Общие сведения о силовых трансформаторах

Силовые трансформаторы являются основным электрическим оборудованием электроэнергетических систем, обеспечивающим передачу и распределение электроэнергии на переменном трехфазном токе от электрических станций к потребителям. С помощью трансформаторов напряжение повышается от генераторного до значений, необходимых для электропередач системы (35... 750) кВ, а также многократное ступенчатое понижение напряжения до значений, применяемых непосредственно в приемниках электроэнергии (0,22... 0,66) кВ.

В справочных данных на силовые трансформаторы приводятся: тип, номинальная мощность, номинальные напряжения обмоток, потери мощности холостого хода и короткого замыкания, напряжение короткого замыкания и ток холостого хода.

Конструктивно трансформаторы в зависимости от вида охлаждения подразделяются: с воздушным (сухие трансформаторы) и масляным (масляные трансформаторы) охлаждением; при этом охлаждение может быть естественное и с принудительной циркуляцией.

На повышающих и понизительных подстанциях применяют трехфазные или группы однофазных трансформаторов с двумя или тремя раздельными обмотками. В зависимости от числа обмоток трансформаторы разделяются на двухобмоточные и трехобмоточные. Двухобмоточные трансформаторы номинальной мощностью больше 25 MB·А выполняются с расщепленной обмоткой вторичного напряжения (6... 10) кВ. Обмотки высшего, среднего и низшего напряжений принято сокращенно обозначать соответственно ВН, СН и НН.

В настоящее время применяются трансформаторы следующих стандартных номинальных мощностей: 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, 4000, 6300, 10000, 16000, 25000, 32000, 40000, 63000, 80000, 125000, 160000, 250000, 630000 кВ·А.

Условные обозначения трансформаторов состоят из буквенного и цифрового кода:

первые буквы в обозначении:

О – однофазный, Т – трехфазный;

Н – выполнение одной обмотки с устройством регулирования напряжения под нагрузкой (РПН);

Р – трансформатор с расщепленной обмоткой низшего напряжения;

Т – трехобмоточный трансформатор;

М, Д, ДЦ, С3 – система охлаждения трансформаторов подразделяется:

М – масляные; Д – масляное охлаждение с дутьем (обдув радиаторов трансформатора вентиляторами); ДЦ – циркуляционное охлаждение масла путем его откачивания из бака и охлаждения воздухом (водой); СЗ – сухого защищенного исполнения.

Например, ТМ-1000/10 – трехфазный масляный трансформатор мощностью 1000 кВА, 10 кВ;

пример условного обозначения трансформатора ТРДН–40000/110: трехфазный трансформатор с расщепленной обмоткой НН, масляным охлаждением, дутьем и естественной циркуляцией масла, РПН, номинальной мощностью 40000 кВ·А, напряжением 110 кВ;

или ТРДЦН-80000/110 – трехфазный масляный трансформатор с расщепленной обмоткой (Р), с циркуляционным охлаждением масла (ДЦ), с возможностью регулирования напряжения (Н) мощностью 80000 кВА на напряжение 110 кВ;

В настоящее время трансформаторы выполняются с переключением ответвлений обмотки без возбуждения (ПБВ) и с переключением ответвлений обмотки под нагрузкой – РПН (таблица 1).

 

Таблица 1 – Ответвления обмоток трансформаторов с РПН на обмотке ВН

Вид трансформатора	Напряжение, кВ	Мощность, МВА	Число ответвлений
Двухобмоточный		1 – 6,3	±6x1,5%
	6,3 и более	±9x1,78%
	32... 160	±8x1,5%
Трехобмоточный		6,3	±6х1,5 %
	6,3... 80	±9х1,78 %
	25...63	±8x1,5%

 

Переключение без возбуждения осуществляется после отключения всех обмоток от сети при помощи ответвлений обмотки ВН или СН. Трехфазные понижающие трансформаторы мощностью (25...80000) кВ·А напряжением до 35 кВ включительно имеют четыре ответвления (± 2х2,5 %) номинального напряжения. Понижающие трансформаторы напряжением 110 и 220 кВ имеют ответвления для ПБВ только в трехобмоточном исполнении на обмотках СН при напряжении 38,5 кВ.

Трансформаторы с воздушным охлаждением называются сухими (С). Изготовляются мощностью до 1600 кВ·А включительно для установки в закрытых помещениях. Преимущество сухих трансформаторов заключается в их пожаробезопасности и сравнительной простоте конструкции.

Естественное масляное охлаждение (М) применяется для трансформаторов мощностью до 6300 кВ·А.

При мощности трансформаторов 10000 кВ·А и более применяется масляное охлаждение с воздушным дутьем (Д). Обдувание поверхности радиаторов позволяет увеличить теплоотдачу на 50 % и более. В настоящее время трансформаторы снабжаются системой дутьевого охлаждения при помощи вентиляторов.

Масляное охлаждение с принудительной циркуляцией (Ц) позволяет значительно увеличить отвод тепла. К баку масляного трансформатора подключают центробежный насос, который прогоняет горячее масло через воздушный или водяной охладитель.

На трансформаторах мощностью 63 MB·А и более используют две системы охлаждения ДЦ.

Трансформаторы с охлаждением негорючим жидким диэлектриком совтолом (Н) изготовляются мощностью до 2500 кВ·А включительно.

Буква 3 обозначает, что трансформатор без расширителя и защита осуществляется с помощью азотной подушки.

Важным параметром подключения трансформатора к сети является группа и схема соединений его обмоток. Группой соединений называют угловое (кратное 30°) смещение векторов между одноименными вторичными и первичными линейными напряжениями холостого хода трансформатора. Возможны четыре схемы соединения силовых трансформаторов: звезда Y, звезда с выведенной нейтралью Y_H, треугольник Δ, зигзаг Z. Группа соединений указывается числами от 0 до 12. Например, группа 11 соответствует углу 330°.

На электрических станциях и подстанциях наибольшее распространение получили следующие схемы и группы соединений двухобмоточных трансформаторов:

«звезда-звезда с выведенной нейтралью» Y/Y_H – 12;

«звезда-треугольник» Y/Δ – 11;

«звезда с выведенной нейтралью-треугольник» Y_H/Δ – 11.

В трехобмоточных трансформаторах наиболее часто применяются соединения: «звезда-звезда с выведенными нейтралями-треугольник» с обозначением – Y/Y_H/Δ – 11,12.