Охлаждение трансформаторов

Для всех трансформаторов в зависимости от условий эксплуатации, определяемых резервом мощности, графиком нагрузки и температурой окружающей среды, могут быть допущены перегрузки. При необходимости допущения длительных перегрузок и, следовательно, перегревов рекомендуется применять форсированное охлаждение трансформатора (обдув с помощью вентиляторов).

речного поля рассеяния, добавочные А- потери и осевые усилия в обмотках. а- Охлаждение трансформатора —

Производство и эксплуатация мощных трансформаторов поставили перед трансформаторостроением ряд важных и трудных проблем, из числа которых мы назовем здесь: а) повышение к. п. д. трансформатора, б) охлаждение трансформатора и в) его защиту от перенапряжений.

ственно трансформатор или так называемая выемная часть его, т. е. сердечник с расположенными на нем обмотками, помещается в бак с маслом. Нагреваясь, масло начинает циркулировать внутри бака и этим обеспечивает естественное охлаждение трансформатора.

Охлаждение трансформатора 238

Обычно охлаждение трансформатора происходит за счет естественного конвективного теплообмена и в небольшой степени за счет контактной (с базовым узлом блока) теплопроводности. Теплоотдача трансформатора за счет естественной конвекции зависит от допустимой удельной тепловой нагрузки на конструктивные элемен: ты /7Уд.

Рассматриваемая конструкция применяется для трансформаторов малой мощности, в которых теплоотдача не имеет существенного значения. Она особенно целесообразна для малогабаритных и миниатюрных трансформаторов, с о.бмотками из проводов с диаметром менее 0,1 мм. Герметизация в кожухах с заполнением жидкими диэлектриками применяется для высоковольтных трансформаторов. В качестве диэлектрика используют трансформаторное масло, крем-нийорганические или фторсодержащие жидкости. Последние обладают малой диэлектрической постоянной, большой электрической прочностью, низкой вязкостью и большим объемным коэффициентом теплового расширения. Фторсодержащие жидкости позволяют обеспечить хорошее охлаждение трансформатора, так как их коэффициент теплопередачи примерно в 100 раз больше, чем воздуха.

Нагрузочная способность. Для всех трансформаторов в зависимости от условий эксплуатации, определяемых резервом трансформаторной мощности, графиком нагрузки и температурой окружающей среды, могут быть допущены перегрузки. При необходимости рекомендуется применять форсированное охлаждение трансформатора (обдув) путем установки вентиляторов.

Вентиляция трансформаторов мощностью до 1000— 2500 кВ-А в большинстве случаев выполняется естественной. Наиболее распространена и рациональна показанная на рис, 6.37 вентиляция с подводом воздуха через нижний вентиляционный канал под трансформатор и частично через жалюзи в нижней части двери и отводом воздуха в верхней части камеры (первый способ). Такое выполнение вентиляции обеспечивает равномерное охлаждение трансформатора и не требует специальной вытяжной вентиляционной шахты. Для ох-1 лаждения задней нижней стороны трансформатора отверстие в полу камеры наполовину закрыто, благодаря чему создается соответствующее направление воздушного потока по диагонали камеры. Передняя нижняя сторона кожуха трансформатора охлаждается дополнительным поддувом воздуха из нижней части двери. Вентиляция с подводом воздуха только через жалюзийные решетки в нижней части двери и отводом через жалюзи в верхней части камеры (второй способ) применяется редко для небольших трансформаторов мощностью 160—400 кВ-А включительно. Опыт эксплуатации показал, что при таком подводе воздуха недостаточно охлаждается задняя сторона кожуха трансформатора, который в этом месте перегревается выше нормы, и поэтому трансформаторный завод не гаран-

тирует его работы при этих условиях охлаждения. Кроме того,, расчеты показали, что при больших трансформаторах этот способ вентиляции требует увеличения высоты камеры. Этот способ обеспечивает равномерное охлаждение трансформатора лишь при устройстве нижних и верхних вентиляционных отверстий с нескольких сторон камеры, что возможно лишь при отдельно стоящих или пристроенных камерах, у которых свободны минимум три стороны для приема и выброса охлаждающего воздуха. Вентиляция с подводом воздуха через нижний вентиляционный канал под трансформатор и отводом через вентиляционную шахту (третий способ), очень распространенная в старых типах камер, теперь почти не применяется. Устройство шахты удорожает подстанцию, портит ее внешний вид и через нее возможно проникновение воды в камеру трансформатора.

Охлаждение трансформаторов. Потери энергии в сердечнике и обмотках трансформатора являются причиной выделения теплоты, одна часть которой нагревает трансформатор, а другая передается в окружающую среду. Теплоотдача увеличивается с ростом нагрева и при некоторой температуре устанавливается тепловое равновесие: вся выделенная в трансформаторе теплота рассеивается в окружающей среде.

7-2. НАГРЕВ И ОХЛАЖДЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ. ДОПУСТИМЫЕ ПЕРЕГРУЗКИ

7-2. Нагрев и охлаждение трансформаторов. Допустимые перегрузки.............. 189

§ 2.4. Охлаждение трансформаторов ............. J»

% 2.4. ОХЛАЖДЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Трансформаторы с воздушным охлаждением (сухие трансформаторы). При естественном воздушном охлаждении магнитопровод, обмотки и другие части трансформатора имеют непосредственное соприкосновение с окружающим воздухом, поэтому охлаждение их происходит путем излучения и конвекции воздуха. Сухие трансформаторы устанавливают внутри помещений (в зданиях, производственных цехах и пр.), при этом главным требованием является обеспечение пожарной безопасности. В эксплуатации они удобнее масляных, так как исключают необходимость периодической очистки и смены масла. Следует, однако, отметить, что воздух обладает меньшей электрической прочностью, чем трансформаторное масло, поэтому в сухих трансформаторах все изоляционные промежутки и вентиляционные каналы делают большими, чем в масляных. Из-за меньшей теплопроводности воздуха по сравнению с маслом электромагнитные нагрузки активных материалов в сухих трансформаторах приходится брать меньшими, чем в масляных, что приводит к увеличению сечения проводов обмоток и магнитопровода. Как следствие этого, масса активных частей (обмоток и магнитопровода) сухих трансформаторов больше, чем масляных. В настоящее время сухие трансформаторы имеют мощности до 2500 кВ-А и напряжения обмотки ВН до 20 кВ. Их устанавливают только в сухих закрытых помещениях с относительной влажностью воздуха до 80% во избежание чрезмерного увлажнения обмоток.

сываются наружу, вследствие чего уменьшается давление в баке и он сохраняется от деформации. Масляные трансформаторы пожароопасны, поэтому они устанавливаются в специально оборудованных помещениях или на открытом воздухе вдали от жилых и производственных зданий. Охлаждение трансформаторов. По способу охлаждения трансформаторы разделяются на масляные, обмотки которых погружены в масло, и сухие, охлаждаемые воздухом. Мощные силовые трансформаторы имеют масляное охлаждение. Трансформатор так же, как и электрическая машина, не является однородным телом. Кроме того, трансформатор в большинстве случаев не является и полностью твердым телом, а содержит большое количество жидкого масла, оказывающего значительное влияние на теплопередачу. Несмотря на это характер процессов нагревания и охлаждения трансформатора при-

М. Дэри и К. Циперновский создали кольцевой, броневой и стержневой трансформаторы, имеющие высокие технико-экономические показатели. Они и ввели термин «трансформатор». В первых трансформаторах ( 1.13) сердечник / выполняли из стальной проволоки. Обмотка низкого напряжения 2 наматывалась ближе к сердечнику, а на нее наматывалась обмотка высокого напряжения 3. Масляное охлаждение трансформаторов применено Д. Свинбергом в 1880 г.

Глава седьмая. Нагревание и охлаждение трансформаторов........ 156

ГЛАВА СЕДЬМАЯ НАГРЕВАНИЕ И ОХЛАЖДЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ

синхронной машины 234 Охлаждение трансформаторов 156