3. Експлуатація трансформаторів

Задача 3.1.

1. Визначити число витків обмотки, що намагнічує, і струм в обмотці при індукційній сушці.

2. Визначити параметри сушки трансформаторів струмами нульової послідовності.

Вихідні дані: Трансформатор, неутеплений, ребристий,

Рішення:

Ізоляцію обмоток трансформаторів можна сушити різними методами: у сушильних печах, за допомогою ламп інфрачервоного світла, струмом короткого замикання, втратами у власному баку і струмами нульової послідовності. Проте в умовах експлуатації набули поширення найбільш економічні і зручні методи сушки втратами в власному баку і струмами нульової послідовності. І в тому і в іншому випадку сушку можна проводити на місці установки трансформаторів при будь-якій температурі навколишнього середовища, але із зливом масла з баків.

Сушка втратами у власному баку. Іноді цей метод називають індукційним. Нагрів відбувається втратами в баку, для чого на бак трансформатора намотують обмотку, що намагнічує (рис.3.1). Щоб отримати більш рівномірний розподіл температури усередині бака, обмотку, що намагнічує, намотують на 40.60% висоти бака (знизу), причому на нижній частині бака витки мають в своєму розподілі густіше, щільніше, ніж на верхній. Дріт для обмотки може бути вибраний будь-якій.

Рис.3.1 Схема сушки трансформатора за допомогою обмотки, що намагнічує: а - однофазна обмотка, що намагнічує; б - що трифазна намагнічує обмотка; 1 - трансформатор, що нагрівається; 2 - обмотка, що намагнічує; 3 - джерело живлення.

1. Розрахунок обмотки.

Число витків:

,

де U - напруга джерела струму, В;

l - периметр бака, м.

Величину А визначають по табл.3.1 залежно від питомих втрат ?Р:

де k_т - коефіцієнт тепловіддачі, для не утепленого k_т = 12 кВт/ (м²·град);

F - поверхня бака трансформатора, м²;

F_o - поверхня бака, зайнята обмоткою, м²;

t_k - температура нагріву бака, зазвичай рівна 100°С;

t_о - температура навколишнього середовища°С.

Струм в обмотці:

де cos = 0,3 - для трансформаторів з ребристими баками.

Чим товще за стінку бака, масивніше за деталь зовнішнього кріплення, тим вище значення з cos.

Температуру нагріву трансформатора можна регулювати зміною напруги, що підводиться, зміною числа витків обмотки, що намагнічує, періодичними відключеннями живлення обмотки, що намагнічує.

Таблиця 3.1

2. Сушка струмами нульової послідовності (СНП).

Цей спосіб відрізняється від попереднього тим, що обмоткою, що намагнічує, служить одна з обмоток трансформатора, сполучена по схемі нульової послідовності. Трансформатори мають 12 групу зєднання обмоток. У цьому випадку дуже зручно використовувати як намагнічувальну обмотку нижчої напруги, яка має виведену нульову точку.

При сушці трансформатора струмами нульової послідовності (рис.3.2.) нагрів відбувається за рахунок втрат в обмотці, що намагнічує, в сталі магнітопровода і його конструктивних деталей, в баку від дії потоків нульової послідовності.

Рис.3.2 Схема сушки трансформатора струмами нульової послідовності: 1 - потенціал-регулятор; 2 - обмотка НН; 3 - обмотка ВН.

Таким чином, при сушці трансформаторів струмами нульової послідовності є внутрішні і зовнішні джерела тепла. Ця сушка є як би поєднанням двох способів сушки: струмом короткого замикання і втратами в власному баку.

Параметри сушки трансформаторів струмами нульової послідовності можуть бути визначені таким чином. Потужність, споживана обмоткою, що намагнічує:

де p - питомі витрати потужності.

Для трансформаторів без теплової ізоляції бака, сушка яких протікає при температурі активної (виймальної) частини 100…110°С і навколишнього середовища 10…20°С, можна застосовувати p = 0,65.0,9 кВт/м². Менше значення питомої потужності приймають для трансформаторів меншої потужності.

Напруга, що підводиться, при зєднанні обмотки, що намагнічує, в зірку де z₀ - повний опір нульової послідовності фази обмотки, воно може бути визначене досвідченим шляхом.

Чим більше потужність трансформатора, масивніше деталі його внутрішнього кріплення, товще стінки бака, менше відстань між магнітопроводом і баком, тим більше значення cos_о. Його значення також можна визначити досвідченим шляхом.

Фазовий струм сушки, необхідний для вибору вимірювальних приладів і перетину проводів, що підводять, для трансформаторів з трубчастими баками може бути визначений з виразу:

де S_н - номінальна потужність трансформатора, кВА.

При внутрішньому джерелі тепла сушка трансформаторів струмами нульової послідовності характеризується значно меншим споживанням потужності (до 40%) і часом сушки (теж до 40%) в порівнянні з сушкою трансформатора втратами у власному баку.

Недолік сушки трансформаторів струмами нульової послідовності полягає в тому, що напруга живлення нестандартна, тобто необхідне спеціальне джерело струму. Найчастіше таким джерелом струму може бути зварювальний трансформатор.

Тривалість перебування активної частини трансформатора на відкритому повітрі не повинна перевищувати 16 годин в суху погоду (відносна вологість повітря до 75%) і 12 годин у вологу (відносна вологість повітря понад 75%).

Всі трансформатори після заливки маслом до включення витримують 48 годин в теплому приміщенні і 120 годин в холодному.

Опори нульовій послідовності фаз обмоток приведені в табл.3.2.

Таблиця 3.2