Реферат: Ремонт силовых трансформаторов

Ремонт силовых трансформаторов

Содержание

Введение

Принцип действия трансформатора

Схема соединение обмоток

Ремонт силовых трансформаторов

Техника безопасности при тех обслуживание трансформаторов

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Трансформатор - устройство для преобразования переменного электрического тока одного напряжение в другое той же частоты. Простейший трансформатор состоит из двух обмоток расположенных на одном стержне - магнитопроводе Обмотка, на которую подается напряжение, называется первичной, с которой снимается напряжение - вторичной. На схемах они указываются римскими цифрами.

В основе работы трансформатора лежит явление электромагнитной индукции. Переменный ток, проходя по первичной обмотке образует линии индукции магнитного моля, которые пронизывают витки вторичной обмотки и наводят в ней ЭДС. Так как обе катушки связаны магнитопроводящим сердечником, то данный процесс происходит практически без потерь. Обратите внимание на то, что трансформатор может работать только в цепи переменного тока, так как если его включить в цепь с постоянным током, то образовавшийся магнитный поток, за счет постоянного электрического тока, является постоянным и не изменяется с течением времени, а для образования ЭДС, согласно законам Фарадея, необходимо меняющееся (переменное) магнитное поле.

Отношение ЭДС в первичной обмотке к ЭДС вторичной обмотки называется коэффициентом трансформации:

;

где е - значение ЭДС индукции в одном витку.

Коэффициент трансформации k показывает во сколько раз трансформатор преобразует переменный ток. Если k>1, то трансформатор называется понижающим, если же k<1, то повышающим. Его можно еще находить как отношение . Где U - напряжение на первичной (1) и вторичной (2) обмотках. Таким образом:

.

У трансформатора переменного тока существуют 3 основных режима работы:

 <#"870541.files/image005.gif">

Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две или большее число индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

С помощью трансформаторов повышается или понижается напряжение, изменяется число фаз, а в некоторых случаях преобразуется частота переменного тока. Возможность передачи электрических сигналов от одной обмотки к другой посредством взаимоиндукции была открыта М. Фарадеем в 1831 г.; при изменении тока в одной из обмоток, намотанной на стальной магнитопровод, в другой обмотке индуцировалась ЭДС. Однако первый практически работающий трансформатор создал известный изобретатель П. Н. Яблочков в содружестве с И. Ф. Усагиным в 1876 г. Это был двухобмо-точный трансформатор с разомкнутым магнитопроводом.

В настоящее время для высоковольтных линий электропередачи применяют силовые трансформаторы с масляным охлаждением напряжением 330, 500 и 750 кВ, мощностью до 1200-1600 МВА

В последнее время для возбуждения мощных турбо-и гидрогенераторов, электропривода и других целей все шире начинают применять .

Принцип действия трансформатора

Принцип работы трансформатора связан с принципом электромагнитной индукции. Ток поступающий на первичную обмотку создает в магнитопроводе магнитный поток.

Работа трансформатора основана на явлении электромагнитной индукции. На одну из обмоток, называемую первичной обмоткой подаётся напряжение от внешнего источника. Протекающий по первичной обмотке переменный ток создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе, сдвинутый по фазе, при синусоидальном токе, на 90° по отношению к току в первичной обмотке. В результате электромагнитной индукции, переменный магнитный поток в магнитопроводе создаёт во всех обмотках, в том числе и в первичной, ЭДС индукции пропорциональную первой производной магнитного потока, при синусоидальном токе сдвинутой на 90° по отношению к магнитному потоку. Когда вторичные обмотки ни к чему не подключены (режим холостого хода), ЭДС индукции в первичной обмотке практически полностью компенсирует напряжение источника питания, поэтому ток через первичную обмотку невелик, и определяется в основном её индуктивным сопротивлением. Напряжение индукции на вторичных обмотках в режиме холостого хода определяется отношением числа витков соответствующей обмотки w2 к числу витков первичной обмотки w1: U2=U1w2/w1.

При подключении вторичной обмотки к нагрузке, по ней начинает течь ток. Этот ток также создаёт магнитный поток в магнитопроводе, причём он направлен противоположно магнитному потоку, создаваемому первичной обмоткой. В результате, в первичной обмотке нарушается компенсация ЭДС индукции и ЭДС источника питания, что приводит к увеличению тока в первичной обмотке, до тех пор, пока магнитный поток не достигнет практически прежнего значения. В этом режиме отношение токов первичной и вторичной обмотки равно обратному отношению числа витков обмоток (I1=I2w2/w1,) отношение напряжений в первом приближении также остаётся прежним.

Схематично, выше сказанное можно изобразить следующим образом:> I1 > I1w1 > Ф > ε2 > I2.

Магнитный поток в магнитопроводе трансформатора сдвинут по фазе по отношению к току в первичной обмотке на 90°. ЭДС во вторичной обмотке пропорциональна первой производной от магнитного потока. Для синусоидальных сигналов первой производной от синуса является косинус, сдвиг фазы между синусом и косинусом составляет 90°. В результате, при согласном включении обмоток, трансформатор сдвигает фазу приблизительно на 180°. При встречном включении обмоток прибавляется дополнительный сдвиг фазы на 180° и суммарный сдвиг фазы трансформатором составляет приблизительно 360°.

Схема соединения обмоток

Выводы начала обмоток однофазных трансформаторов согласно ГОСТ обозначают буквами А, а, а концы - Х, х. Прописные буквы относятся к обмоткам ВН, а строчные - к обмоткам НН.

Начала и концы обмоток фаз (фазных обмоток) трехфазных трансформаторов соответственно обозначают: А, В, С, X, У, Z - для обмоток ВН и а, b, с, x, у, z - для обмоток НН. При наличии третьей обмотки (среднего напряжения) применяют обозначения: Аm, Хm - для однофазных трансформаторов и Аm, Вm, Сm, Xm, Ym, Zm- для трехфазных. Нулевой вывод обозначают 0, 0m.

Соединение обмоток по схеме звезды и треугольника

Обмотки трехфазных трансформаторов в большинстве случаев соединяются по схеме звезды (обозначениеY или У) (рис 1.1), либо по схеме треугольника (обозначение ∆ или Д) (рис. 1.2). При соединении обмоток в звезду линейное напряжение Uл в √3 раз больше фазного Uф(Uл =√3 Uф), а линейный ток Iл равен фазному Iф (Iл=Iф). При соединении обмоток в треугольник Uл = Uф и Iл = √3/ф. Эти соотношения справедливы при симметричном режиме.

Рис. 1.1. Схема соединений обмотки ВН в звезду и обмоткн НН в звезду с выведенной нулевой точкой

Рис. 1.2. Схема соединений обмоток ВН и НН в треугольник

Схемы соединений обмоток трансформатора обозначаются в виде дроби Y/Y, Y/Д или У/У, У/Д и т.д. Числитель этой дроби указывает схему соединений обмоткн ВН, а знаменатель - обмотки НН. При выборе схемы соединений обмотки учитывается ряд обстоятельств. При высоких напряжениях предпочитают обмотку соединять в звезду и заземлять ее нулевую точку. При этом напряжение выводов и проводов линии электропередачи относительно земли уменьшается в √3 раз, что приводит к снижению стоимости изоляции. Обмотки НН соединяют в звезду и выводят нулевую точку (обозначение Y или Ун) в том случае, если от этой обмотки предполагается питание осветительной или смешанной осветительно-силовой нагрузки. Тогда осветительные лампы включают между одним из линейных проводов и нулевым проводом (на фазное напряжение), а трехфазные двигатели - к трем фазам па линейное напряжение.

При номинальном напряжении обмотки НН выше 400 В предпочитают соединять в треугольник, так как при этом улучшаются условия работы трансформатора при несимметричной нагрузке и уменьшается влияние высших гармоник.

Соединение обмоток по схеме зигзага

Иногда в специальных трансформаторах применяется также соединение обмоток по схеме зигзага(обозначение Z) (рис. 1.3). В этой схеме обмотка каждой фазы состоит из двух равных частей, размешенных на разных стержнях и соединенных между собой последовательно и встречно.

При встречном включении частей ЭДС обмотки фазы увеличивается в √3 раз по сравнению с согласным их включением и будет во столько же раз больше ЭДС каждой части (рис. 1.4). Соотношения между линейными и фазными напряжениями и токами при такой схеме получаются такими же, как и при соединении в звезду.

Рис. 1.3. Схема соединений обмотки в зигзаг

Рис. 1.4. Векторная диаграмма напряжений при соединении обмотки по схеме зигзага

Если предположить, что при соединении в звезду обмотка каждой фазы состоит из двух половин, расположенных на одном стержне, то фазное напряжение в этом случае будет в 2 раза больше напряжения каждой по

зигзага. Поэтому при одних и тех же значениях фазного и лине половины и, следовательно, в 2/√3 раз больше, чем при соединении по схеме напряжений расход обмоточного провода для схемы зигзаг в 2/√3 раз больше, чем при соединении в звезду.

Ремонт силовых трансформаторов.

Силовым называется трансформатор, предназначенный для преобразования приема и использования электрической энергии.

Основными деталями силового трансформатора являются:

а) магнитная систем; магнитопровод, состоящий из стержней, верхнего и нижнего ярма. Различают плоские и пространственные магнитопроводы, последние имеют ряд преимуществ перед обычными плоскими, а именно: уменьшаются трудозатраты па изготовление и сборку; повышается надежность стержня, так как прессующие шпильки отсутствуют; уменьшаются потери холостого хода, так как сечение стержня увеличивается за счет отсутствия отверстий под шпильки, а в результате при равных мощностях трансформаторов для пространственных магнитопроводов требуется меньше стали; силовой трансформатор индукция обмотка

б) обмотки ВН и НН, выполненные из круглых или прямоугольного сечения проводов, одна из которых называется первичной, а вторая вторичной. Магнитопровод с обмотками называется активной частью трансформатора;

в) бак и расширитель (только у масляных трансформаторов;

г) вводы, предназначенные для присоединения концов обмотки трансформатора к внешней электрической сети;

д) переключатель для переключения числа витков обмотки ВН;

е) контрольно-защитные устройства, приборы и арматура.

однофазные и трехфазные. На рис.1 показаны маслонаполненные трансформаторы с плоской (а) и пространственной (б) магнитными системами

Рис.1. Трансформаторы мощностью 400 кВ·А с плоским (а) и пространственным (б) магнитопроподами:

- транспортный ролик,

- болт заземления,

радиатор,

- бак,

-щиток,

- крюк для подъёма,

- воздухоосушитель.,

- маслоуказатель,

- расширитель

-ввод ВН.

термометр.

- термосифонный фильтр,

- пробке для отбора пробы масла,

- пробка для слива.

- пробка дли долива масла,

- переключатель,

- пробивной предохранитель

Основные виды повреждении и текущий ремонт трансформаторов

Наибольшее количество повреждений наблюдается в устройствах обмоток, главной и продольной изоляции, вводов и переключателей.

Поступивший в ремонт трансформатор осматривают. Знакомятся с эксплуатационно-технической документацией, обращая особое внимание на сведения о работе и дефектах трансформатора о эксплуатации, результаты предыдущего ремонта и особые требования, предъявляемые заказчиком.

При внешнем осмотре могут быть установлены некоторые неисправности трансформатора: поверхностное перекрытие; пробой или разрушение изоляторов, ввод, вздутие бака, образовавшееся вследствие механических усилий внутри трансформатора при его аварии; нарушение прочности швов бака или уплотнений, наличие и течи масла; неисправности работы маслоуказателя, сливного крана и другие дефекты.

Определение основных физико-химических свойств трансформаторного масла. В случае отсутствия паспортных данных поступившего в ремонт трансформатора необходимо провести испытание трансформаторного масла а основные физико-химические свойства (табл.1).

Масло для испытания отбирают из специально предусмотренного крана в чистую сухую стеклянную посуду, предварительно слив 2- 3 л масла и ополоснув им посуду. Масло испытывают на пробой на специальной установке. Для трансформаторов с номинальным напряжением до 15 кВ пробивное напряжение должно быть не менее 25 кВ при условии выполнения шести проб. Проводят сокращенный химический анализ для проверки соответствия их приведенным в таблице.

Таблица1

Основные физико-химические свойства трансформаторного масла

Кислотное число определяется количеством миллиграммов едкого кали, которое необходимо для нейтрализации всех свободных кислых соединений, входящих в состав 1 г масла.

Текущий ремонт силового трансформатора с отключением его от питающей сети производят в порядке реализации планово-предупредительного ремонта.

Периодичность текущих ремонтов силовых трансформаторов зависит от их технического состояния и от условий эксплуатации. Сроки текущих ремонтов устанавливаются в местных инструкциях предприятия. Однако такие ремонты надо производить не реже одного раза в год.

Текущий ремонт силовых трансформаторов с отключением от питающей сети включает наружный осмотр трансформатора, устранение обнаруженных дефектов, а также очистку изоляторов и бака. Спускают грязь из расширителя, доливают при необходимости в него масло и проверяют правильность показаний маслоуказателя. Проверяют спускной кран и уплотнения, осматривают охлаждающие устройства и чистят их, проверяют состояние газовой защиты и целость мембраны выхлопной трубы. Проводят также необходимые измерения и испытания.