Чтобы снизить потери при транспортировке электроэнергии на определенные расстояния, применяется метод трансформации, который заключается в преобразовании отдельных характеристик переменного тока и амплитуды напряжения. Фактически это выглядит так: генератор вырабатывает электроэнергию, которая по проводам попадает на подстанцию, где амплитуда напряжения повышается, и ток подается дальше на следующий пункт назначения. Другая подстанция является конечным пунктом и распределяет полученную энергию между потребителями, предварительно понизив ее амплитуду до первичного значения. В зависимости от расстояний от основного генератора до конечного потребителя, мощности и разветвленности силовых линий, промежуточных подстанций может быть любое количество. На каждой подстанции есть специальные электротехнические устройства – силовые трансформаторы, по которым и передается ток. Назначение силовых трансформаторов заключается в преобразовании электроэнергии и сокращении потерь при транспортировке от источника к потребителю.
Основная классификация
Существует несколько критериев, по которым проводится классификация силовых трансформаторов. Наиболее распространенный вариант – разделение на условные категории в зависимости от мощности и напряжения.
Различают следующие типы силовых трансформаторов:
- 1-я группа (изделия с мощностью до 100 кВА);
- 2-я группа (диапазон мощности от 160 до 630 кВА);
- 3-я группа (от 1000 до 6300 кВА);
- 4-я группа (показатель мощности выше 10000 кВА);
- 5-я группа (все трансформаторы с мощностью выше 40000 кВА);
- 6-я группа (мощность от 100000 кВА).
Если брать в качестве определяющих критериев другие показатели и характеристики, то можно выделить следующие виды силовых трансформаторов:
- количество фаз – одна или три. Трехфазный силовой трансформатор является наиболее распространенным электротехническим устройством, которое используется на подстанциях;
- число обмоток – трех- или двухобмоточные;
- по своему назначению трансформаторы могут быть повышающими или понижающими;
- если брать за критерий место установки, то различают внешние и внутренние устройства;
- по типу охлаждения устройства делятся на две категории – силовые сухие трансформаторы (с воздушным охлаждением) и силовые масляные трансформаторы.
Вне зависимости от типа, мощностных характеристик или габаритных размеров принцип действия силового трансформатора базируется на основе явления электромагнитной индукции. При подаче на устройство тока с определенными характеристиками он проходит через замкнутый магнитопровод и попадает на первичную и вторичную обмотку. В зависимости от числа витков в обмотках определяется коэффициент напряжений. Если в первичной обмотке число витков меньше – то это повышающий трансформатор, если наоборот, то речь идет о понижающем трансформаторе.
Из каких конструктивных элементов состоит силовой трансформатор?
Конструкция силового трансформатора состоит из следующих элементов:
- силовые вводы;
- охладители;
- устройства, позволяющие регулировать рабочее напряжение;
- навесное оборудование.
Чтобы разобраться в устройстве прибора, следует рассмотреть некоторые компоненты подробнее.
Вводы
Питающее напряжение и нагрузка на трансформатор осуществляются через специальные устройства – силовые вводы. В зависимости от типа изделия они могут находиться снаружи изделия или внутри в виде клеммных колодок (для сухих трансформаторов). У трансформаторов масляного типа вводы располагаются исключительно снаружи (на крышке корпуса или сбоку). Обязательным условием является изоляция вводов из специальных материалов. По конструкции исполнения существует несколько разновидностей вводов с различным типом изоляции:
- фарфоровая;
- маслобарьерная;
- полимерная;
- элегазовая;
- бумажно-масляная;
- конденсаторная проходная.
Охладители
Обязательный элемент конструкции любого силового трансформатора. Большое количество электрической энергии, проходя через трансформатор, преобразуется в тепло. Специальная двухконтурная система, заполненная маслом, нуждается в регулярном охлаждении. Для этих целей используются различные устройства:
- радиаторы. Конструктивно охладитель состоит из металлических пластин различной конфигурации, которые обладают хорошей теплопроводностью, через которые и выводится тепловая энергия в атмосферу или вторичную охлаждающую среду;
- гофрированный бак. Универсальное устройство для установок небольшой мощности. Конструктивно он совмещает в себе радиатор и емкость для масла. Тепло выводится благодаря внешним и внутренним гофрированным поверхностям;
- принудительная вентиляция. Навесные вентиляторы применяют для трансформаторов большой мощности. Благодаря постоянному принудительному охлаждению удается повысить производительность системы до 20-25%;
- охладители масляно-водяные. На сегодняшний день такие комбинированные конструкции используются чаще всего благодаря их простоте и высокой эффективности;
- циркуляционные насосы. Устройство обеспечивает регулярное перемещение горячего масла в нижний контур, заменяя его холодным.
Регулировка напряжения
Чтобы изменить коэффициент трансформации силового трансформатора, в конструкции предусмотрены устройства для регулировки напряжения. Фактически они уменьшают или увеличивают количество витков в обмотке. В зависимости от типа устройства оно может работать без нагрузки или под воздействием напряжения.
Дополнительное оборудование
Устройство силового трансформатора включает в себя различные виды дополнительного навесного оборудования:
- газовое реле. Это устройство выполняет защитные функции. При нестабильной работе трансформатора (нарушена система охлаждения, повреждения различного типа), масло начинает постепенно разлагаться на простые составляющие. В процессе выделяется определенное количество газов. Если реакция протекает медленно, то устройство подает предупреждающий сигнал, а если газ образуется слишком быстро, то реле просто отключает трансформатор;
- индикаторы температуры. Специальные датчики на основе термопар регулярно проводят замеры температуры масла в самых горячих точках;
- поглотители влаги. Так как конструкция маслонаполненной емкости не является абсолютно герметичной, то под крышкой может образоваться водяной конденсат. Специальные устройства поглощают влагу и препятствуют попаданию ее в масло;
- система постоянной регенерации масла;
- защита от повышения давления внутри емкости. Система комбинируется с устройствами сброса лишнего давления и работает в автоматическом режиме;
- индикатор уровня масла. В большинстве случаев он выполнен в виде прибора с циферблатом и стрелкой или в виде трубки, которая заполнена маслом и соединена с емкостью по принципу сообщающихся сосудов.
Больше информации о современных силовых трансформаторах, их основных разновидностях, типах конструкции и новейших разработках в этой сфере можно узнать на международной выставке «Электро». Мероприятие состоится на территории ЦВК «Экспоцентр».
Читайте другие наши статьи:
Производство, эксплуатация, монтаж, ремонт, тех. обслуживание силовых трансформаторов
Измерительные трансформаторы тока и напряжения
Назначение, принцип действия измерительных трансформаторов, а также их монтаж и ремонт.
