Г) Системы охлаждения трансформаторов

При работе трансформатора происходит нагрев обмоток и маг-нитопровода за счет потерь энергии в них. Предельный нагрев частей трансформатора ограничивается изоляцией, срок службы которой зависит от температуры нагрева. Чем больше мощность трансформатора, тем интенсивнее должна быть система охлаждения.

Ниже приводится краткое описание систем охлаждения транс­форматоров.

Естественное воздушное охлаждение тран­сформаторов осуществляется путем естественной конвекции воздуха и частично лучеиспускания в воздухе. Такие трансформаторы получили название «сухих». Условно принято обозначать естествен­ное воздушное охлаждение при открытом исполнении С; при защи­щенном исполнении СЗ, при герметизированном исполнении СГ.

Допустимое превышение температуры обмотки сухого транс­форматора над температурой охлаждающей среды зависит от класса нагревостойкости изоляции и согласно ГОСТ 11677-75 должно быть не больше: 60°С (класс А); 75°С (класс Е); 80°С (класс В); 100°С (класс С); 125°С (класс Н).

Данная система охлаждения малоэффективна, поэтому приме­няется для трансформаторов мощностью до 1600 кВ*А при напря­жении до 15 кВ.

Естественное масляное охлаждение (М) выполняется для трансформаторов мощностью до 16 000 кВ*А включительно. В таких трансформаторах тепло, выделенное в обмот­ках и 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 +95°С (ПТЭ §35.13).

Для лучшей отдачи тепла в окружающую среду бак трансформа­тора снабжается ребрами, охлаждающими трубами или радиаторами в зависимости от мощности.

Масляное охлаждение с дутьем и естест­венной циркуляцией масла (Д) применяется для более мощных трансформаторов. В этом случае в навесных охлади­телях из радиаторных труб помещаются вентиляторы (рис. 2-32). Вентилятор засасывает воздух снизу и обдувает нагретую верхнюю часть труб. Пуск и останов вентиляторов могут осуществляться, автоматически в зависимости от нагрузки и температуры нагрева масла. Трансформаторы с таким охлаждением могут работать при полностью отключенном дутье, если нагрузка не превышает 100% номинальной, а температура верхних слоев масла не более +55°С, а также при минусовых температурах окружающего воздуха и при температуре масла не выше +45°С независимо от нагрузки (ПТЭ § 35.10). Максимально допустимая температура масла в верхних слоях при работе с номинальной нагрузкой +95°С.

Форсированный обдув радиаторных труб улучшает условия охлаждения масла, а следовательно, обмоток и магнитопровода трансформатора, что позволяет изготовлять такие трансформаторы мощностью до 100 000 кВ*А.

Масляное охлаждение с дутьем и при­нудительной циркуляцией масла через воз­душные охладители (ДЦ) применяется для трансформа­торов мощностью 63 000 кВ*А и более.

Охладители состоят из системы тонких ребристых трубок, обдуваемых снаружи вентилятором. Электронасосы, встроенные в маслопроводы, создают непрерывную принудительную циркуля­цию масла через охладители (рис. 2-33).

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.

Охладители могут устанавливаться вместе с трансформатором на одном фундаменте или на отдельных фундаментах рядом с баком трансформатора.

В трансформаторах с системой охлаждения ДЦ максимально допустимая температура масла +75°С.

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

Температура масла на входе в маслоохладитель не должна превышать +70°С.

Чтобы предотвратить попадание воды в масляную систему трансформатора, давление масла в маслоохладителях должно пре­вышать давление циркулирующей в них воды не менее чем на 0,02 МПа (2 Н/см²). Эта система охлаждения эффективна, но имеет более сложное конструктивное выполнение и применяется на мощ­ных трансформаторах (100 MB*А и более), устанавливаемых на гидростанциях и в закрытых помещениях.

На трансформаторах с системами охлаждения ДЦ и Ц устрой­ства принудительной циркуляции масла должны автоматически включаться одновременно с включением трансформатора и работать непрерывно независимо от нагрузки трансформаторов. В то же время число включаемых в работу охладителей определяется нагрузкой трансформатора. Такие трансформаторы должны иметь сигнализацию о прекращении циркуляции масла, охлаждающей воды или об останове вентилятора.

Следует отметить, что в настоящее время ведутся разработки новых конструкций трансформаторов с обмотками, охлаждаемыми до очень низких температур. Металл при низких температурах обладает сверхпроводимостью, что позволяет резко уменьшить сечение обмоток. Трансформаторы с использованием принципа сверх­проводимости (криогенные трансформаторы) будут иметь малый транспортировочный вес при мощностях 1000 MB*А и выше.

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

1) число фаз (для однофазных — О; для трехфазных — Т);

2) вид охлаждения — в соответствии с пояснениями, приведен­ными выше;

3) число обмоток, работающих на различные сети (если оно больше двух); для трехобмоточного трансформатора Т; для транс­форматора с расщепленными обмотками Р (после числа фаз);

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

5) для обозначения автотрансформатора на первом месте добав­ляют букву А.

За буквенным обозначением указываются номинальная мощ­ность и класс напряжения. Для трансформаторов с одинаковыми параметрами одной и той же конструкции, изготовляемых 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 10 000 кВ*А, класса ПО кВ, конструкции 1967 г.