВА; класс напряжения обмотки (ВН); климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543-70.

Например, ТДТН-16000/110-У1 - трехфазный трансформатор с системой охлаждения Д, трехобмоточный, с регулированием напряжения под нагрузкой, номинальной мощностью 16000 кВА, напряжением ВН 110 кВ; климатическое исполнение У (умеренный климат); категория размещения 1 (на открытом воздухе).

ОХЛАЖДЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ, ВИДЫ ОХЛАЖДЕНИЯ СИЛОВЫХ МАСЛЯНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ, РЕМОНТ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ.

Объектом исследования являются системы охлаждения трансформа-торов, которые предназначены для охлаждения изоляционных материалов трансформатора – бумаги, хлопчатобумажной ленты, электро-картона и т. д., которые не выдерживают длительного воздействиятемпературы, превыша¬ющей допустимую для данного класса изоляции.
Цель работы – изучение свойств систем охлаждения трансформа-торов, их видов, ремонта и эксплуатации.
Представлены конструктивные решения и технические характерис-тики систем охлаждения трансформаторов.
В процессе работы использовались техническая литература и норма¬тивные документы.

стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
1ОХЛАЖДЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ 5
1.1 ТРАНСФОРМАТОРЫ С МАСЛЯНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ 8
2 ВИДЫ ОХЛАЖДЕНИЯ СИЛОВЫХ МАСЛЯНЫХ
ТРАНСФОРМАТОРОВ 14
2.1 СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ Д. 17
2.2 СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ МЦ 18
2.3 СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ДЦ 19
2.4 СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ МВ 20
2.5 СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ Ц 21
2.6 СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ С НАПРАВЛЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ МАСЛА В ОБМОТКАХ НДЦ И НЦ. 22
3 РЕМОНТ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ СИЛОВЫХТРАНСФОРМАТОРОВ 23
3.1 РЕМОНТ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ДС 23
3.2 РЕМОНТ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ Ц. 30
3.3 РЕМОНТ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ Д. 32
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 39
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 40

Одним из важнейших преимуществ переменного тока перед постоянным является легкость и простота, с которой можно преобразовать переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения.Достигается это посредством простого и остроумного устройства – трансформатора, созданного в 1876 г. замечательным русским ученым Павлом Николаевичем Яблочковым.
П.Н. Яблочков предложил способ “дробления света” для своих свечей при помощи трансформатора. В дальнейшем конструкцию трансформаторов разрабатывал другой русский изобретатель И.Ф. Усагин, который предложил применять трансформаторы для питания нетолько свечей Яблочкова, но и других приемников.
Важная роль в развитии электротехники принадлежит М.О. Доливо-Добровольскому. Он разработал основы теории многофазных и, в частности, трехфазных переменных токов и создал первые трехфазные электрические машины и трансформаторы. Трехфазный трансформатор современной формы с параллельными стержнями, расположенными в одной плоскости, был сконструирован им в 1891г. С тех пор происходило дальнейшее конструктивное усовершенствования трансформаторов, уменьшалась их масса и габариты, повышалась экономичность. Основные положения теории трансформаторов были разработаны в трудах Е. Арнольда и М. Видмара.

1 ОХЛАЖДЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Способы охлаждения. Конструктивное выполнение трансформатора определяется в значительной мере способом егоохлаждения, который зави¬сит от номинальной мощности. При увеличении мощности трансформатора необходимо увеличивать и интенсивность его охлаждения. В силовых транс¬форматорах для отвода теплоты от обмоток и магнитопровода применяют следующие способы охлаждения: воздушное, масляное и посредством него¬рючего жидкого диэлектрика. Каждый вид охлаждения имеет соответствую¬щее условное обозначение.Трансформаторы с воздушным охлаждением (сухие трансформаторы). При естественном воздушном охлаждении магнитопровод, обмотки и другие части трансформатора имеют непосредственное соприкосновение с окружа¬ющим воздухом, поэтому охлаждение их происходит путем конвекции воз¬духа и излучения. Сухие трансформаторы (рисунок 1) устанавливают внутри помещений (в зданиях.

электромагнитные статистические преобразователи электрической энергии, имеющие две ли большее число индуктивно связанных обмоток и предназначены для изменения напряжения переменного тока. Трансформаторы также применяются для преобразования числа фаз и частоты. В современной энергетике они применяются на всех стадиях выработки, преобразования и использования электроэнергии.

Генераторы переменного тока на электростанциях вырабатывают электрическую энергию при напряжении 6–30 кВ, а передача электроэнергии на дальни расстояния осуществляется при значительно больших напряжениях 110, 150, 220, 330, 400, 500, 750, 1150 кВ. Поэтому на каждой электростанции устанавливают трансформаторы, повышающие напряжение.

Распределение электрической энергии между промышленными предприятиями, городами и сельскими районами, а также внутри промышленных предприятий производиться по воздушными кабельным линиям при напряжениях 220, 110, 35, 20, 10, 6 кВ. Следовательно, во всех узлах распределительных сетей должны быть установлены трансформаторы, понижающие напряжение.

Таким образом, электрическая энергия при передаче от электрических станций к потребителям подвергается многократной трансформации

Трансформаторы, используемые для преобразования электрической энергии в сетях энергосистем, распределительных сетях и в установках, предназначенных для приема и использования электроэнергии, называют силовыми. К ним относят трехфазные трансформаторы мощностью

Трансформаторы, применяемые в схемах с полупроводниковыми приборами (диодами, тиристорами, транзисторами), в которых осуществляется выпрямление переменного или инвертирование постоянного тока, называют преобразовательными. Такие трансформаторы мощностью до сотен мегавольт-ампер применяются в электрических установках промышленных предприятий. Кроме этих трансформаторов выпускают другие специальные трансформаторы для питания рудно-термических печей, электрической сварки, электротяги, питания электронных устройств, а также измерительные трансформаторы напряжения и тока.

Силовые трансформаторы имеют мощность в трехфазном исполнении до 1250 МВ·А, в групповом исполнении из трех однофазных трансформаторов – до 2000 МВ·А, масса таких трансформаторов достигает 500 т.

В вентильных преобразователях, осуществляется выпрямление или инвертирование, главное название трансформаторов состоит в обеспечении нужной схемы включения вентилей т согласовании напряжений на входе и выходе преобразователя. Поскольку соотношение напряжений на входе и выходе вентильных преобразователей зависит от схемы включения вентилей, при подаче на вход преобразователя стандартного напряжения на выходе напряжение будет нестандартным. Поэтому каждый преобразовательный трансформатор проектируют для конкретной схемы включения вентилей, определяющей специфику расчета и проектирования схемных обмоток, к которым подключается вентильный преобразователь.

Измерительные трансформаторы тока и напряжения (2)

. обмотку трансформатора тока под нагрузкой. Высокое напряжение опасно для персонала и, кроме того, может привести к повреждению изоляции трансформатора тока. Из-за . необходимости произвести переключения в схеме под током предварительно закорачивают вторичную обмотку трансформатора тока. 2 Погрешности трансформатора тока Коэффициент трансформации трансформатора тока определяется следующим образом. .

Значительным техническим достижением в области создания преобразовательных трансформаторов является построение уникальных трансформаторов для линий электропередачи постоянного тока, когда в начале линии осуществляется выпрямление переменного тока сверхвысокого напряжения с получением постоянного напряжения 1500 кВ, а затем в конце линии осуществляется инвертирование.

Особенность трансформаторов, применяемых для различных технологических процессов (электросварки, выплавки стали и др.), относительно небольшие выходные напряжения – порядка 100–200 В. В связи с этим электропечные трансформаторы, особенно при мощности 50–100 МВ·А, проектируют на большие тока вторичных обмоток, достигающие сотен килоампер.

Измерительные трансформаторы используются для включения электроизмерительных приборов и аппаратов защиты в электрические цепи высокого напряжения или цепи, по которым проходят большие токи, для расширения пределов измерения и обеспечения электробезопасности. Как правило, они имеют небольшую мощность, определяемую мощностью, потребляемой электроизмерительными приборами, реле, информационными системами. Эти трансформаторы отличаются высокой точностью исполнения при реализации специальных конструкций. Предусматривающих сведение к минимуму погрешностей измерения.

1 СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла (Д) применяется для более мощных трансформаторов.

Допустимое превышение температуры обмотки сухого трансформатора над температурой окружающей среды зависит от класса нагревостойкости изоляции и согласно ГОСТ 11677-85 должно быть больше: 60 °С (класса А); 75 °С (класса Е); 80 °С (класса В); 100 °С (класса F); 125 °С (класса Н).

Данная система охлаждения малоэффективна, поэтому применяется для трансформаторов мощностью до 1600 кВ·А при напряжении до 15 кВ.

Естественное масляное охлаждение (М) выполняется для трансформаторов мощностью до 16000 кВ·А включительно. В таких трансформаторах тепло, выделенное в обмотках и магнитопроводе, передается окружающему маслу, циркулирующему по баку и радиаторам, и передается окружающему воздуху. При номинальной нагрузке трансформатора температура масла в верхних, наиболее нагретых слоях не должна превышать +95 °С (ПТЭ).

Для лучшей отдачи тепла в окружающую среду бак трансформатора снабжают ребрами, охлаждающими трубами или радиаторами в зависимости от мощности.

Краткое описание применяемых систем охлаждения трансформаторов приводится ниже. Имеют различные обозначения (таблица 1.1).

Естественное мастное охлаждение (М) выполняется для трансформаторов мощностью до 16 000 кВ А. В таких трансформаторах тепло, выделенное в обмотках и магнитопроводе, передается маслу, циркулирующему по баку и радиаторам, а затем — окружающему воздуху. При номинальной нагрузке трансформатора в соответствии с Правилами технической эксплуатации (ПТЭ) температура масла в верхних, наиболее нагретых… Читать ещё >

Системы охлаждения силовых трансформаторов ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Приведем краткое описание систем охлаждения трансформаторов.

Допустимое превышение температуры обмотки сухого трансформатора над температурой окружающей среды зависит от класса натре востой кости изоляции и согласно ГОСТ 11 677–85 должно быть не больше 60 °C для класса А, 75 °C — для класса Е, 80 °C — для класса В, 100 °C — для класса F, 125 °C — для класса Н. Данная система охлаждения малоэффективна, поэтому применяется для трансформаторов мощностью до 1600 кВ • А при напряжении до 15 кВ.

Масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла (Д) применяется для более мощных трансформаторов. В этом случае в навесных охладителях из радиаторных труб (рис. 2.9) помещают вентиляторы. Вентилятор засасывает воздух снизу и обдувает нагретую верхнюю часть труб. Пуск и останов вентиляторов осуществляется автоматически в зависимости от нагрузки и температуры нагрева масла. Трансформаторы с таким охлаждением могут работать при полностью отключенном дутье, если нагрузка не превышает 100% от номинальной, а температура верхних слоев масла не более 55 °C, а также независимо от нагрузки при отрицательных температурах окружающего воздуха и температуре масла не выше 45 °C (ПТЭ). Максимально допустимая температура масла в верхних слоях при работе трансформатора с номинальной нагрузкой 95 °C.

Рис. 2.9. Принципиальная схема охладителя системы Д:

1 — бак трансформатора; 2 — радиаторы охладителя; 3 — вентилятор обдува Форсированный обдув радиаторных труб улучшает условия охлаждения масла, а следовательно, обмоток и магнитопровода трансформатора, что позволяет изготовлять такие трансформаторы мощностью до 80 000 кВ • А.

Охладители состоят из тонких ребристых трубок, обдуваемых снаружи вентилятором. Электронасосы, встроенные в маслопроводы, создают непрерывную принудительную циркуляцию масла через охладители (рис. 2.10).

Благодаря высокой скорости циркуляции масла, большой поверхности охлаждения и интенсивному дутью охладители обладают большой теплоотдачей и компактностью. Такая система охлаждения позволяет значительно уменьшить габаритные размеры трансформаторов. Охладители могут устанавливаться вместе с трансформатором на одном фундаменте или на отдельных фундаментах рядом с баком трансформатора.

Рис. 2.10. Принципиальная схема охладителя системы ДЦ:

Масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла (Ц) принципиально устроено так же, как охлаждение ДЦ, но в отличие от последнего охладители в этой системе состоят из трубок, по которым циркулирует вода, а между трубками движется масло.

Температура масла на входе в маслоохладитель не должна превышать 70 °C.

1 — бак трансформатора; 2 — масляный электронасос; 3 — адсорбционный фильтр; 4 — охладитель 5 — вентилятор обдува Чтобы предотвратить попадание воды в масляную систему трансформатора, давление масла в маслоохладителях в этом случае должно превышать давление циркулирующей в них воды не менее чем на 0,02 МПа (2 Н/см 2 ). Эта система охлаждения эффективна, но имеет довольно сложное конструктивное исполнение и поэтому применяется для мощных трансформаторов (160 MB A и более).

На рис. 2.11 …2.17 представлены общие виды некоторых трансформаторов разной мощности.

Обозначение трансформатора состоит из букв и цифр. Буквами обозначаются: число фаз (О — однофазный, Т — трехфазный); вид охлаждения (табл. 2.1) и число обмоток, работающих на самостоятельные сети, если оно больше двух (трехобмоточный трансформатор обозначают буквой Т). Выполнение одной из обмоток с устройством РПН обозначают дополнительно буквой Н. При обозначении автотрансформатора добавляют букву, А перед буквами обо;

Читайте также: