Устройство современных силовых трансформаторов

Современный трансформатор представляет собой довольно сложную электроустановку, состоящую из нескольких элементов, каждый из которых выполняет свою определенную функцию. Их синхронное взаимодействие позволяет трансформаторной установке выполнять свои основные функции: преобразование параметров электрического тока (понижение или понижение напряжение с пропорциональным изменением силы тока), а также прием и распределение электроэнергии между потребителями.

Современные силовыетрансформаторы состоят из следующих рабочих узлов:

• магнитопровод;
• обмотки;
• отводы обмоток;
• системы вентиляции и охлаждения;
• системы защиты.

Рассмотрим перечисленные узлы и системы более подробно.

Магнитопроводом принято называть магнитный контур силового трансформатора, с помощью которого замыкается магнитный поток установки. Обмотки же представляют собой цепь электрических проводников, которые образуют электромагнитные катушки и по которым движется электрический ток. В совокупности два представленных узла представляют собой активный модуль трансформаторной установки. Все остальное оборудование не участвует в процессе трансформации электроэнергии и является вспомогательным. Оно служит для взаимного соединения обмоток, для присоединения подводящих и отводящих линий, для охлаждения активных модулей и для защиты установки от коротких замыканий.

Что касается отводов: эти элементы предназначены как для взаимного соединения обмоток, так и для присоединения обмоток к выводам и переключателям, через которых осуществляется дальнейшая передача электроэнергии.

Основные узлы установки соединяются между собой в соответствии с определенной схемой. Это позволяет обеспечить монтаж активного модуля, полностью изолированного от заземляющего контура трансформаторной установки. Изолирующие элементы при этом изготавливаются из специальных твердых материалов: электроизоляционный картон, специальная бумага, гетинакс и т. д.

Для того чтобы отводить излишки тепла, образующиеся во время работы установки, силовые трансформаторы оснащаются системами охлаждения. В качестве теплоносителя при этом используется минеральные трансформаторные масла, обладающие низкой вязкостью.

Учитывая, что магнитопровод является самой сложной частью трансформаторной установки, его конструкцию целесообразно рассмотреть более подробно.

Конструкция магнитопровода

Для изготовления магнитопровода силового трансформатора, обеспечивающего электроснабжение потребителей в соответствии с техническими параметрами действующих потребителей электроэнергии, используется холоднокатаная анизотропная сталь. Основные элементы конструкции магнитопровода – это стержни с обмотками и ярмы, замыкающие магнитный контур. Стержни собираются из металлических пластин, покрытых специальным лаком или пленкой, устойчивой к высоким температурам.

Нагревание магнитопровода происходит по причине потерь, возникающих в результате действия вихревых токов. Также нагрев происходит по причине перемагничивания стального сердечника. При этом силовые трансформаторы с рабочей мощностью, не превышающей показатель в 6300 кВА, охлаждаются естественным образом (за счет площади наружной поверхности). Системами масляного охлаждения оснащаются только те устройства, мощность которых превышает указанный показатель. Теплообмен происходит за счет специальных каналов, находящихся в элементах конструкции магнитопровода и формирующих рубашку охлаждения.

Полностью обеспечить безопасность эксплуатации трансформаторной подстанции и систем энергоснабжения, питающихся от силовых трансформаторов, помогают системы заземления, к которым подключаются магнитопроводы и ярмовые балки. Подобная конструкция делает работу установки не только эффективной, но и безопасной для всех потребителей.