Системы охлаждения силовых трансформаторов

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.

Приведем краткое описание систем охлаждения трансформаторов.

Естественное воздушное охлаждение трансформаторов осуществляется посредством естественной конвекции воздуха и частичного лучеиспускания в воздухе. Такие трансформаторы получили название «сухих». Условно принято обозначать естественное охлаждение при открытом исполнении С, при защитном исполнении — СЗ, при герметичном исполнении СГ, с принудительной циркуляцией воздуха (дутьем) — СД.

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.

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 слоях не должна превышать +95°С.

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

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.

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.

Масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители (ДЦ) применяется для трансформаторов мощностью 63 000 кВ, А и выше.

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.

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/см²). 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;

Таблица 2.1.

Условные обозначения видов охлаждения трансформаторов

Вид охлаждения.	Условное обозначение.
Сухие трансформаторы
Естественное воздушное:
при открытом исполнении.	С.
при защищенном исполнении.	СЗ.
при герметичном исполнении.	СГ.
Масляные трансформаторы
Естественное масляное.	М.
С дутьем и естественной циркуляцией масла.	д.
С естественной циркуляцией воздуха и.	МЦ
принудительной циркуляцией масла С принудительной циркуляцией масла.	дц.
С принудительной циркуляцией воды и естественной.	МВ.
циркуляцией масла С принудительной циркуляцией воды и масла.	ц.
Трансформаторы с негорючим жидким диэлектриком
Естественное негорючим жидким диэлектриком.	Н.
Негорючим жидким диэлектриком с дутьем.	нд.

Рис. 2.11. Сухой силовой трансформатор

значения трансформатора. Исполнение трансформатора с естественным масляным охлаждением и защитой при помощи азотной подушки, без расширителя, обозначают дополнительной буквой 3 после обозначения вида охлаждения (например, ТМЗ), трансформатор с расщепленной обмоткой НН — дополнительной буквой Р после обозначения числа фаз (например, ТРДН); трансформаторы для собственных нужд электростанций — дополнительной буквой С (например, ТРДНС).

Цифрами в обозначении трансформатора указывают номинальную мощность в киловольт-амперах и через косую черту класс напряжения обмотки ВН в киловольтах. Кроме того, в обозначении указывают: год выпуска рабочих чертежей трансформаторов данной конструкцию (две последние цифры); климатическое исполнение и категорию размещения (ГОСТ 15 150—69).

Примеры условного обозначения трансформаторов различного типа:

• 1. ТМ-100/10−78У1 — трехфазный двухобмоточный трансформатор с естественным масляным охлаждением, номинальной мощностью 100 кВ А, класс напряжения 10 кВ, конструкция 1978 г., для умеренного климата, категория размещения 1;
• 2. ТРДНС-32 000/35−80У1 — трехфазный двухобмоточный трансформатор, с расщепленной обмоткой НН, охладителем систем Д, с устройством регулирования под нагрузкой (РПН), предназначенной для собственных нужд электростанций, номинальной мощ-

Рис. 2.16. Общий вид трансформаторов от ТМ-180 до ТМ-320/6−10 и от ТСМ-180 до ТСМ-500 (а) и эскизы крышек трансформаторов ТМ-180/35 и ТМ-320/35 (б); ТМ-560/10 и ТМ-560/35 (в) и от ТМ-750 до ТМ-1800 (г)

ностью 32 МВ А, класс напряжения 35 кВ, конструкция 1980 г., для умеренного климата, категория размещения 1;

3. ТСЗ-100/10−79УЗ — трехфазный сухой трансформатор защищенного исполнения номинальной мощностью 100 кВ А, класс напряжения 10 кВ, конструкция 1979 г., для умеренного климата, категория размещения 3.

/ — газовое реле; 2 — термосигнализатор; 3 — заземление; 4 — переключающее устройство; 5 — съемная рукоятка переключающего устройства.