Масляные трансформаторы

Масляные трансформаторы применяются для преобразования и распределения электрической энергии на всех этапах функционирования энергосистем. Они повышают напряжение для сокращения потерь при передаче электроэнергии по электросетям на большие расстояния, с их помощью производится понижение переменного напряжения и распределение электроэнергии среди потребителей.

Принцип работы данных статических электроустановок основан на явлении взаимоиндукции. В процессе работы оборудования энергия частично преобразуется в тепловую, вследствие чего активная часть (магнитопровод и обмотки) нагревается. Для отвода тепла используются различные системы охлаждения. Исходя из этого параметра все трансформаторы делятся на масляные и сухие. На сегодняшний день наиболее распространенными являются масляные, они отличаются повышенной надежностью, устойчивостью к перегрузкам и изменениям температурного режима, имеют более бюджетную стоимость.

Устройство масляных трансформаторов

Конструктивно маслонаполненные агрегаты состоят из тех же компонентов, что и другие типы трансформаторов. Главное отличие заключается в том, что у них активная часть размещается внутри бака, наполненного охлаждающим диэлектрическим маслом. Основными элементами конструкции являются:

Сердечник (магнитопровод), выполненный из шихтованной электротехнической стали с ферромагнитными свойствами.
Обмотки из изолированных обмоточных проводников, материал изготовления – медь или алюминий.
Сварной стальной бак, заполненный маслом, выполняющий функцию корпуса. Внутри размещены остов, сердечник, обмотки с ответвлениями, отводы, переключатель. Снаружи на стенках и верхней крышке расположены различные элементы и дополнительная аппаратура.
Выводы обмоток высокого и низкого напряжения с фарфоровыми изоляторами. Служат для подключения к высоковольтным и низковольтным сетям.
Контрольно-измерительные приборы, включающие маслоуказатель для контроля уровня масла, термометр для контроля его температуры, газовое реле, предохранительный клапан, мановакуумметр и др. в зависимости от вида трансформатора.

Для повышения теплоотдачи корпус оснащен специальными пластинами, выполняющими функцию радиатора. Снаружи на баке находятся вводы ВН и НН, привод переключателя напряжения, термосифонный фильтр, патрубок для заливки масла, сливная пробка, предохранительный клапан, болт заземления, подъемные скобы. Кроме того, трансформаторы типа ТМ оснащены расширителем с патрубком для доливки, воздухоосушителем, газовым реле, выхлопной трубой.

Принцип действия масляных силовых трансформаторов

Работа любого трансформатора основана на физическом явлении электромагнитной индукции, которое заключается в возникновении индукционного тока в замкнутом контуре при изменении пронизывающего его магнитного потока. Соответственно ток переменного напряжения поступает на первичную обмотку трансформатора и образует переменное магнитное поле, которое концентрируется в магнитопроводе и через него передается на вторичную обмотку. В результате в ней индуцируется ЭДС и возникает вторичное напряжение, имеющее величину, зависящую от параметров обмоток.

Масло выполняет сразу несколько функций:

Охлаждение обмоток, т.к. их температура растет под воздействием выделяющейся тепловой энергии.
Повышение изолирующих свойств среды между токоведущими элементами и заземленными частями.
Диагностика состояния изоляции и системы охлаждения трансформатора по изменениям физико-химических свойств масла.

В процессе работы агрегата масло движется внутри бака по определенным контурам, отводя тепло к радиатору и выполняя одновременно роль охлаждающей жидкости и диэлектрика. Вместе с тем происходит его тепловое расширение, которое необходимо компенсировать.

Для этого трансформаторы типа ТМ оборудованы специальным резервуаром – маслорасширителем. Внутри данной емкости масло контактирует с воздухом. Для предотвращения образования конденсата в расширителе установлен воздухоосушитель с адсорбентом, т.к. чтобы сохранять диэлектрические свойства масло должно быть в обезвоженном состоянии. На соединительном патрубке между корпусом и расширительной емкостью установлено газовое реле. Используется для автоматического отключения агрегата в случае интенсивного роста температуры жидкости и давления. Масло периодически проверяется и при необходимости осуществляется его замена.

Конструкция трансформаторов ТМГ не предусматривает использование маслорасширителя. Для компенсации увеличения объема охлаждающей жидкости у него имеется дополнительное пространство внутри гофробака. Чтобы предотвратить разгерметизацию корпуса в случае резкого роста температуры масла и давления на нем установлен предохранительный клапан. С целью исключения контакта с воздухом масло в бак заливается в условиях вакуума еще на заводе-изготовителе, поэтому окисление и шламообразование не происходит. Соответственно, отсутствует необходимость в его замене в течение всего срока эксплуатации.

Классификация масляных трансформаторов

Масляные трансформаторы классифицируются по нескольким параметрам:

По конструкции делятся на ТМ (негерметичные) и ТМГ (герметичные). Также существуют и другие типы: ТМЗ (закрытые), ТМФ (фланцевые), ТМБ (для буровых установок), ТМЭ (для экскаваторов), ТМЖ (для железнодорожного оборудования) и пр.
По мощности и напряжению делятся на 8 групп: I до 100 кВА и до 35 кВ, II до 1000 кВА и до 35 кВ, III до 6300 кВА и до 35 кВ, IV от 6300 кВА и до 35 кВ, V до 32 мВА и до 110 кВ, VI до 80 мВА и до 330 кВ, VII до 200 мВА и до 330 кВ, VIII от 200 мВА и от 330 кВ.
По назначению: силовые, распределительные, понижающие, повышающие, трансформаторы напряжения, тока.
По количеству фаз: трехфазные и однофазные.

Преимущества и недостатки ТМ

В сравнении с сухими трансформаторами масляные обладают следующими преимуществами:

Эффективное охлаждение, устойчивость к перегрузкам по напряжению и температуре.
Повышенная электрическая прочность изоляции, невысокое реактивное сопротивление, надежная защита обмоток от негативных факторов.
Устойчивость к атмосферным воздействиям и перепадам температуры окружающей среды от -60 до +40°C.
Широкий ассортимент моделей с различной специализацией.
Более длительный срок службы (до 25 лет, у сухих 10-15 лет), ремонтопригодность, низкая по отношению к сухим аналогам стоимость.

К недостаткам можно отнести необходимость периодического техобслуживания, проверки и замены масла (для негерметичных моделей), низкую категорию пожарной безопасности В1 (пожароопасные), большие габаритные размеры, возможность установки только на открытом воздухе на специально оборудованных площадках. В то же время сухие имеют категорию Д (безопасные), могут эксплуатироваться внутри помещений с повышенными требованиями к пожарной безопасности, но недостаточно устойчивы в случае сильных температурных перепадов окружающей среды при наружном использовании.

Масляные трансформаторы значительно менее требовательные к условиям работы, не склонны к перегреву, обладают высокими эксплуатационными качествами. Широко используются практически во всех отраслях промышленности, жилищном строительстве, СМТ, коммунальных, фермерских хозяйствах и т.д.

Назад к списку