Типы устройств охлаждения трансформаторов и допустимые температурные режимы

Общие требования

При эксплуатации трансформаторов (автотрансформаторов) и шунтирующих масляных реакторов должны выполняться условия их надёжной работы. Нагрузки, уровень напряжения, температура отдельных элементов трансформаторов (реакторов), характеристики масла и параметры изоляции должны находиться в пределах установленных норм; устройства охлаждения, регулирования напряжения, другие элементы должны содержаться в исправном состоянии. Необходимо контролировать правильность установки трансформаторов (реакторов), оборудованных устройствами газовой защиты. Крышка должна иметь подъем по направлению к газовому реле не менее 1%, а маслопровод к расширителю - не менее 2%. Полость выхлопной трубы должна быть соединена с полостью расширителя. При необходимости мембрана (диафрагма) на выхлопной трубе должна быть заменена аналогичной, поставленной завод.

 

 

 

Рис. 1. Схема установки трансформатора с наклоном бака: 1 - газовое реле; 2 - кран; 3 - подкладка под катки трансформатора

Уровень мембраныпредохранительной трубы должен быть выше уровня расширителя. Внутренние повреждения и повышенные нагревы отдельных узлов активной части, как правило, вызывают разложение масла и твёрдой изоляции трансформа­тора, что сопровождается выделением газа. Для обеспечения направления движения газов к газовому реле и концентрации в нем возможно большего количества газа для ускорения сраба­тывания этого реле трансформаторы устанавливаются с соответствующим подъё­мом крышки и маслопровода к газовому реле.

На Рис.2. Представлен общий вид силового трансформатора 500кВ

Рис. 2. Общий вид силового трансформатора 500 кВ.

Типы устройств охлаждения трансформаторов и допустимые температурные режимы.

Применительно к наиболее распространённой конструкции трансформаторов с естественной циркуляцией масла (системы охлаждения М и Д) характер изменения температуры по высоте трансформатора и в горизонтальном сечении приведён на рис.3.

 

 

Рис.3 Изменение температуры по высоте трансформатора и в горизонтальном направлении:

а - изменения температуры по высоте; б - распределение температуры в горизонтальном сечении;

1 - температура масла; 2 - температура стенок бака; 3 - температура обмотки; 4 - температура магнитопровода; 5 - магнитопровод; 6 - обмотка НН; 7 - обмотка ВН; 8 - стенка бака; 9 - масло; 10 – воздух.

 

Системы охлаждения трансформаторов представлены на рис. 4.

 

Рис.4 Системы охлаждения трансформаторов:

а - типа М; б - типа Д; в - типа ДЦ;

1 - выемная часть; 2 - бак; 3 - охлаждающая поверхность; 4 - коллектор; 5 - трубки радиаторов; 6 - бессальниковый насос; 7 - радиаторы, 8 – электровентиляторы.

 

Отвод тепловых потерь от магнитопровода и обмоток к маслу и от последнего к системе охлаждения осуществляется путем конвекции.

Зоны интенсивного движения масла имеются только у поверхностей бака трансформатора, где происходит теплообмен.Остальное масло в баке трансформатора находится в относительном покое и приходит в движение при изменении нагрузки или температуры охлаждающего воздуха.

В соответствии с ПТЭ температура верхних слоёв масла при номинальной нагрузке должна быть не выше:

- у трансформаторов и реакторов с системой масляного охлаждения с дутьём и принудительной циркуляцией масла (далее ДЦ) - 75°С;

- с естественным масляным охлаждением (далее М) и масляным охлаждением с дутьём (далее Д) - 95°С;

- у трансформаторов с системой масляного охлаждения с принудительной циркуляцией масла через водоохладитель (далее - Ц) температура масла на входе в маслоохладитель должна быть не выше 70°С. В трансформаторах с системами охлаждения М и Д разность между максимальной и минимальной температурами по высоте трансформатора составляет 20-35°С. Перепад температур масла по высоте бака в трансформаторах с системами охлаждения ДЦ и Ц находится в пределах 4-8 °С.

Однако, несмотря на такое выравнивание температур масла по высоте бака, теплоотдача от обмоток все же осуществляется путем естественной конвекции масла. Это означает, что температура катушек в верхней части обмоток будет значительно выше, чем в нижней. Таким образом, если в трансформаторах с естественной циркуляцией масла температура верхних слоёв масла и температура в верхних каналах обмотки примерно одинаковы, то в трансформаторах с принудительной циркуляцией масла в баке будет иметь место значительный перепад между температурой масла в верхних каналах обмоток и температурой верхних слоёв масла в баке. Следовательно, в трансформаторах с естественной и принудительной циркуляцией масла наиболее нагретыми являются верхние катушки обмоток, изоляция которых стареет быстрее, чем нижних катушек.

Отмечается, что при оценке нагрева масла в трансформаторах следует считаться с возможностью застоя верхних слоёв масла и его повышенных нагревов, если расстояние между крышкой бака и патрубками радиаторов или охладителей велико (больше 200-300 мм).

Так, при исполнении крышки "гробиком" температура масла под верхней частью крышки может превышать температуру масла на уровне верхних патрубков охладителей примерно на 10 °С.

Приведённые выше параметры температур для отдельных конструкций трансформаторов характерны для установившегося режима работы. Постоянная времени установления температуры обмоток относительно масла различных исполнений трансформаторов находится в пределах 4-7 мин, а постоянные времени всего трансформатора - в пределах 1,5-4,5 ч.

Установившийся тепловой режим трансформатора по обмоткам наступает через 20-30 мин, а по маслу через 10-20 ч.