Силови трансформатори – част 2

ЕлектроапаратурaСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 1, 2015

Силови трансформатори – част 2Силови трансформатори – част 2Силови трансформатори – част 2Силови трансформатори – част 2Силови трансформатори – част 2Силови трансформатори – част 2

Част 2. Сухи трансформатори, свързване на намотките на трифазни трансформатори, диагностика и  поддръжка.

Продължение от бр. 9/2014

Използването на сухи еднофазни трансформатори в радиотехниката, автоматиката, сигнализацията и др. започва още в първата половина на ХХ век. Технологията на производство на сухи силови трифазни трансформатори (ССТр), предназначени за преобразуване на електроенергията в електрическите мрежи и подстанции, обаче е разработена по-късно – в последната третина на ХХ век. От таблица 1 е видно, че като габарит сухите силови трансформатори са доста ограничени.

В последно време, във връзка с внедряването на нови топлоустойчиви изолации, се разшири диапазонът от мощности на трансформаторите, като стана възможно да се произвеждат ССТр с мощност до 2500 kVА.

Можем да разграничим два основни типа сухи силови трансформатори (освен според материала, от който се изработват намотките - мед или алуминий):
• с лята изолация;
• с въздушно-бариерна изолация (открити намотки).
На този етап се използва епоксидна смола за заливане на вече готовите намотки, като се прилагат две технологии за изготвяне на лята изолация:
• вакуумна;
• ровингова, на базата на стъклотъкан и епоксидна смола.

Поради сравнително по-малките си габарити, лесното и икономично обслужване сухите трансформатори се прилагат в трафопостове и РУ близо до крайните консуматори.

Схеми и групи на свързване на намотките на трифазни трансформатори
Трифазният трансформатор има две трифазни намотки – високо (ВН) и ниско (НН) напрежение, във всяка от които влизат по три фазни намотки или фази. По такъв начин трифазният трансформатор включва шест независими фазни намотки и 12 извода със съответстващи скоби.

Началните изводи на фазите на намотките за ВН се означават с главните букви А, В, С, крайните изводи – Х, У, Z, а за аналогичните изводи на фазните намотки за НН се използват обозначенията а, в, с, и х, у, z. В повечето от случаите намотките на трифазните трансформатори се съединяват или в звезда "Y" или в триъгълник "D", или по-рядко в "зиг-заг" (Z) (фиг. 1).

Изборът на схема на свързване зависи от условията на работа на трансформатора. Например в мрежи с напрежение 35 kV и повече е изгодно намотките да се съединят в звезда (Y) със заземен звезден център, тъй като при това напрежението на проводниците на линията на преноса (фазното) ще бъде Ц3 пъти по-малко от линейното. Това води до намаляване на необходимата стойност на изолацията.

Лампите в осветителните мрежи например е целесъобразно да се захранят с понижено напрежение. В този случай намотките на трансформатора също е изгодно да се съединят в звезда (Y), като лампите се включат на фазно напрежение. От друга страна, от гледна точка на условията на работата на самия трансформатор, една от неговите намотки е целесъобразно да се включи в триъгълник (D).

Фазният коефициент на трансформация на един трифазен СТр се намира като отношение между фазните напрежения на празен ход:
Кф = Uф ВН пр. х / Uф НН пр. х,
а линейният коефициент на трансформация се получава по формулата:
Клин = Uлин ВН пр.х / Uлин НН пр. х
Ако свързването на фазните намотки е изпълнено по схемата звезда-звезда (Y/Y) или триъгълник-триъгълник (D/D), то двата коефициента на трансформация са еднакви, т. е.
Кф = К лин.

При съединяване на фазните намотки по схема звезда-триъгълник (Y/D), Клин = Кф . v3, а по схема триъгълник-звезда (D/Y) - Клин = Кф/Ц3.

Групата на съединяване на намотките на трансформатора характеризира взаимната ориентация на напреженията в първичната и вторичната намотка. Изменението на тази ориентация се осъществява чрез съответстваща премаркировка на началата и краищата на намотката. Стандартните означения на началата и краищата на намотките за ВН и НН са показани на фиг. 2.

Да разгледаме отначало влиянието на маркировката на фазата на вторичното напрежение по отношение на първичното като пример с еднофазен трансформатор (фиг. 2) - двете намотки са разположени на един стержен и имат еднаква посока на навиване. Ще считаме, че горните клеми са началата, а долните – краищата на намотките. Тогава ЕДС Е 1 и Е 2 ще съвпадат по фаза и съответно ще съвпадат напреженията U1 (на мрежата) и U2 (на товара).

Ако сега във вторичната намотка приемем обратна маркировка, то по отношение на товара ЕДС Е2 си сменя фазата на 180°. Следователно и фазата на напрежението U2 се сменя на 180°. По такъв начин при еднофазните трансформатори са възможни две групи на свързване, съответстващи на ъгъла на смяна – 0° и 180°. На практика, за удобство при обозначаване на групите се използва циферблатът на часовник.

Напрежението на първичната намотка U1 се изобразява чрез минутната стрелка, установена постоянно на цифрата 12, а часовата стрелка заема различни положения в зависимост от ъгъла на изместване между U1 и U2. Изместване 0° (съвпадение на фазите) съответства на група "0", а изместване на 180° – група "6". В трифазните трансформатори могат да се получат 12 групи на свързване.

Няколко примера
Нека намотките на трансформатора са съединени по схемата Y/Y. Намотките върху един стержен ще разположим една под друга. Изводите "А" и "а" ще съединим заради комбиниране на потенциалните диаграми. Определяме положенията на векторите на напреженията на първичната намотка чрез триъгълника АВС.

Положенията на векторите на напреженията във вторичната намотка ще зависят от маркировката на изводите. За маркировката на фиг. 3а ЕДС на съответните фази на първичната и вторична намотка съвпадат, така че ще съвпадат линейните и фазните напрежения. (фиг. 3б – триъгълник авс). Тази схема има група Y/Y-0.

На фиг. 4 е представена схема, в която за разлика от фиг. 2 е изпълнено кръгово премаркиране на изводите на вторичната намотка (а>b, b>c, c>a). При това фазите на съответстващите ЕДС на вторичната намотка се изместват на 120° или номерът на групата се променя на 4 – (Y/Y-4).

Схемите на съединяване Y/Y позволяват да се получат само четните номера групи. При съединяване на намотките по схема Y/D се получават нечетните номера на групите.
На фиг. 5 е показана схема с Y/D свързване. Тук фазните ЕДС на вторичната намотка съвпадат с линейните, затова триъгълник авс е завъртян на 30° обратно на часовата стрелка спрямо триъгълник АВС.

Но тъй като ъгълът между линейните напрежения на първичната и вторичната намотка се отчита по часовата стрелка, то групата ще има номер 11 – (Y/D-11).
От дванадесетте групи на свързване на трифазните трансформатори стандартизирани са две:
Y/Y-0 и Y/D-11. Те, като правило, се използват най-често в практиката.

Диагностика, обслужване и поддръжка
Една от най-често срещаните повреди при силовите трансформатори е стареенето на изолацията на намотките на активната част. Вероятен сценарий за настъпване на повреда при продължителна експлоатация ще бъдат междувиткови разряди или такива между отделните намотки (бобини) на фазите.

Голяма част от силовите трансформатори, намиращи се в експлоатация, са отработили вече своя нормативен срок - 25 години и повече. С цел удължаване срока на експлоатация е необходима оценка на състоянието на изолацията. Съществуват различни методи за диагностика на СТр, които се извършват под напрежение:

• термовизионен – извършва се инфрачервено обследване на дефектите под напрежение. Методът е удобен за първоначално откриване на разряди.
• ултразвукова локация – основан на откриването на акустични сигнали от електрическите разряди с помощта на ултразвукови датчици.
Измерването на частични разряди в трансформатора позволява да се определи дефектът на изолацията в ранен стадий на проявление и да се контролира. Той обаче не се използва често, тъй като в СТр има много вътрешни шумове, които пречат.
• измерване на tgd - ъгъла на диелектричните загуби;
• измерване коефициента на абсорбция.

Тези методи също не позволяват да се намерят опасните места на изменение в изолацията. По такъв начин всички указани по-горе методи не са подходящи за широко използване с цел откриване на дефекти в изолацията.

Към системата за мониторинг и диагностика на състоянието на изолацията на СТр се поставят следните изисквания:
• универсалност;
• простота при използването;
• висока чувствителност;
• ниска погрешност;
• еднозначност на резултата;
• работа без изключване от мрежата.

За решаването на тези задачи са разработени модели за мониторинг, диагностика и защита на намотките на силови трансформатори.
Обслужването и поддръжката се свеждат до:
• своевременна проверка на качеството и количеството на маслото;
• проверка на изправността на релейните защити;
• проверка на изправността и броя на охлаждащите вентилатори;
• проверка на изправността на маслените помпи;
• проверка на изправността на КИП, показващи параметрите на маслото и охлаждането;
• регистриране на историята (причините и броя) за изключване на СТр от к. с. и др.

Новият брой 8/2017

брой 8-2017

ВСИЧКИ СТАТИИ | АРХИВ

ЕКСКЛУЗИВНО

Top