Силовий трансформатор – електротехнічний пристрій, що змінює значення напруги або струму одного рівня на інший, зберігаючи при цьому проходити через нього потужність. Застосовується він на станціях, підстанціях і розподільних пристроях. Якщо на станції він є одним з численних пристроїв робочої системи, то на підстанції він – головний елемент.
Механізм роботи трансформатора
Принцип роботи силового трансформатора заснований на властивості електромагнітної індукції апоптозу, викликаної електричної рушійною силою протікає по обмотках змінного струму. Це означає, що не існує трансформаторів на постійному струмі. Трансформатори здатні змінювати струм і напуга, альо не здатні змінювати їх частоту. Далі розглянємо пристрій силового трансформатора та існуючі види.
Різновиди
Силовий трансформатор – дуже складний механізм, що складається з безлічі елементів, склад яких безпосередньо залежить від його потужності і призначення. В електроенергетиці застосовують кілька видів цих електричних машин. Серед них:
- двухобмоточные силові трансформатори;
- трехобмоточные;
- з розщепленою повторною обмоткою;
- розділові трансформатори;
- з розімкнутої вторинною обмоткою;
- автотрансформатори.
В залежності від потужності, застосовують різні діелектричні матеріали, які потрібні для охолодження та електричної безпеки силового трансформатора. Для трансформаторів малої потужності застосовують спеціальну папір, діелектричний компаунд, електротехнічний лак. Пристрій силового трансформатора середньої і великої потужності передбачає наявність таких важливих елементів, як трансформаторне масло і элегаз. Вони використовуються для ізоляції обмоток.
Більшу частину всіх силових трансформаторів, які використовуються в електроенергетиці, складають силові масляні трансформатори. Дані пристрої складаються з наступних елементів:
- корпус;
- розширювальний навісній бак;
- електричний введення;
- первинна обмотка;
- вторинна обмотка;
- магнітопровід;
- масляний насос і радіатор (залежно від потужності);
- релейний захист і автоматика;
- датчик рівня і стану трансформаторного масла.
Призначення силових трансформаторів
Для передачі електричної енергії на далекі відстані потрібно значно підвищувати рівень напруги. Головним ворогом в електроенергетиці є електричне опір різного роду матеріалів. Закономірність така: чим більший електричний опір, тім більше нагрів елемента. У фізиці таке явище називається втратами.
При передачі електричної енергії на значні відстані ці втрати досягають значних величин. Для їх зменшення потрібно знизити величину електричного струму. Це можна зробити шляхом підвищення значення напруги.
Зі шкільного курсу фізики нам відомо рівняння знаходження потужності. Звучить воно наступним чином: потужність є добуток струму на напругу. Отже, при постійному значенні потужності, якщо збільшується напуга, струм природних чином зменшується. Звичайно, можна використовувати провідники з хорошою провідністю, але вартість таких матеріалів досить висока. Для підвищення або зменшення напруги застосовують пристрої під назвою “силовий трансформатор”.
Вибір силових трансформаторів
Розрахунок силового трансформатора для станцій і підстанцій кардинально відрізняється. Це пов’язаність язано з тим, що електрична станція, що виробляє електричну енергію, а підстанція розподіляє її по споживачам.
Розрахунок силового трансформатора для станції зводиться до зіставленню повної потужності, що виробляється генератором або групою генераторів. Вибір потужності трансформатора для підстанції набагато складніше.
Зі зрозумілих причин добове споживання електричної енергії значно розрізняється. Графік навантажень в загальному вигляді має ступінчастий характер. У проміжок часу між 00.00 до 6.00 споживання енергії має мінімальне значення, далі з 6.00 до 10.00 зростає до максимального значення, наступні шість годин спостерігається невеликий спад, і з 16.00 до 22.00 знову приймає максимальні значення, а в решту часу спостерігається зменшення до мінімальних значень. Крім донецька графіків, існує міжсезонний. Влітку і взимку дані максимальних і мінімальних порогів також відрізняються.
З наданих навантажень визначається середня потужність. Щоб не допустити завищення встановленої потужності силового агрегату по відношенню до енергосистеми, проводять розрахунок з урахуванням можливої короткочасного перевантаження.
Силовий трансформатор має безліч різновидів систем охолодження. Залежно від цього допускається перевантаження на різних значеннях і тривалість. В середньому це значення становить не більше 40% при нетривалому проміжку часу, далі цей час можна збільшити за допомогою зниження рівня завантаженості. Альо в будь-якому випадку в подальшому слід зменшити навантаження і перенести дату капітального ремонту на більш ранній термін.
Потужність силового трансформатора, при якому він працює в номінальному режимі, відповідає 75-80%. Це дозволяє мінімізувати втрати і продовжити термін експлуатації електричної машини. Таким чином, вибір трансформатора зводиться до наступних стадій:
- Визначення потужності споживаної системи.
- Закладається певний запас по потужності для розвитку системи.
- Проводитися перевірка за аварійного режиму.
Технічне обслуговування
Для підтримки трансформаторів в працездатному стані потрібен комплекс заходів, які покликані контролювати і усувати з’єднання є дефекти. Всі ці заходи прописані в паспорті трансформатора (видається заводом-виготовлювачем).
Як і будь-яке інше пристрій, силові трансформатори схильні до впливу зовнішніх факторів, а також природного старіння матеріалів самого пристрою. Вчасно виявлені дефекти дозволяють проводити періодичне технічне обслуговування, тому необхідний постійний моніторинг за станом пристрою.
У перелік періодичного обслуговування, яке проводитися не рідше одного разу на рік, входити:
- візуальний огляд;
- контроль рівня олії;
- перевірка стану силікагелю;
- огляд ущільнюючих швів на наявність підтікань.
Всі ці операції проводяться фахівцями без відключення трансформатора від мережі.
Поточний ремонт
Ремонт силових трансформаторів – є ємна процедура при експлуатації даних пристроїв. Роботи з поточного ремонту не вимагають демонтажу трансформатора, транспортування в спеціальні бокси або на завод-виготовлювач. Вони включають в себе процедуру часткового розбирання корпусу, огляд всього пристрою силового трансформатора цілком, заміну всіх ущільнювальних манжеток і прокладок, повірку контрольно-вимірювальних приладів і моніторинг трансформаторного обладнання.
Після закінчення всіх робіт заливається нове трансформаторне масло, проводитиметься поетапне введення в експлуатацію. Періодичність таких ремонтів залежить від самого трансформатора, в середньому це відбувається раз в 3-4 року.
Капітальний ремонт
Найбільш дорогим з усіх видів ремонту вважається капітальний. Він проводитися спеціально навченими людьми в приміщеннях, обладнаних усім необхідним. Трансформатор демонтується з місця експлуатації. Виробляється повна розбирання всіх вузлів і механізмів (регулювання під навантаженням). Замінюється ізоляція міжвиткових сполук, магнітопровода.
Даний ремонт схожий з капітальним ремонтом двигуна автомобіля, коли всі відповідальні елементи зазнають серйозного доопрацювання, а часто заміні. По закінченні всіх робіт проводяться випробування підвищеним напругою. При позитивних результатах ставляться необхідні відмітки в паспорті виробу, і трансформатор вводитися в експлуатацію.
Дату першого капітального ремонту визначають за даними періодичного моніторингу. При поганих свідченнях трансформатор направляється в ремонт. Як правило, це настає через 20-30 років у разі правильної експлуатації і проведення в термін всіх регламентних робіт.
Висновок
Силові масляні трансформатори – дуже важливий елемент енергетичної мережі. Вартість підстанції на 50-60% складається тільки з вартості цих пристроїв. Вони працюють 24 години на добу і сім днів на тиждень. Тому обслуговування та їх експлуатація повинні виконуватися за всім вимогам заводу-виробника та відповідних нормативних документів. Пристрій силового трансформатора включає безліч деталей, що робить його одним з найскладніших пристроїв.
