Всередині силового трансформатора: кожен компонент, який вам потрібно знати

Коли ви працюєте з силових трансформаторів , ви розумієте, що це не просто один важкий ящик, що сидить на бетонній площадці. Вони являють собою ретельно зібрану систему з десятків окремих частин, кожна з яких виконує певну роботу. Якщо ви коли-небудь замислювалися про те, що насправді всередині сталевого резервуару, наповненого маслом, або як блок сухого типу виживає без будь-якої рідини, ось вам практична екскурсія.

Спочатку я зосереджуся на масляному трансформаторі (найпоширеніший, який ви бачите на підстанціях або на стовпах), а потім коротко поясню, чим відрізняються сухі трансформатори.

Абсолютне серце – магнітна та електрична частини

Незалежно від розміру, кожен трансформатор починається з двох тих самих речей: сердечника та обмоток. Серцевина виготовлена ​​з тонких листів кремнієвої сталі, складених разом. Його єдина функція - переносити магнітний потік. Подумайте про це як про скелет, який уможливлює передачу енергії.

Навколо цього сердечника ви знайдете обмотки – зазвичай мідні або алюмінієві котушки. Один набір для високої напруги, інший для низької напруги. Це справжні 'дроти', по яких тече струм. Між осердям і обмотками, а також між різними шарами обмотки знаходяться частини ізоляції (прес-картон, папір або синтетичні матеріали). Без них електрика стрибала б куди не слід.

Нарешті, внутрішні проводи з’єднують різні секції обмоток і підводять електричний шлях до втулок (до яких ми поговоримо пізніше). Ці проводи ретельно прокладені та ізольовані, тому що всередині резервуара все щільно запаковано.

Ізоляційне масло та система охолодження

В ан маслонаповнений трансформатор , весь вузол сердечника та котушки занурений у трансформаторне масло. Це масло не є паливом; це високоочищена мінеральна олія, яка робить три речі: ізолює, охолоджує та допомагає гасити будь-яку внутрішню дугу. Можна назвати це джерелом життя агрегату.

Сам резервуар утримує все разом – масло, сердечник, обмотки та проводи. Але звичайний сталевий резервуар не відводить тепло досить швидко. Ось чому ви бачите ребристі панелі або радіатори, що кріпляться болтами, зовні. У деяких більших блоках використовуються повітряні або масляні охолоджувачі, але ідея та сама: позбутися тепла, що виділяється обмотками та сердечником.

Коли масло нагрівається, воно розширюється. Щоб впоратися з цим розширенням без розриву резервуара, є консерватор (багато людей називають його резервуаром для збереження масла або просто «масляною подушкою»), встановлений над основним резервуаром. Він вдихає та видихає, коли змінюється об’єм масла, утримуючи основний бак наповненим увесь час.

Безпека та захист

Трансформери можуть жити десятиліттями, але їм потрібні сторожові пси. Найвідомішим є реле Бухгольца (газове реле). Він знаходиться в трубі між основним баком і консерватором. Якщо незначна несправність утворює бульбашки газу, реле затримує їх і надсилає сигнал тривоги. Якщо велика несправність викликає раптовий викид масла, реле миттєво спрацьовує вимикач.

Зовнішнє повітря, яке потрапляє в консерватор, несе вологу та пил. Ось тут і з’являється силікагелевий сапун – прозора каністра, наповнена синім або помаранчевим гелем, який поглинає вологу з повітря, що надходить. Коли гель стає рожевим або білим, ви знаєте, що він насичений.

У випадку надлишкового тиску (скажімо, короткого замикання, яке випаровує масло), клапан скидання тиску відкривається на частку секунди, а потім знову закривається. Без нього танк міг би буквально розколотися.

Ви також знайдете термометр (часто з циферблатом і капілярною трубкою), який вимірює температуру масла у верхній частині, а іноді і імітатори температури обмотки. Оператори покладаються на ці показники, щоб вирішити, чи трансформатор перевантажений або має проблеми з охолодженням.

Деякі більші трансформатори включають очищувач масла – невеликий резервуар, наповнений адсорбуючим матеріалом, який постійно фільтрує воду та шлам з масла. Це не яскраво, але продовжує термін служби ізоляції на роки.

Де входить і виходить електрика – втулки тощо

Внутрішні проводи повинні проходити крізь стінку резервуара, щоб дістатися до зовнішнього світу. Це те, що роблять порцелянові або композитні втулки. Вони схожі на великі ізолятори або стовпи. Усередині кожного вводу провідник спускається до обмотки, а порцеляновий корпус утримує високу напругу від заземленого бака.

Табличка на верхній частині резервуара є вашим єдиним надійним джерелом правди – вона повідомляє вам рейтинг MVA, напругу, групу з’єднання (наприклад, Dyn11 або Yyn0), імпеданс і серійний номер. Ніколи не довіряйте намальованим маркуванням десятирічної давності.

Для технічного обслуговування кожен маслонаповнений бак має принаймні один маслозливний клапан у нижній частині. І ви завжди побачите чітко позначений заземлюючий наконечник, приварений до резервуару – саме там ви підключаєте сітку заземлення станції, щоб захистити людей від струмів замикання.

Перемикач РПН – точне налаштування напруги

Більшість силових трансформаторів мають перемикач відводів. Це перемикач, підключений до обмотки високої напруги, який додає або прибирає кілька витків. Це трохи регулює вихідну напругу, коли вхідна напруга мережі дрейфує. Знеструмлені перемикачі РПН (DETC) можуть працювати лише тоді, коли трансформатор повністю відключено від живлення. Перемикачі під навантаженням (РПН) працюють під час роботи трансформатора, але вони набагато складніші, з окремим масляним відсіком і приводом від двигуна.

Коротка замітка про сухі трансформатори

Якщо трансформатор знаходиться в приміщенні (наприклад, усередині будівлі або вежі вітрової турбіни), ви часто зустрічаєте блоки сухого типу. Масла взагалі немає. Сердечник і обмотки або відливають в епоксидну смолу, або обгортають кількома шарами ізоляції, а потім залишають на повітрі. Охолодження відбувається природним шляхом або за допомогою вбудованих вентиляторів.

Оскільки масла немає, усі пов’язані з маслом деталі зникають: ні консерватора, ні реле Бухгольца, ні силікагелевого сапуна, ні клапана для зливу масла, ні очисника масла. Але електричний сердечник – залізний сердечник, обмотки, внутрішня ізоляція, проводи, втулки, паспортна табличка та наконечник заземлення – залишається незмінним. Перемикач РПН, якщо він є, також має конструкцію сухого типу.

Отже, коли хтось запитує «що всередині силового трансформатора?», чесна відповідь: це залежить від того, масляний він чи сухий. Але для маслонаповнених робочих конячок сітки список довгий – і кожна деталь, від найменшої прокладки до основного сердечника, служить певній меті. Після двох десятиліть роботи в цій галузі я зрозумів, що пропуск будь-якого з них означає неприємності.