Отчет по практике студента 1 курса электроэнергетического факультета

Подождите немного. Документ загружается.

форматор, с дутьевым охлаждением, трехобмоточный, грозоупорное исполнение, мощность 20000

кВА, класс напряжении 110 кВ.

Согласно шкале мощностей трансформаторов и автотрансформаторов номинальные

мощности в кВА трехфазных трансформаторов и автотрансформаторов должны соответствовать

ряду:

100

1000

10000

100000

1000000

125000

–

160

1600

16000

160000

–

200000

–

250

2500

25000

250000

–

32000

320000

–

400

4000

40000

400000

–

500000

–

630

6300

63000

630000

–

80000

800000

–

Основными частями трансформатора являются: магнитопровод, обмотки, переключатель,

вводы, отводы, изоляция, бак, охладители, вспомогательное оборудование и аппаратура, защитные

и контрольно-измерительные устройства.

Магнитопровод представляет собой магнитную систему трансформатора, собранную из

пластин электротехнической стали. Он предназначен для концентрации основного магнитного

потока, сцепленного с обмотками. Состоит из стержней, на которых расположены обмотки, и ярм,

служащих для замыкания магнитной цепи. Пластины изолированы друг от друга пленкой

жаростойкого покрытия или лака либо сочетанием жаростойкой или лаковой пленок. Различают

броневые и стержневые магнитопроводы.

Рис.10 Принципиальная схема трехфазного Рис.11. Магнитопровод трехфазного трансформатора:

трансформатора с симметричным 1 – стержни, 2 – верхнее ярмо, 3 – нижнее ярмо

магнитопроводом

Обмотки, размещенные на стержнях трехстержневого магнитопровода, называют фазными

обмотками трансформатора. Их соединение в трехфазные схемы дает трехфазный трансформатор.

Обмотки масляных силовых трансформаторов I и II габаритов выполняют из алюминиевых

обмоточных проводов АПБ, III – VII – из медных ПБ. Толщину изоляции обмоточных проводов

принято указывать на обе стороны. Ее выбирают в зависимости от напряжения: для обмоток

трансформаторов с напряжением до 35 кВ обычно берут нормальную толщину изоляции – 0,45 мм,

для класса 110 кВ – 1,35 – 2 мм, для более высоких напряжений – еще больше. Кроме проводов в

устройство обмоток входят изоляционные детали и материалы. Обмотки отличаются друг от друга

типом, количеством витков, поперечным сечением и маркой провода, направлением намотки,

изоляционными расстояниями и толщиной витковой изоляции. Чем больше напряжение

трансформатора, тем больше количество витков; с увеличением мощности возрастают сечения

проводов и размеры обмоток. Обмотки НН и ВН располагают на стрежнях магнитопроводов

концентрически: обмотку НН внутри, обмотку ВН снаружи (в специальных трансформаторах

иногда наоборот). Между ними устанавливают изоляционные цилиндры.

Переключатель служит для изменения напряжения силовых трансформаторов, путем

регулирования числа витков в обмотках, т.е. изменением коэффициента трансформации путем

переключения регулировочных ответвлений обмоток. Переключающие устройства,

предназначенные для переключения ответвлений обмотки одной фазы, называется однофазными.

Если переключение ответвлений трехфазного трансформатора осуществляется одним

переключателем, его называют трехфазным.

Для соединения концов обмоток между собой и с вводами, подключения регулировочных

ответвлений к переключателям и других соединений внутри трансформатора применяют провода

называемые отводами. Отводы, служащие для соединения обмоток с вводами, называют

линейными или основными; соединяющие переключатель с обмотками – регулировочными. Отводы

изготовляются из медных и алюминиевых проводников, которые бывают в виде шин, прутков и

гибкого кабеля. Отводы диаметром до 5,2 мм для напряжений 6 – 35 кВ изолируют кабельной

бумагой.

Для вывода концов обмоток из трансформатора наружу и подключения к сети служат вводы –

фарфоровые проходные изоляторы, через внутреннюю полость которых проходит токоведущий

стержень. Вводы устанавливают на крышке или, реже, на боковой стенке бака. Внутри

трансформатора ввод соединяют с обмоткой, снаружи верхний конец ввода имеет зажим для

присоединения к сети. Вводы изготовляют на напряжение: 0,5; 1; 3; 6 – 10; 20; 35; 110; 220; 330;

500 и 750 кВ. При работе обмотки и другие токоведущие части трансформатора находятся под

рабочим напряжением сети. В процессе эксплуатации они подвергаются также различного рода

электрическим перенапряжениям. Поэтому все токоведущие части трансформатора должны быть

надежно изолированы друг от друга и от заземленных деталей. Изоляцию маслонаполненных

трансформаторов делят на внутреннюю и внешнюю. К внутренней, относят изоляцию,

расположенную внутри бака (в масле), к внешней – изоляцию, находящуюся вне бака (в воздухе).

Различают следующие элементы внутренней изоляции: главную изоляцию обмоток;

продольную изоляцию обмоток; изоляцию обмоток, переключающих устройств, отводов

относительно бака и других заземленных частей. Главной изоляцией обмоток называют такую,

которая изолирует обмотки друг от друга и от заземленных частей остова. Продольная изоляция

обмотки включает в себя витковую изоляцию, изоляцию между катушками или дисками, между

элементами емкостной защиты и между слоями обмотки. В витковую изоляцию входит толщина

изоляции обмоточного провода. Изоляция между катушками обеспечивается масляным каналом,

образованным изоляционными прокладками. Изоляция обмоток, переключающих устройств и

отводов относительно бака и других заземленных частей состоит из твердой изоляции и масляных

промежутков. При номинальных напряжениях 6 – 10 кВ промежуток от обмотки до стенки бака по

маслу должен быть не менее 25 мм, от отвода до стенки бака при толщине изоляции на отводе 2 мм

на сторону изоляционный промежуток должен быть не менее 10 мм.

К внешней изоляции трансформатора относится изоляция вне бака трансформатора. Она

включает промежутки между токоведущими частями вводов и расстояние от вводов до

заземленных частей бака и его устройств. Изоляционные промежутки выбирают по нормам

изоляционных расстояний в воздухе. При напряжении 10 кВ минимальное расстояние между

вводами 110 мм. Примерно то же расстояние принимают между вводами и заземленными частями

(предохранительной трубой, расширителем и др.). На практике эти промежутки увеличивают на 10

-15 мм, учитывая возможные отклонения размеров при сборке.

Бак – это резервуар овальной или прямоугольной формы, изготовленный из стальных листов

и предназначенный для установки активной части. В верхней части бак трансформатора имеет

раму с отверстиями для крепления крышки. Крышка закрывает бак и служит основанием для

установки расширителя, вводов, привода переключателя, рымов и других устройств. Для

передвижения трансформаторов баки снабжены транспортными тележками или каретками с

катками.

Рис.12. Крышка трансформатора ТМ-400/10 (вид сверху):

1 – отверстие для соединения с расширителем, 2 – рым, 3 – ввод ВН, 4 – переключатель, 5 – кран, 6 –

термометр, 7 – пробивной предохранитель, 8 – нулевой ввод НН, 9 – линейный ввод НН, 10 – крышка,

11 – место установки расширителя

С изменением электрической нагрузки и температуры окружающего воздуха изменяется

температура масла в трансформаторе. При одной и той же нагрузке летом температура масла

выше, зимой – ниже. Колебания температуры вызывают изменение объема масла в баке.

Чтобы бак трансформатора всегда был заполнен маслом, на трансформаторах класса

напряжения 6 кВ и выше, мощностью 25 кВА и более устанавливают расширитель. Расширитель –

это металлический сосуд, обычно цилиндрической формы, сообщающийся с баком

трансформатора. Емкость расширителя должна быть такой, чтобы при всех режимах работы

трансформатора от отключенного до номинальной нагрузки и при колебаниях температуры

окружающего воздуха от -45 до +40 ºС в нем было масло. Емкость расширителя должна составлять

8 – 10 % объема масла, находящегося в баке трансформатора. На одной из торцевых стенок

расширителя установлен маслоуказатель и нанесены краской три горизонтальные черты с

контрольными цифрами -45, +15 и +40 ºС. Это означает, что в неработающем трансформаторе

уровни масла, отмеченные черточками, должны соответствовать указанным температурам

окружающего воздуха.

6.8. Испытания трансформаторов

Все виды испытаний трансформаторов можно подразделить на предварительные,

промежуточные и контрольные.

Предварительные испытания производят в том случае, если трансформатор выведен в

плановый ремонт (ревизию) или вышел из строя. Эти испытания проводят до вскрытия активной

части. В процессе их определяют характер повреждения и уточняют, нужно ли сушить

трансформатор. В объем этих испытаний входят: испытания трансформаторного масла; измерение

сопротивления активной стали магнитопровода; измерение сопротивления обмоток постоянному

току; измерение изоляционных характеристик.

Промежуточные испытания выполняют в процессе ремонта, когда трансформатор разобран.

Перечень испытаний и измерений при этом зависит от объема работ.

Контрольные испытания производят, когда трансформатор отремонтирован и собран.

Основные контрольные испытания: 1) испытание трансформаторного масла; 2) измерение

сопротивления изоляции; 3) измерение характеристик, определяющих степень увлажненности

изоляции; 4) испытание главной изоляции приложенным напряжением; 5) измерение омического

сопротивления обмоток.

Испытание трансформаторного масла на пробой

Трансформаторное масло является продуктом перегонки нефти. В трансформаторах его

используют в качестве изоляционного и теплопроводного материала. Масло не должно содержать

влагу, механические примеси, смолообразующие и другие вещества, не обладающие

изоляционными свойствами. Влага и загрязнения резко снижают его электрическую прочность.

Масло, из которого удалена вода, называют сухим.

Испытание трансформаторного масла на пробой производят в маслопробойном аппарате.

Масло заливают в стандартный зарядник маслопробойного аппарата, представляющий собой

специальный фарфоровый сосуд, в который вмонтированы два плоских электрода и латунные

токоведущие стержни. К ним подводится высокое напряжение от встроенного в аппарат

повышающего регулировочного трансформатора. Всего делают шесть пробоев с интервалами 10

минут. Первый пробой не считают. Среднее арифметическое пробивного напряжения остальных

пяти пробоев принимают за пробивное напряжение масла. Пробивное напряжение должно

соответствовать нормам, которые установлены в зависимости от номинального напряжения

трансформатора и вида масла.

Таблица 4. Нормы пробивного напряжения трансформаторного масла, кВ

Вид масла

Номинальное напряжение трансформатора, кВ

до 15 выше 15 до 35 от 60 до 220 330 и выше

Свежее сухое 25 30 40 50

Эксплуатационное 20 25 35 45

Измерение сопротивления изоляции

Измерение сопротивления изоляции трансформатора позволяет выявить ее качество и,

главным образом, увлажненность, а также грубые дефекты, чтобы предотвратить повреждение

изоляции при последующих испытаниях трансформатора повышенным напряжением.

Сопротивление изоляции измеряют мегомметром. Мегомметр состоит из источника питания и

измерительной системы. Источником тока в нем служит встроенный генератор постоянного тока,

который приводится в действие от руки.

Сопротивление изоляции трансформатора измеряют между соединенными одна с другой

обмотками и заземленным баком (землей) и каждой из них относительно бака при заземленной

свободной обмотке. Так, для двухобмоточного трансформатора производят три измерения:

1) между обмоткой ВН и баком при заземленной обмотке НН;

2) между обмоткой НН и баком при заземленной обмотке ВН;

3) между соединенными одна с другой обмотками ВН и НН и баком.

Схему измерения сокращенно записывают: ВН – бак, НН; НН – бак, ВН; ВН + НН – бак.

При измерении сопротивления изоляции токоведущей части относительно земли соблюдают

следующий порядок: к зажимам мегомметра «земля» и «линия» подсоединяют два гибких провода

с хорошей изоляцией. Свободные концы проводов должны иметь металлические наконечники с

изолированными ручками. Касаясь наконечником «Земля» бака трансформатора (который при

этом должен быть заземлен), а другим наконечником – токоведущего стержня или провода,

соединенного с испытуемой обмоткой, доводят частоту вращения рукоятки до величины,

указанной в паспорте мегомметра (обычно 120 об/мин). Спустя 60 с от начала вращения рукояти на

шкале прибора отсчитывают значение сопротивление изоляции. Величину 60-секундного

сопротивления изоляции обозначают R

60´´

При измерении сопротивления изоляции между обмотками концы прибора подсоединяют

прямо к ним. Величина сопротивления изоляции зависит от ее температуры, поэтому при

испытании измеряют температуру. У масляных трансформаторов условно за температуру изоляции

применяют температуру масла под крышкой. Абсолютное значение изоляции не всегда

характеризует степень увлажненности трансформатора, поэтому дополнительной характеристикой

служит коэффициент абсорбции К

абс

, который представляет собой отношение значений 60-

секундного сопротивления изоляции к 15-секундному.

Таблица 5. Наименьшие допустимые значения сопротивления изоляции R

60´´

обмоток в

трансформаторном масле, МОм

Класс напряжений и мощность трансформатора

Температура обмоток,

10 20 30 40 50 60 70

До 35 кВ включительно независимо от мощности 450 300 200 130 90 60 40

110 кВ независимо от мощности 900 600 400 260 180 120 80

Для неувлажненных силовых трансформаторов коэффициент абсорбции при температуре 10 –

С должен быть не ниже 1,3.

Перед измерением сопротивления изоляции трансформатора его вводы тщательно обтирают

сухими салфетками. Работая с мегомметром, соблюдают правила техники безопасности. Обмотки

обладают значительной электрической емкостью, поэтому можно касаться руками токоведущих

частей только после снятия с них электрического разряда. Для разряда токоведущие части

соединяют с заземленным корпусом.

Испытание изоляции приложенным повышенным напряжением

Приложенным напряжением проверяют электрическую прочность изоляции между

обмотками разных напряжений (ВН, НН) и каждой из них относительно заземленных частей

трансформатора. Эти испытания часто называют испытанием главной изоляции трансформатора.

Испытание заключается в том, что от постороннего источника переменного тока через

специальный испытательный трансформатор подают напряжение на испытуемую обмотку

трансформатора. При этом один провод от испытательного трансформатора подключают к

соединенным между собой вводам испытуемой обмотки, а другой соединяют с заземленным

баком. Вводы второй обмотки испытуемого трансформатора соединяют между собой и заземляют

вместе с корпусом. Напряжение плавно повышают от нуля до испытательного. Если в течение 1

минуты с момента подачи испытательного напряжения амперметр не показывает увеличения тока,

а вольтметр – снижения напряжения и внутри трансформатора не наблюдается разрядов

(потрескиваний), то напряжение плавно снижают до нуля и считают, что трансформатор

испытание выдержал. Также испытывают вторую обмотку.

Обычно сначала испытывают НН, а затем ВН. Пробои и частичные разряды при испытаниях

сопровождаются звуковыми явлениями и скачкообразными изменениями показаний приборов.

Звонкий звук указывает на пробой масляного промежутка. Пробой твердой изоляции, как правило,

сопровождается глухим звуком.

Величина испытательного напряжения зависит от номинального напряжения и типа

трансформатора. При испытании трансформаторов, прошедших ревизию, величины напряжений,

указанные в таблице, уменьшают на 10 %.

Таблица 6. Величины напряжений, кВ, для испытания главной изоляции трансформаторов

Вид

трансформатора

Класс напряжения трансформатора, кВ

до 0,69 3 6 10 15 35 110

Маслонаполненны

5 18 25 35 45 85 200

Сухой 3 10 16 23 37 – –

Испытание изоляции индуктированным напряжением

Электрическую прочность изоляции между витками, слоями, катушками, секциями и фазами

проверяют индуктированным напряжением. К одной из обмоток (обычно к обмотке НН) подводят

переменное напряжение, а другую обмотку оставляют свободной. Для контроля напряжений и

токов со стороны питания подключены амперметры и вольтметр с переключателем. Напряжение

подают от генератора, плавно повышают его от нуля до величины испытательного, в течение 1 мин

выдерживают, а затем плавно снижают до нуля. За испытательное для трансформаторов с

магнитопроводами безшпилечной конструкции принимают напряжение, равное 130 %

номинального при частоте 50 Гц, с магнитопроводами шпилечной конструкции – 115 %

номинального. Если в процессе испытания и наблюдений толчков тока нет, напряжения фаз

симметричны, нет выделений дыма и газа, нет потрескиваний, то считают, трансформатор

испытание выдержал.

7. Литература

1. Волчков К.К., Козлов В.А. «Эксплуатация сооружений городской электрической сети». Л.,

«Энергия», 1979.

2. Худяков З.И. «Ремонт трансформаторов». М., «Высшая школа», 1977.