Приложени охладителни системи за силови трансформатори. Видове трансформаторно охлаждане

Методи за охлаждане. Дизайнът на трансформатора до голяма степен се определя от начина на охлаждане, който зависи оценена сила... С увеличаване на мощността на трансформатора е необходимо да се увеличи интензивността на охлаждането му. В силовите трансформатори се използват следните методи за охлаждане за отвеждане на топлината от намотките и магнитната верига: въздух, масло и с помощта на негорим течен диелектрик. Всеки тип охлаждане има съответното обозначение.

Трансформатори с въздушно охлаждане (сухи трансформатори). При естествено въздушно охлаждане магнитната верига, намотките и други части на трансформатора имат директен контакт с околния въздух, поради което се охлаждат чрез конвекция на въздух и радиация. Сухи трансформатори (фиг. 2.18) се монтират на закрито (в сгради, производствени цехове и др.), Като основното изискване е да се осигури пожарна безопасност.

В експлоатация те са по-удобни от маслените, тъй като елиминират необходимостта от периодично почистване и смяна на маслото. Трябва обаче да се отбележи, че въздухът има по-ниска електрическа якост от трансформаторното масло, поради което при сухите трансформатори всички хлабини и вентилационни канали са направени по-големи, отколкото при маслените. Поради по-ниската топлопроводимост на въздуха в сравнение с маслото, електромагнитните натоварвания на активните материали в сухите трансформатори са по-малки, отколкото в маслените трансформатори, което води до увеличаване на напречното сечение на проводниците на намотката и магнитната верига. В резултат на това масата на активните части (намотки и магнитна верига) на сухите трансформатори е по-голяма от тази на маслените трансформатори. В момента трансформаторите от сух тип имат капацитет до 10 MB A и напрежение HV намотка до 35 kV. Те се инсталират само в сухи затворени помещения с относителна влажност до 80%, за да се избегне прекомерна влага в намотките.

Сухите трансформатори с естествено въздушно охлаждане могат да имат отворен (C), защитен (SZ) или запечатан (SG) дизайн. Трансформаторите от тип SZ са затворени със защитен корпус с отвори, а от тип SG - с херметичен корпус. За да се увеличи интензивността на охлаждането, намотките и магнитната верига се издухват от въздушния поток от вентилатора. Сухите трансформатори с въздушен взрив имат символа SD.

Трансформаторите с малка мощност обикновено се изработват с охлаждане тип C. В някои случаи те се поставят в корпус, изпълнен с термореактивни съединения на основата на епоксидни смоли или други подобни материали. Такива съединения имат високи електрически изолационни и влагоустойчиви свойства. След като се втвърдят, те не се топят кога повишени температури и осигуряват надеждна защита на трансформатора от механични и атмосферни влияния.

Трансформатори с маслено охлаждане. INтрансформатори с естествено охлаждане на маслото (М), магнитната верига с намотки се потапя в резервоар, напълнен с добре пречистено минерално (трансформаторно) масло (Фигура 2.19).

Трансформаторното масло има по-висока топлопроводимост от въздуха и добре отвежда топлината от намотките и магнитната верига на трансформатора към стените на резервоара, който има по-голяма охлаждаща площ от трансформатора. Потапянето на трансформатора в резервоар със специално масло също увеличава диелектричната якост на изолацията на неговите намотки и предотвратява влагата и загубата на изолационни свойства под въздействието на атмосферните влияния. При правилна работа на маслените трансформатори, когато температурата на изолацията в най-горещото място не надвишава 105 ° C, трансформаторът може да служи 20-25 години. Повишаването на температурата с 8 ° C води до намаляване на експлоатационния живот на трансформатора с около половината.

В трансформаторите с капацитет 20-30 kVA се отделя относително малко количество топлина, поради което резервоарите им имат гладки стени; за по-мощни трансформатори (20-1800 kVA), охлаждащата повърхност на резервоара се увеличава изкуствено чрез използване на оребрени или вълнообразни стени или чрез обграждане на резервоара със система от тръби, в които маслото циркулира поради концепцията. За да се увеличи интензивността на охлаждане в трансформатори с капацитет над 1800 kVA, към резервоара са прикрепени монтирани или отделно монтирани тръбни топлообменници (радиатори), които са свързани с вътрешната кухина на резервоара с помощта на разклонителни тръби с фланци (фиг. 2.20, а). В радиатора има повишена циркулация на маслото и интензивно охлаждане. Маслените трансформатори от тип М се използват за мощности от 10-10000 kV А.

Трансформаторите с капацитет 10000-63000 kVA обикновено се изпълняват с продухване (тип D). В този случай преносът на топлина от повърхността на радиаторите се принуждава чрез издухването им с вентилатори. Всеки радиатор се издухва от два вентилатора (фиг. 2.20, б), докато топлообменът се увеличава с 1,5-1,6 пъти. В трансформатори с охлаждане от постоянен ток маслото се изпомпва от резервоара чрез помпа и се прекарва през шарнирни или отделно монтирани топлообменници (охладители), издухани с въздух. Охлаждането с принудителна циркулация на маслото се използва при мощности от 16000-250000 kVA и повече. При охлаждане масло-вода загрятото масло преминава през водно охладени топлообменници. Циркулацията на маслото се извършва чрез естествена конвекция (с охлаждане тип MB) или с помощта на помпа (с охлаждане тип C).

Трансформатори, охлаждани от негорим течен диелектрик. Охладените трансформатори от типа H и ND се изпълняват със запечатан резервоар, който е запълнен с негорим течен диелектрик. Обикновено се използват синтетични изолационни материали - совтол и други, които имат приблизително същите електроизолационни свойства и топлопроводимост като трансформаторното масло. Охладените трансформатори от типа H и ND са огнеупорни и могат да се монтират в затворени помещения. Произвеждат се с капацитет 160-2500 kVA при напрежения 6 и 10 kV.

Совтол е смес от полихлориран бифенил (совол) с трихлорбензол, която се добавя за намаляване на вискозитета и точката на изливане на сместа. Когато се използва в умерен климат, совтолът съдържа 65% полихлориран бифенил и 35% трихлоробензен; за тропически условия, съответно 90 и 10%. То е по-скъпо от трансформаторното масло, токсично, което изисква внимателно уплътняване на охладителната система.

Защита на маслото от контакт с атмосферния въздух. По време на работа маслото в трансформатора се загрява и разширява. Когато натоварването намалее, то се охлажда и се връща към първоначалния си обем. Следователно, маслените трансформатори с капацитет 25 kVA и по-високи имат малък допълнителен разширителен резервоар(фиг. 2.21), свързан с вътрешната кухина на основния резервоар. Когато трансформаторът се нагрее, обемът на маслото в консерватора се променя. Обемът му е около 10% от обема на маслото в резервоара. Използването на разширител може значително да намали контактната повърхност на маслото с въздух, което намалява неговото замърсяване и влага.

Разширителите разполагат със сушилня за въздух, пълна със сорбент - вещество, което абсорбира влагата от въздуха, постъпващ в разширителя. С мощност от 160 kV A и повече, те също са инсталирани термосифонов филтърза непрекъснато обезводняване и пречистване на маслото. За по-надеждна защита на маслото от окисляване, мощните трансформатори са направени запечатани с пълна изолация на маслото в разширителя от атмосферния въздух. Това се прави с възглавница, образувана от инертен газ (азот) между повърхността на маслото и гъвкава разширяема мембрана - азотна защита.Трансформаторите с азотна защита също могат да бъдат направени без разширител.

Котва и повдигащи устройства. По време на работата на трансформатора маслото се загрява, разлага и се замърсява от продуктите на окисляване (стареене), поради което периодично се почиства или подменя. За да се избегне опасността от пожар и експлозия, маслените трансформатори се инсталират на открити оградени площи или в специално изградени помещения с огнеупорни стени, подпори и тавани. За пълнене, вземане на проби, източване и филтриране на масло, маслените трансформатори са оборудвани с подходящи фитинги (кранове, клапани, запушалки).

Всички трансформатори имат различни повдигащи и манипулационни устройства: болтове, куки, подвижни ролки и въртящи се каретки.

Устройства за наблюдение на състоянието на маслото и охладителната система. За да се следи нивото и температурата на маслото, маслените трансформатори имат индикатори за ниво и температура. Индикаторът за ниво обикновено е инсталиран на консерватора, а индикаторът за температура е на капака на основния резервоар. В трансформаторите с капацитет до 1000 kVA за тази цел се използва живачен термометър, а в трансформаторите с по-голяма мощност и в затворените трансформатори - специално електрическо термично сигнално устройство. Охладените трансформатори от тип D, DC и ND имат две термични аларми, едната от които се използва за измерване на температурата на горните слоеве на маслото, а другата е за автоматично управление процесът на издухване.

Системата за автоматизация трябва да осигурява: автоматично включване и изключване на охладителната система едновременно с включване и изключване на трансформатора, регулиране на интензивността на охлаждане в зависимост от товара, включване на резервен охладител вместо неуспешен, въвеждане на резервен източник на захранване, когато захранването към вентилаторите и помпите на системата намалява или изчезва охладителна система и съответната аларма за прекратяване на охладителната система. Трансформаторите с капацитет 10 000 kVA и по-високи също са оборудвани с превключвател за ниско ниво на маслото, разположен в консерватора, който сигнализира за намаляване на нивото на маслото и автоматично изключва трансформатора, ако е недопустимо.

Защита на трансформатора от инциденти. За да се предпазят от възможни аварии, трансформаторите с капацитет над 1000 kVA имат специални газови релета, които са монтирани в тръбопровода между основния резервоар и разширителя. В случай на значително отделяне на експлозивни газове в резултат на разлагането на маслото, релето автоматично изключва трансформатора, предотвратявайки развитието на авария. Тези трансформатори също са инсталирани изпускателната тръба(виж фиг. 2.21), покрита със стъклена мембрана. Когато вътрешното налягане внезапно се повиши, получените газове изтласкват мембраната и излизат в атмосферата, предотвратявайки деформация на резервоара.

За да се предотврати появата на висок потенциал върху НН намотката в случай на повреда на изолацията на НН намотката, в трансформатори, в които НН намотката има напрежение до 0,69 kV, е включен предпазител за повреда между тази намотка и заземен резервоар, който се разпада при напрежение 1000 V.

23. Устройство и методи за охлаждане на трансформатора.

Трансформаторите са устройства за преобразуване на променлив ток и напрежение, преобразуващи устройства, които нямат движещи се части. Няма значителна загуба на мощност. Съвременните трансформатори имат висока ефективност - над 99%. Трансформаторът се състои от няколко жични намотки, разположени върху магнитна сърцевина (сърцевина), направена от феромагнитна сплав.

Устройство

Основните части на трансформатора са магнитната верига и намотките.

Магнитното ядро \u200b\u200bна трансформатора е направено от ламарина електрическа стомана. Преди сглобяването листовете се изолират с лак от двете страни. Тази конструкция на магнитната верига дава възможност за значително отслабване на вихровите токове в нея. Частта от магнитната верига, на която са разположени намотките, се нарича пръчка.

В щанговите трансформатори има два пръта и два хомота, които ги свързват (фиг. 2, а). Бронираните трансформатори имат разклонена магнитна верига с един прът и хомоти, частично покриващи ("броня") намотки (фиг. 2, б).

Фиг. 2 Еднофазни трансформатори от тип пръчки (а) и бронирани (б)

Основният дизайн е най-често срещан, особено при трансформатори с висока и средна мощност. Предимствата на този дизайн са простота на намотката, по-добри условия за охлаждане и лекота на ремонт.

Еднофазните трансформатори с малка мощност често имат бронирана конструкция, което прави възможно намаляването на размера на трансформатора. Освен това страничните хомоти предпазват намотката от механични повреди; това е важно за трансформаторите с ниска мощност, които често нямат защитно покритие и са разположени заедно с друго електрическо оборудване на общ панел или в общ шкаф.

Трифазните трансформатори обикновено се изпълняват на магнитна верига от тип пръчка с три пръчки (фиг. 3).

В трансформаторите с висока мощност се използва бронирана магнитна верига (фиг. 4), която, въпреки че изисква леко увеличен разход на електрическа стомана, позволява намаляване на височината на магнитната верига (H BS< Н с), а следовательно, и высоту трансформатора.

Фиг. 3. Трифазен трансформатор от тип пръчка: 1 - магнитна верига; 2 - намотки

Фиг. 4. Магнитните ядра на бронирания трансформатор: еднофазни (а); трифазен (b)

Това е от голямо значение при транспортирането му в сглобено състояние.

Според метода за свързване на пръти с хомоти, магнитните сърцевини се разграничават челно (Фигура 5, а) и ламинирани (Фигура 5, б). В челните магнитни сърцевини прътите и хомотите се сглобяват отделно и след това се свързват посредством крепежни елементи. Този дизайн на магнитната верига улеснява монтирането на намотките на прътите, тъй като за това е достатъчно да се премахне само горната иго. Но при зарядното устройство на магнитната верига, когато листовете (лентите) са сглобени "припокриващи се", въздушната междина в кръстовището на прътите и каната може да бъде направена минимална, което значително ще намали магнитното съпротивление на магнитната верига.

Фигура 7: Форма на сечението на лентата

Формата на напречното сечение на прътите зависи от мощността на трансформатора: в малки трансформатори се използват правоъгълни пръти (фиг. 7, а), в трансформатори със средна и голяма мощност - стъпаловидни пръти (фиг. 7, б, в) с увеличаване на броя на стъпките с увеличаване мощност на трансформатора. Секцията на стъпаловидния прът осигурява по-добро използване на зоната вътре в намотката, тъй като периметърът на стъпаловидния прът се приближава до кръга. В трансформаторите с висока мощност вентилационните канали са подредени между стоманените пакети на магнитната верига, за да се подобри преносът на топлина (фиг. 7, в).

Намотките на трансформатора са направени от кръгли и правоъгълни проводници, изолирани с памучна прежда или кабелна хартия.

Намотките са цилиндрични, разположени върху прътите, концентрични (фиг. 8, а) и дискови, разположени върху прътите в променлив ред (фиг. 8, б).

Магнитната сърцевина на трансформатора заедно с корпуса или резервоара е заземена, което гарантира безопасността при обслужване на трансформатора в случай на повреда на изолацията на намотката.

Има два варианта за взаимно разположение на намотките на прътите на магнитните сърцевини: отделно разположение (на единия прът намотката HV, а на другия се използва много рядко и само във високоволтови трансформатори, тъй като това създава по-добри условия за надеждна изолация на намотката HV от намотката НН наблюдава се увеличаване на магнитния поток на изтичане; най-често срещаното е равномерното концентрично разположение на намотките на всички пръти на магнитната верига (виж фиг. 2, а), тъй като това осигурява малка стойност на магнитния поток на изтичане. В този случай намотката НН обикновено се намира по-близо до пръта, тъй като изисква по-малко електрическа изолация от пръта (заземена), след това се полага слой изолация от картон или хартия и HV намотка.

Дизайн на магнитна верига. Магнитната верига е структурна основа на трансформатора. Той служи за провеждане на основния магнитен поток. За да се намали магнитното съпротивление по пътя на този поток и следователно да се намали магнетизиращият ток, магнитната верига е направена от специална електрическа стомана. Тъй като магнитният поток в трансформатора се променя с течение на времето, той се събира от отделни стоманени листове, електрически изолирани един от друг, за да се намалят загубите от вихрови токове в магнитната верига. Дебелината на листовете се избира колкото по-малко, толкова по-висока е честотата на захранващото напрежение. При честота от 50 Hz се приема, че дебелината на стоманените листове е 0,35 - 0,5 mm. Изолацията на листове се извършва най-често с лаково фолио, което се нанася от двете страни на всеки лист.

В магнитната верига се различават пръти и хомоти. Прътът е частта от магнитната верига, върху която са разположени намотките, а игото е частта, която не носи намотките и служи за затваряне на магнитната верига (фиг. 1).

В зависимост от относителното положение на прътите, хомотите и намотките, магнитните вериги се разделят на пръчка и броня. В магнитните вериги на пръчките хомотите прилепват към крайните повърхности на намотките, без да покриват страничните им повърхности. В бронираните магнитни вериги хомотите покриват не само края, но и страничните повърхности на намотките, сякаш ги покриват с броня.

Магнитните ядра на еднофазни трансформатори са показани на фиг. 2 и 3. В бронираната магнитна верига (фиг. 2) има един прът и два хомота, покриващи намотките.

За всяко иго половината от магнитния поток на пръта е затворена, така че площта на напречното сечение на всяко иго е 2 пъти по-малка от площта на напречното сечение на пръта. В магнитната верига на пръчката (фиг. 3) има два пръта, всеки от които има половината от намотките 1 и 2. Половините на всяка от намотките са свързани последователно или паралелно. С такова разположение на намотките се намаляват магнитните течове и се подобряват характеристиките на трансформатора.

Методи за охлаждане

Максималното нагряване на частите на трансформатора е ограничено от изолацията, чийто експлоатационен живот зависи от температурата на отопление. Колкото по-голяма е мощността на трансформатора, толкова по-интензивна трябва да бъде охладителната система.

Естествено въздушно охлаждане на трансформатори извършва се чрез естествена конвекция на въздуха и частично излъчване във въздуха. Такива трансформатори се наричат \u200b\u200b"сухи". Конвенционално е прието да се обозначава естествено охлаждане с отворена версия C, със защитна версия - SZ, с херметически затворена версия на SG, с принудителна циркулация на въздуха (продухване) - SD.

Допустимото превишаване на температурата на намотката на сух трансформатор над температурата на околната среда зависи от класа на топлоустойчивост на изолацията и съгласно GOST 11677-85 не трябва да бъде повече

60 ° С за клас A,

75 ° С - за клас E,

80 ° С - за клас B,

100 ° С - за клас F,

125 ° С - за клас H

Тази охладителна система е неефективна, поради което се използва за трансформатори с капацитет до 1600 kVA при напрежение до 15 kV.

Охлаждане с естествено масло (M)изпълнени за трансформатори до 16000 kVA. В такива трансформатори топлината, отделена в намотките и магнитната верига, се прехвърля към маслото, циркулиращо през резервоара и радиаторите, а след това към околния въздух. При номинално натоварване на трансформатора в съответствие с Правилата за техническа експлоатация (PTE), температурата на маслото в горните, най-отопляеми слоеве не трябва да надвишава + 95 ° С.

За по-добро разсейване на топлината в заобикаляща среда резервоарът на трансформатора е оборудван с ребра, охладителни тръби или радиатори, в зависимост от мощността.

Охлаждане на маслото с продухване и естествена циркулация на маслото (D)използва се за по-мощни трансформатори. В този случай вентилаторите се поставят във външните охладители от радиаторните тръби. Вентилаторът изтегля въздух отдолу и продухва нагрятата горна част на тръбите. Вентилаторите се стартират и спират автоматично в зависимост от товара и температурата на нагряване на маслото. Трансформаторите с такова охлаждане могат да работят с напълно изключен взрив, ако натоварването не надвишава 100% от номиналното, а температурата на горните маслени слоеве е не повече от 55 ° C, а също така независимо от товара при отрицателни температури на околната среда и температура на маслото не по-висока от 45 ° C ( PTE). Максимално допустимата температура на маслото в горните слоеве по време на работа на трансформатора с номинално натоварване е 95 ° C.

Принудителното издухване на радиаторни тръби подобрява условията за охлаждане на маслото и съответно намотките и магнитната верига на трансформатора, което позволява производството на такива трансформатори с капацитет до 80 000 kVA.

Схема на охладителната система с взривна и естествена циркулация на маслото: 1 - резервоар на трансформатора; 2 - охладителни радиатори; 3 - вентилатор на вентилатора

Маслено охлаждане с продухване и принудителна циркулация на маслото през въздушни охладители (DC)използва се за трансформатори с капацитет 63000 kVA и повече. Охладителите се състоят от тънки ребра тръби, които се издухват отвън от вентилатор. Електрическите помпи, вградени в маслопроводите, създават непрекъсната принудителна циркулация на маслото през охладителите. Благодарение на високата скорост на циркулация на маслото, голямата охлаждаща повърхност и интензивното продухване, чилърите имат висок топлообмен и компактност. Тази охладителна система може значително да намали размери трансформатори. Охладителите могат да се монтират заедно с трансформатора върху една и съща основа или върху отделни основи до резервоара на трансформатора.

Схема за охлаждане на масло с продухване и принудителна циркулация на маслото през въздушни охладители: 1 - резервоар на трансформатора; 2 - електрическа маслена помпа; 3 - адсорбционен филтър; 4 - охладител; 5 - вентилатор на вентилатора

Маслено-водно охлаждане на трансформатори с принудителна циркулация на маслото (C)по принцип тя е подредена по същия начин като охлаждането на постоянен ток, но за разлика от последната, охладителите в тази система се състоят от тръби, през които циркулира водата, а маслото се движи между тръбите. Температурата на маслото на входа на масления охладител не трябва да надвишава 70 ° C. За да се предотврати навлизането на вода в маслената система на трансформатора, налягането на маслото в охладителите на маслото в този случай трябва да надвишава налягането на циркулиращата в тях вода с най-малко 0,02 MPa (2 N / cm2). Тази охладителна система е ефективна, но има доста сложен дизайн и поради това се използва за трансформатори с голяма мощност (160 MBA и повече).

По време на работата на трансформатора намотките и магнитните проводници се нагряват поради енергийни загуби в тях. Максималното нагряване на частите на трансформатора е ограничено от изолацията, чийто експлоатационен живот зависи от температурата на отопление. Колкото по-голяма е мощността на трансформатора, толкова по-интензивна трябва да бъде охладителната система.

Маслено охлажданият силов трансформатор е силов трансформатор с маслено охладени намотки и магнитна верига.

Съвременните потопени в масло силови трансформатори, особено тези с висока мощност и високо напрежение, се охлаждат най-вече с участието на масло, което служи и като отличен изолационен материал. От само себе си се разбира, че за последната цел маслото трябва да има добре дефинирани изолационни свойства, по-специално то трябва да е без влага. За целите на охлаждането маслото трябва да е леко, поне в нагрято състояние и трябва свободно да прониква в каналите, които са направени в намотките и в сърцевината, за да улесни циркулацията му и по-добрия контакт с по-загрятите части. Освен това маслото не трябва да се разлага при нагряване и да дава смолисти вискозни отлагания по намотките, които възпрепятстват топлообмена между медта и маслото и са причина за появата на „горещи“ точки в трансформатора на силовото масло. Охлаждащото масло се излива в железен или чугунен резервоар (или резервоар), в който след това се спуска трансформаторът. Топлината на намотките и желязото се предава основно на маслото, което има значителен топлинен капацитет. Що се отнася до охлаждането на самото масло, то става или чрез естествен топлообмен между стените на резервоара и околния въздух, или чрез по-принудителни методи.

Описание на силови маслени трансформатори на марки: TMG, OMP, TMEG, OSM1, TSM.

Системи за охлаждане на трансформатор на силово масло

Схематична диаграма охладител на система D: 1-трансформаторен резервоар; 2-охладителни радиатори; 3-вентилаторен вентилатор

Схематична схема на охладителя на DC системата: 1-трансформаторен резервоар; 2-маслена електрическа помпа; 3-адсорбционен филтър; 4-охладител; 5-вентилаторен вентилатор

Има няколко охладителни системи за трансформатор на силово масло:

Охлаждане с естествено масло (M)
използва се в силови маслени трансформатори с капацитет до 16000 kV⋅A. В такива трансформатори топлината, отделена в намотките и магнитната верига, се прехвърля към маслото, циркулиращо през резервоара и радиаторите, а след това към околния въздух. При номинално натоварване на трансформатора, в съответствие с Правилата за техническа експлоатация, температурата на маслото в горните, най-отопляеми слоеве не трябва да надвишава + 95 ° С. За по-добър пренос на топлина към околната среда, трансформаторният резервоар за силово масло е оборудван с ребра, охлаждащи тръби или радиатори, в зависимост от капацитета.

Охлаждане на масло с продухване и естествена циркулация на маслото (D)
използва се за по-мощни силови маслени трансформатори. В този случай вентилаторите се поставят в шарнирните охладители от радиаторните тръби. Вентилаторът изтегля въздух отдолу и продухва нагрятата горна част на тръбите. Вентилаторите се стартират и спират автоматично в зависимост от товара и температурата на нагряване на маслото. Потопените в масло силови трансформатори с такова охлаждане могат да работят с напълно изключен взрив, ако натоварването не надвишава 1,00% от номинала, а температурата на горните маслени слоеве е не повече от 55 ° C, а също така независимо от товара при отрицателни температури на околната среда и температура на маслото не по-висока от 45 ° ОТ. Максимум допустима температура масло в горните слоеве по време на работа на трансформатора с номинално натоварване 95 ° C. Принудителното издухване на радиаторни тръби подобрява условията за охлаждане на маслото и, следователно, намотките и магнитната верига на силовия маслен трансформатор, което прави възможно производството на такива трансформатори с капацитет до 80 000 kV⋅A.

Маслено охлаждане с продухване и принудителна циркулация на маслото през въздушни охладители (DC)
използва се за силови маслени трансформатори с капацитет 63000 kV⋅A и повече. Охладителите се състоят от тънки ребра тръби, които се издухват отвън от вентилатор. Електрическите помпи, вградени в маслопроводите, създават непрекъсната принудителна циркулация на маслото през охладителите. Благодарение на високата скорост на циркулация на маслото, голямата охлаждаща повърхност и интензивното продухване, чилърите имат висок топлообмен и компактност. Такава охладителна система позволява значително да се намалят общите размери на силовите маслени трансформатори. Охладителите могат да се монтират заедно с трансформатор на силово масло върху една и съща основа или върху отделни основи до резервоара на трансформатора.

Маслено-водно охлаждане с принудителна циркулация на маслото (C)
по принцип той е подреден по същия начин като охлаждането с продухване и принудителна циркулация на маслото, но за разлика от последното, охладителите в тази система се състоят от тръби, през които циркулира водата, а маслото се движи между тръбите. Температурата на маслото на входа на масления охладител не трябва да надвишава 70 ° C. За да се предотврати навлизането на вода в маслената система на трансформатора, налягането на маслото в охладителите на маслото в този случай трябва да надвишава налягането на циркулиращата в тях вода с най-малко 0,02 MPa (2 N / cm2). Тази охладителна система е ефективна, но има доста сложен дизайн и поради това се използва за мощни трансформатори (160 MB⋅A и повече).

Основните елементи на охлаждащата система на силовия трансформатор.

Основните компоненти на охлаждащите системи на силовия трансформатор са маслената помпа, масленият охладител, вентилаторът и адсорбера.

Маслените охладители могат да бъдат окачени на стената на резервоара или да бъдат разположени в близост до трансформатор на маслено масло, обединени в групи (като GOU) на собствена основа. Като правило, охлаждаща система тип GOU се използва в случаите, когато охладителите не могат да бъдат разположени на стената на резервоара за трансформатор на силово масло. Системата GOU е свързана чрез два нефтопровода с резервоара за трансформатор на силово масло. С шарнирна система вибрацията на работещите помпи и вентилатори се предава към стената на резервоара. Следователно в ранните производствени маслени трансформатори с високоскоростни вентилатори (1500 оборота в минута) вибрацията се е увеличила толкова много, че е имало случаи на повреда на заварените шевове и това е довело до изтичане на масло от резервоара и до изключване на силовия трансформатор В съвременните конструкции се използват нискоскоростни вентилатори (750 оборота в минута) и следователно няма опасност от повреда на заварените места на резервоара на силовия трансформатор.

Захранването с масло от охладителите обикновено се извършва между стената на резервоара и активната част. Въпреки това, в редица дизайни, за да се увеличи ефективността на отстраняването на топлината и по този начин да се изключи прегряване на отделни елементи на активната част, маслото се подава насочено в намотката. В този случай в долната част на силовия маслен трансформатор (резервоар) маслената система е свързана чрез бакелитова разклонителна тръба с долната изолация на хомота на намотката. Такава система за циркулация на маслото е по-ефективна, но в същото време рискът от прегряване рязко се увеличава в случай на внезапно аварийно спиране на движението на маслото. При този дизайн, когато маслото спре да се движи, трансформаторът на силовото масло не може да носи товара. За разлика от силовите маслени трансформатори с насочена охладителна система, трансформаторите с подаване на масло към резервоара могат да работят за кратко време, когато потокът на маслото спре. Такава система е и по-надеждна в друго отношение - в случай на повреда на маслените помпи, продуктите от разлагането на маслото и износването на лагерите не влизат директно в намотката и не затварят хлабините, което намалява якостта на изолацията. Следователно, при разработването на дизайна на нови трансформатори, в екстремни случаи се използва насочена система за циркулация на маслото и винаги заедно с екранирани маслени помпи и фин филтър.

Липсата на въртящи се части в трансформаторите намалява нагряването на трансформатора поради липсата на механични загуби, но това обстоятелство усложнява процеса на охлаждане, тъй като изключва използването на самовентилация в трансформаторите. Поради тази причина основният метод за охлаждане на трансформаторите е естественото охлаждане. Въпреки това, в трансформатори със значителна мощност, за да се увеличат специфичните електромагнитни натоварвания, повече ефективни методи охлаждане. Най-широко използваните методи за охлаждане на трансформатори.
Естествено въздушно охлаждане.Всички отопляеми части на трансформатора са в пряк контакт с въздуха. Тяхното охлаждане се дължи на излъчването на топлина и естествената конвекция на въздуха. Понякога такива трансформатори са оборудвани със защитен корпус с капаци или отвори, покрити с мрежа. Този тип охлаждане се използва в трансформаторите ниско напрежение когато се инсталира в сухи, затворени помещения.
Охлаждане с естествено масло.Магнитната верига с намотки се поставя в резервоар, напълнен с трансформаторно масло, който измива отопляемите части на трансформатора, отвежда топлината чрез конвекция и я прехвърля към стените на резервоара, като последните от своя страна се охлаждат чрез излъчване на топлина и конвекция на въздуха. За да се увеличи охладената повърхност на резервоара, се прави оребрени или се използват тръбни резервоари (виж фиг. 1.13). В трансформаторите с голяма единична мощност тръбите се комбинират в радиатори (радиаторни резервоари). Нагретите частици масло се издигат до върха на резервоара и се спускат през тръбите. По този начин, в контакт със стените на тръбата, маслото се охлажда. Трансформаторното масло има високи електроизолационни свойства, поради което, импрегнирайки изолацията на намотките, подобрява неговите свойства и повишава надеждността на трансформаторите, когато високи напрежения... Това е особено важно за трансформаторите, инсталирани на открити площи. Трябва да се отбележи, че охлаждането на маслото усложнява и увеличава цената на експлоатационните трансформатори, тъй като изисква систематичен контрол върху качеството на маслото и периодичната му подмяна.
Духащо охлаждане на маслото. Трансформаторите са снабдени с електрически вентилатори, които издухват радиаторите на трансформатора. Конвекцията на маслото в резервоара остава естествена. Този тип охлаждане прави възможно увеличаването на единичната мощност на трансформатора с 40 - 50%. Обикновено издуването с маслено охлаждане се използва в трансформатори с мощност над 10 000 kW. Когато натоварването на трансформатора с бързо охлаждане се намали с 50 - 60%, вентилаторите могат да се изключат, т.е. да се премине към естествено охлаждане на маслото.

Фигура: 5.8. Маслено охладен трансформатор с взривна и принудителна циркулация на маслото
Охлаждане на маслото с продухване и принудителна циркулация на маслото. С помощта на помпа 1 (фиг. 5.8) се създава принудителна циркулация на трансформаторното масло чрез специални охладители 2, сглобени от тръби. В същото време необходимият брой вентилатори 3 създава насочени въздушни потоци, които духат върху повърхността на охладителните тръби.

Фигура: 5.9. Маслено-водно охлаждане на трансформатора
Маслено-водно охлаждане (Фигура 5.9). Маслото, нагрято в трансформатор 1 посредством помпа 2, се задвижва през охладител 3, в който циркулира вода. Това е най-много ефективен метод охлаждане, тъй като коефициентът на топлопреминаване от масло към вода е много по-висок от този към въздуха. В същото време маслото преминава през въздушния охладител 4 и филтъра 5, където се освобождава от нежелани примеси.

Понастоящем охлаждащите системи, показани в таблицата, се използват в битови маслени трансформатори. 1.

Таблица 1. Охлаждащи системи за маслени трансформатори, използвани в битовата трансформаторна индустрия

При този тип охлаждане, отделената топлина в активната част и елементите на металната конструкция на трансформатора се пренася чрез естествена конвекция към маслото, което от своя страна го издава на околния въздух също чрез естествена конвекция и радиация. В трансформатори с ниска мощност (до няколко десетки kV-A), топлообменната повърхност на резервоарите е достатъчна за отстраняване на отделената топлина при нормализирано превишаване на температурата на маслото. При трансформатори с по-голяма мощност е необходимо да се увеличи изкуствено с помощта на оребрени и тръбни резервоари или резервоари с монтирани или дистанционни радиатори.

При трансформатори с капацитет над 6,3-10 MB-A е трудно да се развие топлообменната повърхност на резервоара до такава степен, че да се осигури дадено ниво на нагряване. Това става ясно, ако вземем предвид, че според законите на растежа в серия от подобни трансформатори (т.е. в тези, при които съответните линейни размери са пропорционални), с постоянни електромагнитни натоварвания (индукция в магнитната верига и плътност на тока в намотките), загубите се увеличават пропорционално на куба на линейния размерите, докато охлаждащите повърхности растат пропорционално на квадрата на тези размери. Поради това трябва да се вземат допълнителни мерки за подобряване на охлаждането чрез продухване на вентилатори към радиаторите. Това увеличава коефициента на топлопреминаване с 1,5-2 пъти и съответно отвеждането на топлината на радиаторите. Когато температурата на горните слоеве масло падне до 50C, ако токът на натоварване е по-малък от номиналния, вентилаторите се изключват.

Тази охладителна система рядко се използва в местната индустрия. С такава система, поради принудителната циркулация на маслото с помощта на помпа, се постига по-равномерно разпределение на температурата на маслото по височината на резервоара на трансформатора и намаляване на температурата на горните слоеве на маслото.

В трансформатори с капацитет от около 100 MB-A и повече излъчените загуби са толкова значителни, че за тяхното отстраняване е необходимо да се използват специални охладители с маслено-въздух, продухани от вентилатори и оборудвани с помпи за принудителна циркулация на маслото. За да се увеличи ефективността на продухването, тръбите в такива охладители имат силно развита оребрена външна повърхност. Благодарение на принудителната циркулация на маслото се постига по-равномерно разпределение на температурата на маслото по височината на резервоара. Разликата в температурата на маслото в горната и долната част на резервоара в този случай е по-малка от 10 ° C, докато при естествена циркулация достига 20-30 ° C. Охладителите, произведени в момента от местната индустрия, имат топлинна мощност от 160-180 kW. В случай на изключване на охладителната система, трансформаторите могат да останат включени за много кратко време, тъй като топлопреносната повърхност на резервоара не е достатъчна дори за отстраняване на загубите празен ход... Недостатъкът на такава охладителна система е, че преносът на топлина от намотките към маслото остава практически същият като при естествената конвекция, тъй като принудителната циркулация на маслото се случва само в зоната между външната намотка и стената на резервоара на трансформатора.

Охлаждаща система MB.

В местната трансформаторна индустрия тази охладителна система не е широко разпространена. За охлаждане на маслото се използва вода, циркулираща в тръби, разположени в горната част на резервоара, в зоната на най-горещото масло. Водата се изпомпва през тръби с помощта на помпи.

Тази много ефективна и компактна охладителна система се използва за мощни трансформатори, когато има достатъчно количество вода (водноелектрически централи, много мощни топлоцентрали). Това ви позволява да се откажете от DC охлаждащата система, която става доста тромава с много висока мощност на трансформатора. Тази охладителна система се основава на използването на охладители с маслена вода с гладки или оребрени тръби и движението на водата през тръбите и маслото в пръстеновидното пространство. Благодарение на конструктивните мерки се осигурява зигзагообразно движение на маслото в охладителя с напречен поток около тръбите. Голяма топлинна мощност (до 1000 kW и повече) и малки габаритни размери на охладителите с масло-вода се постигат поради увеличаване на коефициента на топлопреминаване от стената на тръбата, когато тя се охлажда с вода. Когато тази охладителна система е изключена, както при DC системата, трансформаторите също могат да останат в експлоатация за много ограничено време. Недостатъкът на това: охлаждащата система по отношение на интензивността на охлаждане на намотките е същата като тази на DC охлаждащата система.

Охлаждащи системи с насочена циркулация на маслото в NDC и NC намотките.

Възможно е да се подобри охлаждането на намотките и да се осигури по-равномерно разпределение на температурата в тях чрез създаване на принудителна (насочена) циркулация на маслото в охлаждащите канали на намотките с необходимата скорост, осигурявайки необходимия температурен режим. Тук има два варианта на изпълнение - с едноконтурни и двуконтурни схеми за циркулация на маслото. При първия вариант маслото, взето от горната част на резервоара, преминава през охладители с масло-въздух или масло-вода и се подава в намотките. Във втората версия, в допълнение към охладителните вериги на маслото, подобни на DC или C системи, има независими охладителни вериги за навиване и маслото, взето от помпата от горната част на резервоара, се подава, заобикаляйки охладителите, в долната част на резервоара и по-нататък към охлаждащите вериги на намотките. Втората версия на охладителната система е малко по-сложна и скъпа.
Тази система за охлаждане позволява, ако е необходимо (например в трансформатори с ограничителна мощност), да увеличи електромагнитните натоварвания, но усложнява дизайна на изолацията и намотките, както и технологията за сглобяване и изпитване на трансформатори (необходими са хидравлични тестове на циркулационните вериги на маслото в намотката). Следователно такива системи се използват в битовата трансформаторна конструкция за трансформатори с капацитет от 400 MB-A и повече.