Силовой масляный трансформатор

При работе трансформатора происходит нагрев обмоток и магнитно провода 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.

Силовым масляным трансформатором называется силовой трансформатор с масляным охлаждением обмоток и магнитопровода.

Современные силовые масляные трансформаторы, в особенности большой мощности и высокого напряжения, охлаждаются большей частью при участии масла, которое одновременно служит и прекрасным изолирующим материалом. Само собой разумеется, для последней цели масло должно обладать вполне определенными изолирующими свойствами в особенности оно должно быть свободно от влаги. Для целей же охлаждения масло должно быть легким, по крайной мере в нагретом состоянии, н должно свободно проникать в те каналы, которые делаются в обмотках и в сердечнике для облегчения циркуляции его и лучшего соприкосновения с более нагретыми частями. Кроме того, масло не должно разлагаться при нагреве и давать смолистые вязкие осадки на обмотках, затрудняющие теплообмен между медью н маслом н являющиеся причиною появления "горячих" мест в силовом масляном трансформаторе. Охлаждающее масло наливается в железный или чугунный бак (или танк), в который опускается затем трансформатор. Тепло обмоток и железа в первую очередь передается маслу, обладающему значительною теплоемкостью. Что касается охлаждения самого масла, то оно происходит или путем естественного теплообмена между стенками бака и окружающим воздухом, или же более форсированными способами.

Описание силовых масляных трансформаторов марок: ТМГ, ОМП, ТМЭГ, ОСМ1, ТСМ.

Системы охлаждения силового масляного трансформатора.

Принципиальная схема охладителя системы Д: 1-бак трансформатора; 2-радиаторы охладителя; 3-вентилятор обдува

Принципиальная схема охладителя системы ДЦ: 1-бак трансформатора; 2-масляный электронасос; 3-адсорбционный фильтр; 4-охладитель; 5-вентилятор обдува

Существует несколько систем охлаждения силового масляного трансформатора:

Естественное масляное охлаждение(М)
применяется в силовых масляных трансформаторах мощностью до 16000 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 температура масла в верхних, наиболее нагретых слоях не должна превышать +95°С. Для лучшей отдачи тепла в окружающую среду бак силового масляного трансформатора снабжают ребрами, охлаждающими трубами или радиаторами в зависимости от мощности.

Масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла(Д)
применяется для более мощных силовых масляных трансформаторов. В этом случае в навесных охладителях из радиаторных труб 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. Силовые масляные трансформаторы с таким охлаждением могут работать при полностью отключенном дутье, если нагрузка не превышает 1.00% от номинальной, а температура верхних слоев масла не более 55°С, а также независимо от нагрузки при отрицательных температурах окружающего воздуха и температуре масла не выше 45°С . Максимально допустимая температура масла в верхних слоях при работе трансформатора с номинальной нагрузкой 95°С. Форсированный обдув радиаторных труб улучшает условия охлаждения масла, а следовательно, обмоток и магнитопровода силового масляного трансформатора, что позволяет изготовлять такие трансформаторы мощностью до 80000 кВ⋅А.

Масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители(ДЦ)
применяется для силовых масляных трансформаторов мощностью 63000 кВ⋅А и выше. Охладители состоят из тонких ребристых трубок, обдуваемых снаружи вентилятором. Электронасосы, встроенные в маслопроводы, создают непрерывную принудительную циркуляцию масла через охладители. 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 силовых масляных трансформаторов. Охладители могут устанавливаться вместе с силовым масляным 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 с дутьем и принудительной циркуляцией масла, 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°С. 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⋅А и более).

Основные элементы системы охлаждения силового масляного трансформатора.

Маслоохладитель для охлаждения силового масляного трансформатора средней мощности

Маслоохладитель для охлаждения водой трансформаторного масла силовых масляных трансформаторов системы охлаждения Ц

Основными комплектующими узлами систем охлаждения силового масляного трансформатора являются маслонасос, маслоохладитель, вентилятор и адсорбер.

Маслоохладители могут навешиваться на стенку бака или располагаться вблизи силового масляного трансформатора, объединенными в группы (типа ГОУ) на собственном фундаменте. Как правило, систему охлаждения типа ГОУ используют в тех случаях, когда охладители не могут расположиться на стенке бака силового масляного трансформатора. Система ГОУ связана двумя маслопроводами с баком силового масляного трансформатора. При навесной системе вибрация работающих насосов и вентиляторов передается на стенку бака. Поэтому у силовых масляных трансформаторов раннего выпуска, имеющих быстроходные вентиляторы (1500 об/мин), вибрация настолько усиливалась, что были случаи нарушения сварных швов и это приводило к течи масла из бака и к отключению силового масляного трансформатора. В современных конструкциях применяются тихоходные вентиляторы (750 об/мин), и поэтому нет опасности повреждения сварных мест на баке силового масляного трансформатора.

Подача масла от охладителей производится, как правило, в промежуток между стенкой бака и активной частью. Однако в ряде конструкций для повышения эффективности теплосъема и тем самым исключения перегревов отдельных элементов активной части масло подается направленно в обмотку. В этом случае в нижней части силового масляного трансформатора (бака) маслосистема связана бакелитовым патрубком с нижней ярмовой изоляцией обмотки. Такая система циркуляции масла более эффективна, но вместе с тем при этом резко возрастает опасность перегревов при внезапном аварийном прекращении движения масла. При такой конструкции при прекращении движения масла силовой масляный трансформатор нести нагрузку не может. В отличие от силовых масляных трансформаторов с направленной системой охлаждения трансформаторы с подачей масла в бак могут непродолжительно работать при прекращении движения масла. Такая система более надежна и в другом отношении — при повреждении маслонасосов продукты разложения масла и истирания подшипников не попадают непосредственно в обмотку и не перекрывают изоляционные промежутки, что снижает прочность изоляции. Поэтому при разработке конструкции новых трансформаторов направленную систему циркуляции масла применяют в крайних случаях и обязательно вместе с экранированными маслонасосами и фильтром тонкой очистки.