Виды трансформаторов

Трансформаторы ТМ

Исторически первыми появившимися силовыми масляными трансформаторами были трансформаторы марки ТМ. Эта аббревиатура собственно и означает «трансформатор масляный» (точнее трансформатор «трехфазный масляный»).

В трансформаторах с естественным масляным охлаждением магнитопровод с обмотками погружают в бак, наполненный очищенным минеральным (трансформаторным) маслом. Масло перед заливкой дегазируется, что позволяет увеличить электрическую прочность изоляции.

Характерной чертой внешнего вида трансформаторов ТМ с полным заполнением маслом является расширительный бак.

Во время работы трансформатора масло нагревается, его объем увеличивается. Увеличение объема масла компенсируется расширителем, который имеет масляный затвор с воздухоосушителем для очистки и осушения воздуха. Объем расширительного бака составляет около 10% от объема масла.

Трансформаторы марки ТМ не являются герметичными. Со временем трансформаторное масло может впитывать влагу и воздух из окуружающей среды, теряя при этом свои свойства. По этой причине для трансформаторов ТМ предусматривается регулярная замена трансформаторного масла, что, учитывая его объем (до 300-400 литров), является непростой процедурой и может проводиться только специалистами. Кроме того, возникает проблема утилизации старого трансформаторного масла.

Указанных проблем лишены трансформаторы ТМГ с герметичным масляным баком, которые к настоящему времени практически полностью вытеснили трансформаторы ТМ до мощности 6,3 мВА.

Маркировка трансформаторов

Любой трансформатор отличается различными конструктивными особенностями, областью применения, номинальным напряжением и климатическими условиями и т.п. Нужно уметь правильно расшифровать маркировку буквенно — цифровые обозначения характеристик трансформаторов: его мощность, систему охлаждения, количество обмоток, напряжение на обмотках высшего напряжения и низшего напряжения.

Любая цифра или буква на табличке набитой на корпусе трансформатора имеет свое значение. Некоторые буквы могут отсутствовать, другие не могут быть одновременно, например «О» и «Т» однофазный и трехфазный.

Самые частые обозначения трансформаторов буквенные: ТМ, ТС, ТСЗ, ТД, ТДЦ, ТМН, ТДН, ТЦ, ТДГ, ТДЦГ, ОЦ, ОДГ, ОДЦГ, АТДЦТНГ, АОТДЦН и т. д

1.  А – обозначает автотрансформатор
2.  Первая буква отмечает фазировку: Т — трехфазный, О – однофазный;
3. Буква Р (с расщепленной обмоткой) после числа фаз в обозначении указывает, что обмотка низшего напряжения представлена двумя (тремя) обмотками.
4. Вторая буква указывает на систему охлаждения: М — естественное масляное, т. е. естественная циркуляция масла, С — сухой трансформатор с естественным воздушным охлаждением открытого исполнения, Д — масляное с дутьем, т. е. с обдуванием бака при помощи вентилятора, Ц — принудительная циркуляция масла через водяной охладитель, ДЦ — принудительная циркуляция масла с дутьем.
5. Наличие второй буквы Т означает, что трансформатор трехобмоточный, двухобмоточный специального обозначения не имеет.
6. Н — регулирование напряжения под нагрузкой (РПН), отсутствие — наличие переключения без возбуждения (ПБВ),
7. Г — грозоупорный.
8. За буквенными обозначениями следуют (Uн) номинальная мощность трансформатора (кВА)
9. через дробь — класс номинального напряжения обмотки ВН (кВ). В автотрансформаторах добавляют в виде дроби класс напряжения обмотки СН. Иногда указывают год начала выпуска трансформаторов данной конструкции.

Шкала номинальных мощностей трехфазных силовых трансформаторов и автотрансформаторов (действующие государственные стандарты 1967 — 1974 гг.) высоковольтных сетей выстроена так, чтобы были значения мощности, кратные десяти: 20, 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600 кВА и т. д. Отдельные исключение составляют мощности 32000, 80000, 125000, 200000, 500000 кВА

Срок службы трансформаторов довольно длительные и равен 50 лет. В наше время можно встретить трансформаторы промышленных производств изготовленные еще 1968г, прошедшие капитальный ремонт.

Шкала мощностей трансформаторов выпущенных в СССР: 5, 10, 20, 30, 50, 100, 180, 320, 560, 750, 1000, 1800, 3200, 5600, …, 31500, 40500, кВА и т. д.

Чтобы не запутаться в табличке указанных данных, можно разбить ее шесть групп.
Пример определения показателей для трансформатора АОДЦТН — 333000/750/330
автотрансформатор однофазный, масляный с дутьём и принудительной циркуляцией масла, трёхобмоточный, регулируемый под нагрузкой, номинальной мощностью 333 МВА, класс ВН — 750 кВ, класс СН — 500 кВ

Технические характеристики

Условное обозначение трансформаторов

Структурная схема условного обозначения трансформатора

Буквенная часть условного обозначения должна содержать обозначения в следующем порядке:

1. Назначению трансформатора (может отсутствовать)

   А — автотрансформатор

   Э — электропечной

2. Количество фаз

   О — однофазный трансформатор

   Т — трехфазный трансформатор

3. Расщепление обмоток (может отсутствовать)

   Р — расщепленная обмотка НН;

4. Система охлаждения
   1. Сухие трансформаторы

      С — естественное воздушное при открытом исполнении

      СЗ — естественное воздушное при защищенном исполнении

      СГ — естественное воздушное при герметичном исполнении

      СД — воздушное с дутьем

   2. Масляные трансформаторы

      М — естественное масляное

      МЗ — с естественным масляным охлаждением с защитой при помощи азотной подушки без расширителя

      Д — масляное с дутьем и естественной циркуляцией масла

      ДЦ — масляное с дутьем и принудительной циркуляцией масла

      Ц — масляно-водяное с принудительной циркуляцией масла

   3. С негорючим жидким диэлектриком (совтолом)

      Н — естественное охлаждение негорючим жидким диэлектриком

      НД — охлаждение негорючим жидким диэлектриком с дутьем

5. Конструктивная особенность трансформатора (в обозначении может отсутствовать)

   Л — исполнение трансформатора с литой изоляцией;

   Т — трехобмоточный трансформатор (Для двухобмоточных трансформаторов не указывают);

   Н — трансформатор с ;

   З — трансформатор без расширителя и выводами, смонтированными во фланцах на стенках бака, и с азотной подушкой;

   Ф — трансформатор с расширителем и выводами, смонтированными во фланцах на стенках бака ;

   Г — трансформатор в гофробаке без расширителя — «герметичное исполнение»;

   У — трансформатор с симметрирующим устройством

   П — подвесного исполнения на опоре ВЛ

   э — трансформатор с пониженными потерями холостого хода (энергосберегающий)

6. Назначение (в обозначении может отсутствовать)

   С — исполнение трансформатора для собственных нужд электростанций

   П — для линий передачи постоянного тока

   М — исполнение трансформатора для металлургического производства

   ПН — исполнение для питания погружных электронасосов

   Б — для прогрева бетона или грунта в холодное время года (бетоногрейный), такой же литерой может обозначаться трансформатор для буровых станков

   Э — для питания электрооборудования экскаваторов (экскаваторный)

   ТО — для термической обработки бетона и грунта, питания ручного инструмента, временного освещения

Для автотрансформаторов при классах напряжения стороны С.Н или НН 110 кВ и выше после класса напряжения стороны ВН через черту дроби указывают класс напряжения стороны СН или НН.

Примечание. Для трансформаторов, разработанных до 01.07.87, допускается указывать последние две цифры года выпуска рабочих чертежей.

2.7 Трансформаторы для электроснабжения

2.7.2. Группы соединений обмоток трансформаторов

Первичные и вторичные обмотки трансформатора могут быть соединены по-разному. На рис. 2.4, а показано соединение обмоток звездой, которое применяется часто. На рис. 2.4, б показаны векторы напряжений первичной и вторичной обмоток, а на рис. 2.4, в — эти векторы, совмещенные со схемой циферблата часов. Минутная стрелка часов совпадает с направлением векторов первичной обмотки, а часовая — с направлением вектора вторичной обмотки той же фазы.

Группу соединений образуют несколько схем соединений обмоток трансформаторов, дающие одинаковый сдвиг по фазе векторов напряжений вторичных обмоток относительно векторов напряжений первичных обмоток. Вторичные напряжения одноименных фаз всех трансформаторов, имеющих одну и ту же группу соединений, совпадают по фазе.

Таблица 2.2 ДАННЫЕ НЕКОТОРЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Векторы первичных и вторичных напряжений в зависимости от схемы соединения обмоток и их расположения на стержнях магнитопровода могут иметь сдвиги, кратные 30°, поэтому всего основных групп может быть: 360° : 30° = 12, или в часах 1,2… 12. Очевидно, группы 0 и 12 являются одной и той же группой.

Четные группы (2, 4, 6, 8, 10, 12) получаются, если обмотки высшего напряжения (ВН) и обмотки низшего напряжения (НН) соединены одинаково — в звезду или в треугольник.

Нечетные группы (1, 3, 5, 7, 9, 11) получаются, если одна обмотка соединена в звезду, а другая в треугольник.

В обозначении группы соединений слева от черточки расположены знаки или буквы, характеризующие схему соединения обмоток, а справа — цифры, указывающие сдвиг в часовом обозначении.

Рис. 2.4. Группа соединений обмоток трансформатора:

а) схема обмоток трансформатора; б) векторная диаграмма обмоток высшего и низшего напряжений; в) совмещение векторов высшего и низшего напряжений на схеме циферблата часов.

Условия расчета мощности ТСН

Мощность ТСН для питания внутренних потребителей рассчитывают в зависимости от подключенной нагрузки с учетом коэффициентов одновременности максимумов нагрузки и коэффициента загрузки по активной мощности:

• номинальное напряжение, которое является первичным рабочим напряжением ТСН;
• нагрузка во вторичной обмотке;
• коэффициенты загрузки и одновременности максимумов нагрузки.

Где:

Kc – коэффициент одновременности и загрузки, принимаемый как 0,8;

Рнагруз. – активная мощность;

Qустав – реактивная мощность.

Кзагр = Sзагр / nтр x Sтсн  коэффициент загрузки должен быть меньше 0,7, что означает возможное беспрепятственное подключение других дополнительных потребителей.

Расчет мощности в зависимости от времени года и ремонтных работ

Сейчас большинство подстанций работают без дежурных, поэтому важное значение в подборе ТСН играет степень загруженности в теплое и холодное время. Например, включение постоянно работающего обогрева. . Значит, S расчет = S зим

Значит, S расчет = S зим

На выбор ТСН также влияет подключение дополнительного электрического оборудования в периоды ремонтных работ. Это сварочные аппараты, компрессоры, воздуходувки и прочее дополнительное освещение.

Мощность трансформатора без дежурных электриков и с одним тр-ром выбирают как Sm ≥Sрасч

В случае наличия двух трансформаторов и с постоянным обслуживающим персоналом принимается:

Sm ≥Sрасч/Kn;

где Kn – коэффициент возможной перегрузки трансформатора в аварийном режиме, условно равен 1,4. При отключении одного ТСН, другой должен обеспечить мощность с учетом 40% перегрузки.

В случае наличия двух трансформаторов коэффициент принимается как 2.

Формула Sm ≥Sрасч/n;

Максимальная мощность ТСН не должна превышать 630 кВА. При наличии технико-экономического обоснования ТСН могут иметь мощность до 1000 кВА всего при 8% загруженности.

Мощность ТСН выбирается из возможности покрытия всех действующих потребителей в любых аварийных и ремонтных режимах одним трансформатором. Запаса мощности должно хватить на всю нагрузку.

Подстанции средней мощности до 63 МВА проектируются с расчетом питания защитных цепей, управления и сигнализации, действующих на переменном оперативном токе.

Ключевые характеристики, влияющие на качество работы трансформатора

Помимо внешней характеристики, где напряжение с низкой стороны трансформатора зависит от нагрузки потребителей, существует ряд других факторов, влияющих на качество работы.

Для распределительных силовых трансформаторов по ГОСТ 4.316-85 определены следующие показатели качества:

1. Удельная масса по отношению к номинальной мощности кг/кВ*А (показатель считается основным для выбора конструкции тр-ра)
2. Установленный эксплуатационный период (показатель определяет надежность и долговечность)
3. Потери холостого хода (ХХ) ΔPк, кВт.
4. Потери короткого замыкания (КЗ)ΔPк, кВт
5. Ток холостого хода Iхх

Качественная зависимость эффективности трансформатора от удельной массы

По приведенным в Таблице 2 значениям видно, лучшие показатели по массе у трансформаторов ТМГ21, где вторичная обмотка исполнена из алюминиевой фольги. Кроме трансформатора ТМ удельный вес остальных моделей уменьшается при увеличении номинальной мощности.

Таблица 2 — Показатели массы силовых трансформаторов ТМ и ТМГ напряжением 10/0,4кВ

Потери холостого хода

В режиме холостого хода магнитные потери стали и обмотки высокого напряжения из-за тока ХХ составляют около 1% от ΔPхх

Основные причины больших потерь ХХ:

1. Коррозия металла, при нарушении лаковой изоляции.
2. Износ изоляции шпилек для стяжки, вызывающих замкнутый накоротко контур.
3. Плохая шихтовка.
4. Перегрев стальных элементов, болтовых соединений трансформатора.
5. Нестабильные характеристики стали.
6. Брак при сборке трансформатора.
7. Недогрузка трансформатора.

Магнитные потери появляются из-за гистерезиса вихревых токов. Гистерезис вызывает 25% всех магнитных потерь. Вихревые токи – 75% потерь ХХ

Детальное рассмотрение потерь ХХ в Таблице 3.

Таблица 3 — Потери ХХ и КЗ силовых трансформаторов ТМ и ТМГ напряжением 10/0,4 кВ

Потери токов КЗ

Потери КЗ зависят от следующих факторов:

1. Ток нагрузки в обеих обмотках трансформатора.
2. Материал обмоток.
3. Сечения проводников.

Для комплектных подстанций, где по большей части устанавливают трансформаторы ТМГ, важен показатель суммарных потерь трансформатора, который складывается из потерь на ХХ и КЗ.

Энергоэффективность трансформаторов оценивается по европейскому стандарту HD428. По нему степень потерь мощности КЗ и ХХ не должна превышать стандартные значения.

Таблица 4 — Допустимый уровень потерь в трансформаторах.

Вывод.

При выборе руководствуются стандартными качественными показателями, регламентированными ГОСТ 4 316-85

Энергоэффективность оценивается в зависимости от минимального количества потерь и наибольшего КПД. Наиболее лучшими и отвечающими качественным показателям являются трансформаторы: энергосберегающий ТМГ12; ТМГ15 и ТМГ21, трансформаторы мощностью 1600кВА типа ТМ и ТМГ11.

Расшифровка трансформатора

ТМ-100/10-77У1 – это трансформатор, который имеет охлаждение масляного типа с двумя обмотками. Первоначальная мощность устройства может составлять 100 кВа. Использовать устройство можно на открытом пространстве или в хорошо вентилируемом помещении.

ТСЗ-100/10-75УЗ – это защищенный трансформатор сухого исполнения. Он отлично сможет противостоять разнообразным напряжениям. Установку можно выполнить в помещении и мощность устройства составляет 100 кВа.

ТРДНС-40000/35 74Т1  — трехфазный двухобмоточный трансформатор с расщепленной обмоткой НН, с принудительной циркуляцией воздуха в системе охлаждения, с РПН, для собственных нужд электростанций, номинальная мощность 40 MBА, класс напряжения 35 кВ, конструкция 1974 г., тропического исполнения, для наружной установки.

АТДЦНТ-125000/220/110-98У1 – это автотрансформатор, который имеет охлаждение масляного типа, который имеет две обмотки. Также вам необходимо помнить, что устройство имеет уникальную систему выброса газов с РПН. Первоначальная мощность устройства составляет 125 МВА. Также устройство имеет обмотку типа ВН и напряжение 110 кВ.

Если вы планируете использовать этот трансформатор, тогда можете учесть наши советы по его использованию:

1. Диэлектрическая прочность всех соединений может составлять 12 МВ/м. Для эксплуатации в условиях производства нужно получить сопротивление больше 24 МВ/м.
2. Для использования в бытовых условиях необходимо использовать только сухие трансформаторы.
3. Если вам необходимы устройство для применения в производственных сферах, тогда вам может потребоваться модель СЭЩ.
4. Если вы желаете ускорить охлаждение, тогда вам необходимо установить дополнительные гофрированные стенки.
5. Если вы используете трансформатор, тогда необходимо регулярно измерять температуру масла с помощью гильзы.
6. Если вы планируете купить трансформатор серии ТМГ постарайтесь изучить его паспорт.

Напряжение — короткое замыкание — трансформатор

Напряжение короткого замыкания трансформатора — это напряжение, которое необходимо подвести к одной из обмоток при замкнутой накоротко другой, чтобы в этой последней протекал номинальный ток. Ток холостого хода — ток, который при номинальном напряжении устанавливается в одной обмотку при разомкнутой другой обмотке.

Напряжение короткого Замыкания трансформаторов мощностью от 25 до 630 кВА составляет от 4 5 до 6 8 %, а ток холостого хода — от 2 до 3 2 % номинального.

Напряжение короткого замыкания трансформаторов такой мощности составляет 4 5 % номинального.

Напряжение короткого замыкания трансформатора пропорционально произведению номинального первичного тока / 1вш трансформатора на его полное сопротивление короткого замыкания гк.

Напряжение короткого замыкания трансформатора должно быть как можно меньшим во избежание чрезмерного ограничения тока короткого замыкания.

Напряжение короткого замыкания трансформатора, представляющее полное падение напряжения в нем, измеряется у готового трансформатора при опыте короткого замыкания.

Напряжения короткого замыкания трансформаторов должны быть одинаковы.

Напряжение короткого замыкания трансформатора ык — это напряжение в процентах от номинального, которое необходимо под вести к одной из обмоток, чтобы в ней установился ток, соответствующий номинальной мощности при замкнутой накоротко второй обмотке.

Напряжение короткого замыкания трансформатора ОМ-33 / 35, указанное в табл. 7 — 3, относится к номинальной мощности 20 ква. Для других отпаек первичной обмотки напряжение короткого замьжания соответственно увеличивается.

Напряжением короткого замыкания трансформатора называется напряжение, которое необходимо подвести к одной из обмоток при замкнутой накоротко другой, чтобы в этой последней протекал номинальный ток.

Напряжением короткого замыкания трансформатора называют напряжение, которое необходимо подвести к одной из обмоток при замкнутой накоротко другой, чтобы в последней протекал номинальный ток.

Напряжением короткого замыкания UK трансформатора называют то напряжение, которое необходимо подвести к одной из обмоток при замкнутой накоротко другой, чтобы в последней протекал номинальный ток.

Известны напряжения короткого замыкания трансформаторов: 17К1 И В; UM 10 В.

Условное обозначение трансформаторов

1 группа (тип трансформатора)

А
автотрансформатор

Б/м
трансформатор

2 группа (количество фаз)

О однофазный трансформатор

Т трехфазный трансформатор

3 группа (система охлаждения)

М система охлаждения с естественной циркуляцией масла типа ONAN

Д система охлаждения с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха типа ONAF

ДЦ система охлаждения с принудительной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха типа OFAF

Ц система охлаждения с принудительной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воды типа OFWF

Н система охлаждения с принудительной циркуляцией масла направленного действия

4 группа (количество обмоток)

Т трехобмоточный

Б/м двухобмоточный

5 группа (система регулирования)

Н регулирование напряжение под нагрузкой

Б/м переключение напряжения без возбуждения

6 группа (особенности типа)

Б трансформатор для питания буровых

В трансформатор с горизонтальным расположением вводов

Г трансформатор с грозозащитой

Д трансформатор для питания электродегидраторов

Ж ттрансформатор защищенный

З трансформатор защищенный (с азотной защитой)

К трансформатор с кабельными вводами

Л трансформатор с литая изоляция

М трансформатор для металлургического производства

Н трансформатор с негорючим диэлектриком (мидель, силикон, т.д.)

П трансформатор передвижной для железных дорог

П трансформатор печной

П трансформатор преобразовательный

С трансформатор для собственных нужд генерирующих станций

С трансформатор сухой

У трансформатор сухой

Ф трансформатор с форсированной система охлаждения

Ш трансформатор шахтный

Устройство трансформатора ТСЗГЛ

Магнитопровод

Магнитный сердченик трансформатора ТСЗГЛ изготавливается из холодокатаной изотропной кремнистой стали с улчушенными ферромагнитными свойствами. Для уменьшения потерь в местах стыка магнитопровода, стальные пластины и ярма, не стыкуются, а соединяются в переплет — шихтуются по схеме «Step-Lap», когда пакеты собираются в пять положений со сдвигом относительно друг друга на 15 мм. Сдвиг позволяет свести к минимуму зону, в которой направление магнитного потока не совпадает с направлением проката стали, а также уменьшить влияние воздушных зазоров. Такая технология производства не только снижает потери холостого хода, но и уменьшает шум от работы трансформатора, а это в свою очередь позволяет размещать трансформатор вблизи потребителей, что опять же снижает потери на длину кабельных линий, в некоторых случаях позволяет экономить на строительстве подстанций.

Обмотки высшего напряжения (ВН)

Обмотка ВН в зависимости от требований и необходимых характеристик сухого трансформатора изготавливается из алюминия или меди в виде изолированного провода или ленточной фольги. Высокотехнологичный процесс обеспечивает процесс заполнения обмотки многокомпонентным компаундом под вакуумом. На каждый виток обмотки дополнительно наносятся стекло-нити, для обеспечения монолитности и предупреждения растрескивания обмотки.

Обмотки низшего напряжения (НН)

Обомтка НН также может быть выполнена из алюминия или меди в виде ленточной фольги или изолированного провода. В отличие от других производителей обмотки заливаются многокомпанентным компаундом под вакуумом. На каждый виток обмотки дополнительно наносятся стекло-нити, для обеспечения монолитности и предупреждения растрескивания обмотки.

Кожух

Степень защиты трансформатора ТСЗГЛ, определяется степенью защищенности кожуха трансформатора и обозначается кодом IP-XX, где XX — числовое значение из 2 цифр, первая из которых обозначает защищенность от проникновений посторонних предметов, вторая цифра обозначает защищенность от воды.

Защита от посторонних предметов

1. Таблица уровней первого значения — IP-X_

Защита от попадания воды

2. Таблица уровней второго значения — IP-X_