Главная | Обратная связь

Системы охлаждения трансформаторов.

При работе трансформатора происходит нагрев обмоток и магнитопровода за счет потерь энергии в них. Предельный нагрев частей трансформатора ограничивается изоляцией, срок службы которой зависит от температуры нагрева. Чем мощнее трансформатор, тем интенсивнее должна быть его система охлаждения.

Чтобы замедлить процесс износа трансформатора и увеличить одновременно передаваемую им мощность, используются охлаждающие устройства. Принято считать, что охлаждающее устройство масляного трансформатора (для силовых трансформаторов и автотрансформаторов в качестве охлаждающей жидкости используется трансформаторное масло) состоит из системы внутреннего охлаждения, обеспечивающей передачу теплоты от обмоток и магнитопровода охлаждающему маслу, и системы наружного охлаждения, обеспечивающей передачу теплоты от масла окружающей среде.

Естественное воздушное охлаждение применяется для трансформаторов мощностью до 1600кВА при напряжении до 15кВ.

Такие трансформаторы получили название ,,сухих''. Условно принято обозначать естественное воздушное охлаждение при открытом исполнении – С, при защищенном – СЗ и при герметизированном – СГ.

Допустимое превышение температуры обмотки сухого трансформатора над температурой окружающей среды зависит от класса изоляции и согласно ГОСТ должно быть не больше: 80⁰С – класс В, 100⁰С – класс С, 125⁰С – класс Н.

Естественное масляное охлаждение (М) выполняется для трансформаторов мощностью до 160000 кВА, напряжением до 35 кВ. В таких трансформаторах тепло, выделенное в обмотке магнитопроводе передается окружающему маслу, которое, циркулируя по баку и радиаторным трубам, передает его окружающему воздуху.

При номинальной нагрузке трансформатора температура масла в верхних, наиболее нагретых слоях не должна превышать +95⁰С.

Для лучшей отдачи тепла в окружающую среду бак трансформатора снабжается ребрами, охлаждающими трубами или радиаторами. Каждый радиатор представляет собой самостоятельный узел, присоединенный своими патрубками к патрубкам бака. Между фланцами патрубков встроены плоские экраны, перекрывающие доступ масла в радиатор. Естественное движение нагретых и холодных слоев масла в трансформаторе происходит за счет разной их плотности, т.е. за счет гравитационных сил. В окружающую среду теплота передается конвенционными потоками воздуха у поверхности баков и радиаторов, а также излучением.

Масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла (Д) применяется для более мощных трансформаторов напряжением 35, 110 и 220 кВ. В этом случае в навесных охладителях из радиаторных труб помещаются вентиляторы. Они засасывают воздух снизу и обдувают нагретую верхнюю часть труб. Пуск и останов вентиляторов могут осуществляться автоматически в зависимости от температуры нагрева масла. Максимально допустимая температура масла в верхних слоях при работе с номинальной нагрузкой – 90⁰С.

Форсированный обдув радиаторных труб улучшает условия охлаждения масла, а следовательно, обмоток и магнитопровода трансформатора, что позволяет изготавливать такие трансформаторы мощностью до 100000кВА.

Масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители (ДЦ) применяется для трансформаторов мощностью 63000кВА и более.

Охладители состоят из системы тонких ребристых трубок, обдуваемых снаружи вентилятором. Электронасосы, встроенные в маслопроводы, создают непрерывную принудительную циркуляцию масла через охладители.

Благодаря большой скорости циркуляции масла, развитой поверхности охлаждения и интенсивному дутью, охладители обладают большой теплоотдачей и компактностью. Переход к такой системе охлаждения позволяет значительно уменьшить габариты трансформаторов.

В трансформаторах с системой охлаждения ДЦ максимально допустимая температура масла +75⁰С.

Система охлаждения ДЦН – отличается от ДЦ только тем, что движение масла внутри трансформатора упорядочено: охлажденное масло подается по специальным трубам к определенным частям обмоток, в результате чего создается направленная циркуляция масла по охлаждающим каналам.

Управление охладителями ДЦ и ДЦН автоматическое и ручное. Аппаратура управления смонтирована в специальных шкафах автоматического управления охлаждением трансформатора типа ШАОТ – ДЦ или ШАОТ – ДЦН.

Схема автоматического управления обеспечивает:

· включение основной группы охладителей при включении трансформаторов в сеть;

· увеличение интенсивности охлаждения включением дополнительного охладителя при достижении номинальной нагрузки или заданной температуры масла в трансформаторе;

· включение резервного охладителя при аварийном отключении работающего и др.

Шкафы управления охлаждением оборудованы постоянно включенной сигнализацией о прекращении циркуляции масла, остановке вентиляторов дутья, включении резервного охладителя, переключении питания двигателей системы охлаждения с основного источника на резервный (при исчезновении напряжения или его понижении в основной сети).

Масляно – водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла (Ц) устроено так же, как система ДЦ, но охладители состоят из трубок, по которым циркулирует вода, а между трубками движется масло.

Температура масла на входе в маслоохладитель не должна превышать +70⁰С. Эта система охлаждения эффективна, но имеет более сложное конструктивное исполнение и применяется на мощных трансформаторах (100МВА и более).

Для трансформаторов наружной установки охладители размещены в помещениях с положительной температурой. Предусматриваются меры, предотвращающие замерзание воды в маслоохладителях, насосах, водяных магистралях в зимнее время (например, слив воды из охладителей при отключении трансформатора, утепление охладителей и др.).

На рисунке 2.6. приведена принципиальная схема охлаждения Ц. Горячее масло из верхней части бака трансформатора 1 перекачивается насосом 2 через маслоохладители 17, охлаждается циркулирующей в нём водой и возвращается через сетчатые фильтры 7 в нижнюю часть бака.

Циркуляция воды через охладитель осуществляется с помощью водяного центробежного насоса 18. Чтобы исключить подсосы воды в масло в случае образования неплотностей и трещин в трубах, по которым циркулирует вода, маслонасосы устанавливают перед маслоохладителем, давление масла в котором поддерживают выше давления воды не менее чем на 0,1 – 0,2 МПа.

 

 

Рисунок 2.6 - Принципиальная схема охлаждения Ц:

1 - трансформатор; 2 – рабочий насос; 3 – резервный насос; 4 – нормально открытый обратный клапан; 5 – нормально закрытый обратный клапан; 6 – нормально открытая задвижка; 7 – сетчатый фильтр; 8 – пусковой насос; 9 – дифманометр; 10 – пробковый кран; 11 – адсорбер; 12 – манометр; 13 – расходомер воды; 14 – задвижка с электроприводом; 15 – дроссельный клапан; 16 – нормально закрытая задвижка; 17 – охладитель; 18 - водяной центробежный насос.

 

В схеме охлаждения Ц имеется ветвь с пусковым насосом 8, который предназначен для перемешивания масла и выравнивания его температуры во всех зонах бака трансформатора. Пусковой насос 8 создает циркуляцию масла вне контура охладителей. Он автоматически включается при включении трансформатора под напряжение и отключается при достижении температуры масла . Далее включаются рабочие насосы 2, которые должны работать при всех режимах работы трансформатора.

В системах охлаждения Ц имеются (рисунок 2.6) приборы для контроля температуры, расхода и давления масла и воды, для очистки масла и воды, а также аппаратура управления охлаждением и различные сигнальные устройства.

На трансформаторах с системами охлаждения ДЦ и Ц устройства принудительной циркуляции масла должны автоматически включаться одновременно с включением трансформаторов и работать непрерывно независимо от нагрузки трансформаторов.

Каждый трансформатор имеет условное буквенное обозначение, которое содержит следующие данные в том порядке, как указано ниже:

- число фаз (0 – однофазный, Т – трехфазный);

- вид охлаждения (С, СЗ, СГ, М, Д, ДЦ, Ц);

- число обмоток, работающих на различные сети (для трехобмоточного трансформатора – Т, для трансформатора расщепленными обмотками – Р);

- выполнение одной из обмоток с устройством РПН обозначают дополнительно буквой Н;

- для автотрансформатора на первом месте добавляют букву А.

За буквенным обозначением указывается номинальная мощность и класс напряжения. Для трансформаторов с одинаковыми параметрами одной и той же конструкции, изготавливаемых на нескольких предприятиях, указывается год начала выпуска трансформаторов данной конструкции.

Например, ТМН – 10000/110-67 – трехфазный двухобмоточный трансформатор с естественным масляным охлаждением, с РПН, номинальной мощностью 10000кВА, класса 110кВ, конструкции 1967г.