Jõutrafod — seade ja tööpõhimõte

Elektrienergia transportimisel pikkade vahemaade taha kasutatakse kadude vähendamiseks transformatsiooni põhimõtet. Selleks juhitakse generaatorite poolt toodetud elekter trafoalajaama. See suurendab elektriliini siseneva pinge amplituudi.

Ülekandeliini teine ​​ots on ühendatud kaugalajaama sisendiga. Sellel vähendatakse pinget, et elektrit tarbijate vahel jaotada.

Mõlemas alajaamas on suure võimsusega elektrienergia muundamisel kaasatud spetsiaalsed toiteallikad:

1. trafod;

2. autotransformaatorid.

Neil on palju ühiseid jooni ja omadusi, kuid need erinevad teatud tööpõhimõtete poolest. Selles artiklis kirjeldatakse ainult esimesi konstruktsioone, kus elektrienergia ülekandmine üksikute mähiste vahel toimub elektromagnetilise induktsiooni tõttu. Sel juhul säilitavad amplituudiga varieeruvad voolu ja pinge harmoonilised võnkesagedust.

Trafosid kasutatakse madalpinge vahelduvvoolu muundamiseks kõrgemaks pingeks (sammutrafod) või kõrgema pinge madalamaks pingeks (sammu-alla trafod). Kõige levinumad on ülekandeliinide ja jaotusvõrkude üldiseks kasutamiseks mõeldud jõutrafod. Jõutrafod on enamasti ehitatud kolmefaasiliste voolutrafodena.

Seadme omadused

Elektrienergia toitetrafod paigaldatakse eelnevalt ettevalmistatud tugeva vundamendiga statsionaarsetele kohtadele. Maapinnale paigutamiseks saab paigaldada roomikuid ja rulle.

Üldvaade ühest paljudest 110/10 kV pingesüsteemidega töötavatest jõutrafodest, mille koguvõimsus on 10 MVA, on toodud alloleval pildil.

Mõned selle konstruktsiooni üksikud elemendid on varustatud allkirjadega. Täpsemalt on põhiosade paigutus ja nende vastastikune paigutus näidatud joonisel.

Trafo elektriseadmed on paigutatud metallkorpusesse, mis on valmistatud suletud kaanega paagi kujul. See on täidetud spetsiaalse klassi trafoõliga, millel on kõrged dielektrilised omadused ja mida kasutatakse samal ajal soojuse eemaldamiseks osadelt, millel on suur voolukoormus.

Paagi sisse on paigaldatud südamik 9, millele asetatakse mähised madalpinge mähistega 11 ja kõrgepinge 10. Trafo esisein on 8. Kõrgepingemähise klemmid on ühendatud portselanist isolaatoreid läbivate sisenditega 2.

Madalpinge mähised on ühendatud ka isolaatoreid 3 läbivate juhtmetega.Kaas on kinnitatud paagi ülemisse serva ja nende vahele asetatakse kummitihend, et vältida õli lekkimist paagi ja kaane ühenduskohta. Paagi seina sisse puuritakse kaks rida auke, neisse keevitatakse õhukeseseinalised torud 7, millest õli voolab.

Kaanel on nupp 1. Seda keerates saab lülitada kõrgepinge pooli pöördeid, et reguleerida pinget koormuse all. Katte külge keevitatakse klambrid, millele on paigaldatud paak 5, mida nimetatakse laiendajaks.

Sellel on õlitaseme jälgimiseks klaastoruga indikaator 4 ja ümbritseva õhuga suhtlemiseks kork filtriga 6. Trafo liigub rullikutel 12, mille teljed läbivad paagi põhja külge keevitatud talasid. .

Kui voolavad suured voolud, mõjuvad trafo mähised jõududele, mis kipuvad neid deformeerima. Mähiste tugevuse suurendamiseks keritakse need isoleerivatele silindritele. Kui ruudukujuline riba asetatakse ringi, siis ei kasutata ringi pindala täielikult ära. Seetõttu valmistatakse trafo vardad astmelise ristlõikega, monteerides erineva laiusega lehtedest.

Trafo hüdrauliline skeem

Pildil on kujutatud selle põhielementide lihtsustatud kompositsioon ja koostoime.

Õli täitmiseks / tühjendamiseks kasutatakse spetsiaalseid ventiile ja kruvi ning paagi põhjas asuv sulgeventiil on mõeldud õliproovide võtmiseks ja seejärel selle keemilise analüüsi tegemiseks.

Jahutuspõhimõtted

Jõutrafol on kaks õliringluse ahelat:

1. väline;

2. sisemine.

Esimest vooluringi esindab radiaator, mis koosneb ülemisest ja alumisest kollektorist, mis on ühendatud metalltorude süsteemiga. Neid läbib kuumutatud õli, mis külmutusagensi liinides olles jahtub ja naaseb paaki.

Õli tsirkulatsiooni paagis saab teha:

• loomulikul viisil;

• sunnitud pumpade poolt süsteemis tekitatud rõhu tõttu.

Tihti suurendatakse paagi pinda, luues lainelisi — spetsiaalseid metallplaate, mis parandavad soojusülekannet õli ja ümbritseva atmosfääri vahel.

Soojuse sissevõtmist radiaatorist atmosfääri saab läbi puhuda süsteemi ventilaatoritega või ilma nendeta vaba õhukonvektsiooni tõttu. Sundõhuvool suurendab tõhusalt soojuse eemaldamist seadmetest, kuid suurendab energiakulu süsteemi tööks. Nad võivad vähendada trafole iseloomulik koormus kuni 25%.

Kaasaegsete suure võimsusega trafode eraldatav soojusenergia saavutab tohutu väärtuse. Selle suuruse võib seostada asjaoluga, et nüüd hakati selle arvelt ellu viima projekte pidevalt töötavate trafode kõrval asuvate tööstushoonete kütmiseks. Need säilitavad seadmete optimaalsed töötingimused isegi talvel.

Õlitaseme kontroll trafos

Trafo töökindel töö sõltub suurel määral selle õli kvaliteedist, millega selle paak on täidetud. Töötamisel eristatakse kahte tüüpi isoleerõli: puhas kuivõli, mis valatakse paaki, ja tööõli, mis on paagis trafo töötamise ajal.

Trafoõli spetsifikatsioon määrab selle viskoossuse, happesuse, stabiilsuse, tuha, mehaaniliste lisandite sisalduse, leekpunkti, hangumispunkti, läbipaistvuse.

Kõik trafo ebanormaalsed töötingimused mõjutavad koheselt õli kvaliteeti, seetõttu on selle juhtimine trafode töös väga oluline. Õhuga suheldes õli niisutatakse ja oksüdeeritakse. Õlist saab niiskust eemaldada tsentrifuugi või filterpressiga puhastades.

Happesust ja muid tehniliste omaduste rikkumisi saab eemaldada ainult õli regenereerimisega spetsiaalsetes seadmetes.

Trafo sisemised rikked nagu mähise defektid, isolatsioonirikked, lokaalne küte või "tuli rauas" jne toovad kaasa muutusi õli kvaliteedis.

Õli ringleb paagis pidevalt. Selle temperatuur sõltub tervest mõjutegurite kompleksist. Seetõttu muutub selle maht kogu aeg, kuid seda hoitakse teatud piirides. Õli mahu kõrvalekalde kompenseerimiseks kasutatakse paisupaaki. Selles on mugav jälgida hetketaset.

Selleks kasutatakse õliindikaatorit. Lihtsamad seadmed on valmistatud läbipaistva seinaga sideanumate skeemi järgi, mis on eelnevalt sorteeritud mahuühikutes.

Töö jälgimiseks piisab sellise manomeetri ühendamisest paralleelselt paisupaagiga. Praktikas on ka teisi õlinäitajaid, mis sellest tegevuspõhimõttest erinevad.

Kaitse niiskuse sissetungimise eest

Kuna paisupaagi ülemine osa on kokkupuutes atmosfääriga, on sellesse paigaldatud õhukuivati, mis takistab niiskuse tungimist õli sisse ja vähendab selle dielektrilisi omadusi.

Sisemiste kahjustuste kaitse

See on õlisüsteemi oluline element gaasirelee… See on paigaldatud torustiku sisse, mis ühendab trafo peapaaki paisupaagiga. Seetõttu läbivad kõik õli ja orgaanilise isolatsiooni poolt kuumutamisel eralduvad gaasid gaasirelee tundliku elemendiga mahutit.

See andur on seadistatud töötama väga väikese lubatud gaasi moodustumise jaoks, kuid see käivitub, kui see suureneb kahes etapis:

1. andma teeninduspersonalile valgus-/helihoiatussignaali rikke korral, kui saavutatakse esimese väärtuse seatud väärtus;

2. lülitada välja trafo kõikidel külgedel olevad toitelülitid, et vabastada pinge ägeda gaasistamise korral, mis näitab õli ja orgaanilise isolatsiooni võimsate lagunemisprotsesside algust, mis algavad lühistest paagi sees.

Gaasirelee lisafunktsiooniks on õlitaseme jälgimine trafo paagis. Kui see langeb kriitilise väärtuseni, võib gaasikaitse sõltuvalt seadistusest töötada:

• ainult signaal;

• signaaliga välja lülitada.

Kaitse avariirõhu tekke eest paagi sees

Tühjendustoru on paigaldatud trafo kaanele nii, et selle alumine ots suhtleb paagi mahutavusega ja õli voolab seestpoolt laiendaja tasemele. Toru ülemine osa tõuseb laiendaja kohale ja tõmbub veidi allapoole tagasi.Selle ots on hermeetiliselt suletud klaasist kaitsemembraaniga, mis puruneb rõhu avariitõusu korral määramata kuumenemise tõttu.

Sellise kaitse teine ​​konstruktsioon põhineb klapielementide paigaldamisel, mis avanevad rõhu suurenemisel ja sulguvad, kui need vabastatakse.

Teine tüüp on sifoonikaitse. See põhineb tiibade kiirel kokkusurumisel koos gaasi järsu tõusuga. Selle tulemusena lüüakse maha lukk, mis hoiab noolt, mis oma tavaasendis on kokkusurutud vedru mõjul. Vabanenud nool lõhub klaasmembraani ja vähendab seega survet.

Jõutrafo ühendusskeem

Paagi korpuse sees asuvad:

• ülemise ja alumise talaga skelett;

• magnetahel;

• kõrge ja madalpinge poolid;

• mähise okste reguleerimine;

• madal- ja kõrgepinge kraanid

• kõrge ja madalpinge läbiviikude põhja.

Raam koos taladega on mõeldud kõigi komponentide mehaaniliseks kinnitamiseks.

Sisekujundus

Magnetahela eesmärk on vähendada pooli läbiva magnetvoo kadusid. See on valmistatud lamineeritud meetodil elektriterasest.

Koormusvool liigub läbi trafo faasimähiste. Nende valmistamise materjalideks valitakse metallid: ümmarguse või ristkülikukujulise sektsiooniga vask või alumiinium. Pöörete isoleerimiseks kasutatakse spetsiaalset marki kaablipaberit või puuvillast lõnga.

Jõutrafodes kasutatavates kontsentrilistes mähistes asetatakse tavaliselt madalpinge (LV) mähis südamikule, mis on väljast ümbritsetud kõrgepinge (HV) mähisega.Selline mähiste paigutus võimaldab esiteks kõrgepinge mähiste südamikust liigutada ja teiseks hõlbustab juurdepääsu kõrgepinge mähistele remondi ajal.

Spiraalide paremaks jahutamiseks jäetakse nende vahele kanalid, mis on moodustatud isoleerivatest vahetükkidest ja poolide vahelistest tihenditest. Õli ringleb läbi nende kanalite, mis kuumutamisel tõusevad üles ja seejärel laskuvad läbi paagi torude, milles neid jahutatakse.

Kontsentrilised mähised on keritud silindrite kujul, mis paiknevad üksteise sees. Kõrgepinge poole jaoks luuakse pidev või mitmekihiline mähis ning madalpinge poole jaoks spiraal- ja silindriline mähis.

LV-mähis asetatakse vardale lähemale: see muudab selle isolatsioonikihi valmistamise lihtsamaks. Seejärel paigaldatakse sellele spetsiaalne silinder, mis tagab isolatsiooni kõrge ja madalpinge külje vahel, ja sellele paigaldatakse HV mähis.

Kirjeldatud paigaldusmeetod on näidatud alloleva pildi vasakus servas koos trafo varda mähiste kontsentrilise paigutusega.

Pildi paremal küljel on näha, kuidas on paigutatud vahelduvad mähised, mis on eraldatud isolatsioonikihiga.

Mähiste isolatsiooni elektrilise ja mehaanilise tugevuse suurendamiseks immutatakse nende pind spetsiaalset tüüpi glüftaallakiga.

Pinge ühel küljel olevate mähiste ühendamiseks kasutatakse järgmisi ahelaid:

• tähed;

• kolmnurk;

• sik-sak.

Sel juhul on iga mähise otsad tähistatud ladina tähestiku tähtedega, nagu on näidatud tabelis.

Trafo tüüp Mähise pool Madalpinge Keskpinge Kõrgepinge Algotsa null Algotsa null Alguse otsa null Ühefaasiline a x — At Ht — A x — Kaks mähist kolm faasi a NS 0 — — — A x 0 b Y B Y koos G ° C Z Kolm mähist kolm faasi a x At Ht A x b Y 0 YT 0 B Y 0 ° С Z Ht ° С Z

Mähiste klemmid on ühendatud vastavate allavoolujuhtidega, mis on kinnitatud trafo paagi kaanel asuvate läbiviigu isolaatori poltidele.

Väljundpinge väärtuse reguleerimise võimaluse realiseerimiseks tehakse mähistele oksad. Üks juhtharude variantidest on näidatud diagrammil.

Pinge reguleerimissüsteem on konstrueeritud nii, et nimiväärtust on võimalik muuta ± 5% piires. Selleks tehke viis sammu, millest igaüks on 2,5%.

Suure võimsusega jõutrafode puhul luuakse reguleerimine tavaliselt kõrgepingemähisel. See lihtsustab kraanlüliti konstruktsiooni ja võimaldab parandada väljundkarakteristikute täpsust, pakkudes sellel küljel rohkem pöördeid.

Mitmekihilistes silindrilistes mähistes on reguleerivad harud tehtud kihi välisküljele pooli otsas ja need paiknevad sümmeetriliselt ikke suhtes samal kõrgusel.

Trafode üksikprojektide jaoks tehakse oksad keskmises osas. Pöördahela kasutamisel tehakse pool mähist parempoolse ja teine ​​vasakpoolse mähisega.

Kraanide ümberlülitamiseks kasutatakse kolmefaasilist lülitit.

Sellel on fikseeritud kontaktide süsteem, mis on ühendatud mähiste harudega, ja liikuvad, mis lülitavad ahelat, luues erinevaid fikseeritud kontaktidega elektriahelaid.

Kui oksad on tehtud nullpunkti lähedal, siis üks lüliti juhib kõigi kolme faasi tööd korraga. Seda saab teha, kuna lüliti üksikute osade vaheline pinge ei ületa 10% lineaarväärtusest.

Kui mähise keskossa tehakse kraanid, siis kasutatakse iga faasi jaoks oma individuaalset lülitit.

Väljundpinge reguleerimise meetodid

On kahte tüüpi lüliteid, mis võimaldavad teil muuta iga mähise pöörete arvu:

1. koormuse vähendamisega;

2. koormuse all.

Esimese meetodi valmimine võtab kauem aega ja pole populaarne.

Koormuse ümberlülitamine võimaldab elektrivõrke lihtsamalt hallata, pakkudes ühendatud tarbijatele katkematut toidet. Kuid selleks peab teil olema lüliti keeruline disain, mis on varustatud lisafunktsioonidega:

• harudevaheliste üleminekute teostamine ilma koormusvoolude katkemiseta, ühendades lülitamise ajal kaks külgnevat kontakti;

• lühisvoolu piiramine mähises ühendatud kraanide vahel nende samaaegsel sisselülitamisel.

Nende probleemide tehniliseks lahenduseks on kaugjuhtimispuldi abil juhitavate lülitusseadmete loomine, kasutades voolu piiravaid reaktoreid ja takisteid.

Artikli alguses näidatud fotol kasutab jõutrafo väljundpinge automaatset reguleerimist koormuse all, luues AVR-i disaini, mis ühendab releeahela elektrimootori juhtimiseks koos täiturmehhanismi ja kontaktoritega.

Tööpõhimõte ja töörežiimid

Jõutrafo töö põhineb samadel seadustel, mis tavapärasel:

• Ajaliselt muutuva võnkeharmoonikuga sisendmähist läbiv elektrivool indutseerib magnetahela sees muutuva magnetvälja.

• Teise mähise keerdudesse tungiv muutuv magnetvoog kutsub neis esile EMF-i.

Töörežiimid

Töötamise ja katsetamise ajal võib toitetrafo olla töö- või avariirežiimis.

Töörežiim, mis on loodud pingeallika ühendamisel primaarmähisega ja koormuse sekundaarmähisega. Sel juhul ei tohiks mähiste voolu väärtus ületada arvutatud lubatud väärtusi. Selles režiimis peab toitetrafo varustama kõiki sellega ühendatud tarbijaid pikka aega ja usaldusväärselt.

Töörežiimi üks variant on tühi- ja lühisetestid elektriliste omaduste kontrollimiseks.

Tühikoormus tekib sekundaarahela avamisel, et sulgeda selles vooluvool. Seda kasutatakse, et määrata:

• Tõhusus;

• teisendustegur;

• kaod terases südamiku magnetiseerimise tõttu.

Lühise katse luuakse sekundaarmähise klemmide lühistamisel, kuid trafo sisendis on alahinnatud pinge väärtuseni, mis on võimeline tekitama sekundaarset nimivoolu ilma seda ületamata.Seda meetodit kasutatakse vase kadude määramiseks.

Avariirežiimidesse hõlmab trafo kõiki selle töö rikkumisi, mis põhjustavad tööparameetrite kõrvalekaldeid väljaspool nende lubatud väärtuste piire. Eriti ohtlikuks peetakse lühist mähiste sees.

Avariirežiimid põhjustavad elektriseadmete tulekahjusid ja pöördumatuid tagajärgi. Need võivad elektrisüsteemi tohutult kahjustada.

Seetõttu on selliste olukordade vältimiseks kõik jõutrafod varustatud automaatsete, kaitse- ja signalisatsiooniseadmetega, mis on ette nähtud primaarahela normaalse töö säilitamiseks ja rikke korral selle kiireks igast küljest lahti ühendamiseks.