г. Н. Новгород, ул. Маршала Воронова, д. 1а

 elprocom@mail.ru

(831) 275-37-74

Силовые трансформаторы: устройство, виды, монтаж, диагностика, обслуживание

Трансформатор – электротехническое устройство, функционал которого направлен на преобразование и распределение электроэнергии, поступающей от источника к потребителю. Силовыми называют трансформаторы, способные работать с высокими показателями напряжения сети и передавать токи по высоковольтным линиям.

 

Устройство и принцип работы 

 

Базовый рабочий элемент силового трансформатора – сердечник из ферромагнитного сплава с первичной и вторичной обмотками. Сердечник представляет собой тонкие металлические пластины – их собирают так, чтобы форма стержней под обмотками напоминала круг. Такая конструкция облегчает создание витков и увеличивает полезную площадь. Для увеличения КПД силового трансформатора промежутки между отдельными пластинами перекрывают цельными листами, изготовленными из железа с магнитомягкими свойствами. 

 

Для производства первичной и вторичной обмоток используют медную проволоку – каждый виток тщательно изолируют как от пластин сердечника, так и от соседних витков провода. Технические пустоты между обмотками и их витками служат для циркулирования охладителя.

 

Большинство моделей преобразователей функционирует на основе масляного охлаждения. За счет высокой теплопроводности масло берет на себя энергию нагрева обмоток и выводит ее через радиаторные трубки охладительной системы. Некоторые силовые трансформаторы поддерживают сухое охлаждение, когда тепло от сердечника отводится воздушными потоками.

 

Принцип работы трансформатора основан на электромагнитной индукции – преобразовании значений напряжения переменного тока без изменения его частоты. Начальный импульс принимает первичная обмотка, затем за счет магнитных свойств сердечника создается переменный магнитный поток с замыканием между обмотками. Индуцированная электродвижущая сила поступает на вторичную обмотку с уже измененными показателями напряжения. 

 

Помимо сердечника, в конструктив силового трансформатора включены:

 

  • регуляторы исходящего напряжения;
  • силовые вводы;
  • системы защиты от перегрузок и внутренних повреждений;
  • влагопоглотители;
  • системы регенерации масла;
  • газовое реле и др.

 

Они поддерживают бесперебойную работу аппарата и предотвращают его преждевременный выход из строя.

 

Классификация силовых трансформаторов

 

В зависимости от нужд потребителя электричества работа устройства может быть направлена на:

 

  • понижение выходного напряжения – понижающие трансформаторы;
  • повышение выходного напряжения – повышающие аппараты.

 

Показатели электронапряжения напрямую зависят от соотношения витков между первичной и вторичной обмотками. В трансформаторах понижающего типа количество витков первичной обмотки преобладает над витками вторичной. И наоборот – агрегаты, генерирующие высокий потенциал, обладают бóльшим числом витков вторичной обмотки.

Важнейшие параметры преобразующей системы – полная мощность потребления и класс напряжения – позволяют выделить 8 габаритов силовых трансформаторов:

 

  • нулевой габарит – мощность до 5 кВА включительно, напряжение до 35 кВ включительно;
  • I габарит – от 100 до 1000 кВА мощности, до 35 кВ напряжения;
  • II габарит – от 1000 до 6300 кВА, до 35 кВ;
  • III габарит – свыше 6300 кВА, напряжение до 35 кВ;
  • IV – до 32 000 кВА мощности, от 35 до 110 кВ;
  • V – от 32 000 до 80 000 кВА, до 330 кВ напряжения;
  • VI – до 200 000 кВА включительно с мощностью не более 330 кВ;
  • VII – выше 200 000 кВА и 330 кВ.

 

Для классификации силовых трансформаторов используются и другие критерии:

 

  • расположение – внутренние и наружные;
  • количество фаз – однофазные и трехфазные;
  • число обмоток – две и более. 

 

Большое количество параметров позволяет подобрать оптимальный вид силового трансформатора для электроснабжения того или иного объекта. Производители рекомендуют оснащать узлы сразу двумя трансформаторами – это поможет сохранить работоспособность энергосистемы в случае аварии или поломки базового распределителя.

 

Этапы монтажа

 

Сборка и установка трансформаторного узла – трудоемкий, длительный и кропотливый процесс, в котором задействуются квалифицированные кадры и спецтехника. Рассмотрим 5 этапов работ по обустройству и монтажу на примере масляного силового трансформатора.

 

Подготовительный этап

 

  1. В первую очередь обустраивают фундамент – он служит своеобразной подставкой, защищая устройство от подтопления. Под фундаментом должна быть предусмотрена маслосборная емкость – в случае аварий и повреждений кожуха масло вытечет в емкость и не сможет воспламениться.
  2. Подготавливают смотровую площадку – здесь силовой трансформатор будет осмотрен, прогрет и собран непосредственно перед установкой.
  3. Проверяют готовность и работоспособность подъемного оборудования – крана-манипулятора, лебедок и пр. При необходимости расчищают подъездные пути к локации.
  4. Готовят охлаждающую жидкость, резервуары под ее хранение и под тестовые испытания масла. На этом этапе проверяют основные параметры масляной жидкости – они должны соответствовать нормам, указанным в техдокументации к силовому трансформатору.

 

Этап транспортировки

 

Способ перевозки устройства будет зависеть от его габаритов. Крупногабаритные силовые трансформаторы, которые весят более 90 тонн, перевозят в частично разобранном виде – для удобства разрешается демонтировать расширители, вводы, выхлопные трубы и фильтры.

 

Если установка весит менее 90 тонн и не создает неудобств при погрузке, разрешается транспортировать ее в собранном виде при частично заполненном маслом баке.

 

Компактные силовые трансформаторы транспортируют в готовом виде и с полным объемом охлаждающей жидкости. Сразу после доставки на объект их можно подключать к питанию и проводить пусконаладочные работы, минуя этап кропотливой сборки.

 

Чаще всего для перевозки распределительных агрегатов выбирают автомобильный транспорт как самый удобный и недорогой. На дальние расстояния трансформаторы целесообразно перевозить по железной дороге или морскими видами транспорта.  

 

Устройства, поддерживающие показатели напряжения свыше 35 кВ, разрешается устанавливать открытым способом. Для энергообеспечения жилых кварталов чаще всего используются закрытые типы монтажа, когда трансформатор помещают в бетонное строение, отдельное помещение или металлический киоск. 

 

В подготовленную камеру устройство устанавливают при помощи лебедок, полиспастов или подъемных кранов. Для погрузки и разгрузки используют крюки, приваренные к стенкам бака. Если конструкцией не предусмотрено наличие катков, агрегат помещают прямо на обустроенный фундамент, подключая корпус к сети заземления.

 

Предмонтажная ревизия

 

Непосредственно перед монтажом все узлы и детали силового трансформатора подлежат обязательному осмотру. Монтажники проверяют:

 

  • герметичность масляных баков;
  • отсутствие повреждений на корпусе и отдельных элементах;
  • наличие пломб на люках и кранах;
  • качество охлаждающей жидкости;
  • функционал приводов, переключателей и контакторов;
  • работу встроенных трансформаторов тока;
  • состояние расширителя, выхлопной трубы и термосифонного фильтра;
  • вводы напряжения;
  • работоспособность защитной и сигнальной систем.

 

Также необходимо позаботиться о средствах обеспечения пожарной безопасности – их достаточном количестве и соответствии сроков годности.

 

Монтаж оборудования

 

Проще всего монтируются силовые трансформаторы компактных габаритов, поскольку не нуждаются во вторичной сборке после транспортировки. Установки большой мощности собираются уже на объекте в определенной последовательности. Поэтапно к корпусу крепятся:

 

  • радиаторы;
  • расширитель с газовым и масляным реле;
  • фильтры;
  • вводы;
  • вспомогательные измерительные трансформаторы;
  • устройства контроля.

 

После проверки параметров изоляции и герметичности уплотнений приступают к заполнению бака трансформаторным маслом. Без масла силовой трансформатор не может находиться долгое время – максимум через 3 месяца после доставки устройства на объект резервуар должен быть заполнен. Масляному охладителю дают 12 часов отстояться, после чего проверяют уровень жидкости и при необходимости доливают.

На завершающем этапе монтажа мастера подключают к электрооборудованию провода, шины и выполняют заземление. 

 

Пусконаладочные работы

 

По окончании сборки подстанции команда электромонтажников проводит контрольные испытания силового трансформатора, а комиссия по приемке выдает разрешение на введение объекта в эксплуатацию. 

 

Во время первого пуска установке дают поработать 30 минут, после чего оценивают уровень нагрева отдельных элементов, наличие посторонних шумов, трещин на корпусе, сколов на изоляторах и другие отклонения в работе. Если изъянов не обнаружено, проводят еще 3-4 тестовых запуска, а затем переводят трансформатор в штатный режим работы.

 

Обслуживание и диагностика 

 

Силовые трансформаторы регулярно испытывают на себе повышенную нагрузку, поэтому нуждаются в своевременной диагностике и обслуживании.  

 

Регулярной диагностике подлежат:

 

  • первичная и вторичная обмотки, в том числе изоляция – изучаются радио- и акустические помехи, уровень содержания влаги;
  • трансформаторное масло – исследуется состав, попадание примесей, плотность, влажность, растворенные газы, поверхностное натяжение и пр.;
  • переключающее оборудование – измеряются температурные показатели и значения токов двигателя привода;
  • магнитопровод – определяется сопротивление изоляции, проверяется и тестируется система сопротивления;
  • система охлаждения и подшипники – изучается наличие посторонних шумов и вибраций, интенсивность воздушных потоков, чистота поверхности и скорость вращения.

 

Автоматизированная диагностика силовых трансформаторов осуществляется непрерывно благодаря встроенным измерительным системам. Они автоматически выявляют неполадки и подают сигналы об отклонениях в работе через коммутационную сеть. 

 

С определенной периодичностью проводится плановая и испытательно-измерительная диагностика. Осмотры направлены на более глубокое всестороннее изучение оборудования как под нагрузкой, так и без запитывания от сети. Установки, расположенные в помещениях без обслуживающего персонала, диагностируются ежемесячно. Агрегаты, работающие под контролем электриков, подлежат ежедневному осмотру. 

 

Для диагностики силовых устройств, которые уже были введены в эксплуатацию, применяют методы неразрушающего контроля:

 

  • магнитные;
  • радиоволновые;
  • капиллярные;
  • акустические;
  • радиационные;
  • вихретоковые;
  • электрические;
  • тепловые;
  • визуально-оптические.

 

Своевременная диагностика позволяет вовремя обнаруживать неисправности и не допускать возникновения аварийных ситуаций. 

 

При обслуживании силовых трансформаторов работники выполняют наладку оборудования, смазывают трущиеся и подвижные детали, стягивают разболтанные крепежные элементы, очищают и перезаряжают фильтры. При необходимости проводится очистка поверхностей агрегата от загрязнений и обгораний, восстановление антикоррозионного покрытия, замена или доливка трансформаторного масла. Для разрушения пленки окислов устройство полностью отключается от систем ввода и вывода, а регулятор напряжения попеременно переводится во все доступные позиции.

 

Монтаж, диагностика и обслуживание трансформаторов сухого типа проводится по аналогичному алгоритму, за исключением шагов по заливке и диагностике масла.

 

Все работы по сборке и наладке силовых трансформаторов на объекте возьмет на себя наша компания. Мы разрабатываем проекты энергообеспечения под различные нужды, в том числе в сфере судостроения, предлагая самые эффективные решения.

БКТП с ТСЛ Элпроком
БКТП с масляными ТМГ
ТМГ для БКТП Элпроком