Трансформаторы обеспечивают эффективную передачу и преобразование электрической энергии, регулируя напряжение и сводя к минимуму потери мощности. Поэтому конструкция трансформатора играет решающую роль в обеспечении надежности системы и безопасности эксплуатации.
В данной статье дается исчерпывающее объяснение основных принципов работы трансформаторов, включая их базовую конструкцию, классификацию, функции, критерии выбора, процедуры проектирования и типичные области применения.
Содержание
1. Какие бывают типы силовых трансформаторов и из каких основных компонентов они состоят?
Существует несколько типов силовых трансформаторов, таких как трансформаторы сухого типа, масляные трансформаторы и распределительные трансформаторы на опорах.
К их основным компонентам обычно относятся: сердечник, обмотки, система изоляции, бак (для масляных моделей), система охлаждения, переключатель отводов, проходные втулки и другие защитные элементы.
2. Что такое ток намагничивания (ток возбуждения)?
Магнитизирующий ток — это ток возбуждения, необходимый для создания магнитного потока внутри сердечника.
При включении трансформатора может возникнуть высокий пусковой ток.
Если остаточный магнитный поток имеет ту же полярность, что и приложенное напряжение, суммарный магнитный поток может превысить предел насыщения сердечника, что приведет к скачку тока, достигающему 6–8 номинальных значений.
Этот переходный ток содержит постоянную составляющую и гармоники и затухает со временем: как правило, за 5–10 секунд для крупных трансформаторов и примерно за 0,2 секунды для более компактных агрегатов.
3. Почему новый или отремонтированный трансформатор должен проходить “испытания под напряжением” перед официальным вводом в эксплуатацию? Сколько раз его следует подавать под напряжение?
Перед вводом в эксплуатацию нового трансформатора (или трансформатора, прошедшего заводской капитальный ремонт) необходимо провести ряд испытаний под напряжением для проверки прочности изоляции и механической надежности.
Для проверки выдерживаемости изоляции при полном напряжении или переключательных перенапряжениях.
При отключении трансформатора без нагрузки может произойти прерывание очень небольшого тока намагничивания до того, как его величина достигнет нуля. Возникающее в результате прерывание тока в выключателе может привести к появлению переключательного перенапряжения.
В трансформаторах без заземления или в трансформаторах, заземленных через катушку подавления дуги, переключательное перенапряжение может достигать в 4,0–4,5 раза фазное напряжение.
Для трансформаторов, у которых точка нейтрали находится с прямым заземлением, переключающее перенапряжение обычно составляет ниже 3 раз фазное напряжение.
→ Именно поэтому трансформаторы, подлежащие испытаниям на ударную нагрузку, должны иметь нейтральную точку, непосредственно заземленную.
Для проверки механической прочности при высоком пусковом токе.
Когда на ненагруженный трансформатор подается напряжение, возникает пусковой ток величиной до 6–8 раз может возникнуть номинальный ток. Этот скачок напряжения вызывает значительную электродинамическую силу. Поэтому испытание на ударную нагрузку также подтверждает, что механическая прочность трансформатора и защитные реле не дадут сбоев в работе.
Рекомендуемое количество испытаний на ударную прочность:
Новый трансформатор: 5 последствий подачи напряжения. Капитально отремонтированный трансформатор: 3 последствия подачи напряжения
4. Каковы условия параллельной работы трансформаторов?
Трансформаторы могут работать в параллельном режиме только при соблюдении следующих условий:
Одинаковое передаточное число (коэффициент напряжения)
Равное сопротивление короткого замыкания (напряжение короткого замыкания)
Одна и та же группа векторов / группа соединений обмоток
5. Какие защитные устройства установлены на корпусе трансформатора и каковы их основные функции?
К типичным защитным устройствам, установленным на корпусе трансформатора, относятся:
Консерватор (расширение масляного бака)
Его вместимость составляет примерно 8–10% от общего объема трансформаторного масла.
Назначение: компенсировать изменение объёма масла, вызванное колебаниями температуры, уменьшить прямой контакт масла с воздухом, предотвратить попадание влаги и замедлить окисление масла.
A вентиляционный фильтр с силикагелем устанавливается на консерваторе для предотвращения попадания влажного воздуха в трансформатор.Воздухоотводчик (поглотитель влаги) и маслоочиститель
В сапуне содержатся осушители, такие как силикагель и активированный оксид алюминия.
В качестве индикатора насыщения используется силикагель, меняющий цвет (синий → красный).
Маслоочиститель (фильтр) также содержит осушители, которые поглощают влагу, кислоты и продукты окисления при прохождении масла, что позволяет поддерживать чистоту масла и продлевать срок его службы.Устройство сброса давления при взрыве / Устройство сброса давления
Как правило, на крышке резервуара устанавливается взрывозащищенная трубка (предохранительный клапан) для сброса избыточного внутреннего давления в случае внутренних неисправностей.
В современных крупных трансформаторах используются клапаны сброса давления вместо этого.
При повышении внутреннего давления клапан срабатывает и подает сигналы тревоги или отключения.
Кроме того, трансформаторы оснащены другими устройствами безопасности, такими как:
Реле Буххольца (газовое реле)
Термометры (устройства для измерения температуры)
Датчики уровня масла
