Силовой трансформатор: классификация, особенности, производители

21.01.2020

Силовой трансформатор – специализированный электромагнитный статический преобразователь электрической энергии, который преобразует переменное напряжение одной величины в переменное напряжение другой величины посредством электромагнитных явлений, что обеспечивает гальваническую развязку между электрическими цепями различных сетей. Основными сферами, где используют электроустановки этого типа, являются:

Распределительные электросетевые компании;
Предприятия по генерации электроэнергии: АЭС, ТЭС, ГЭС, ТЭЦ;
Предприятия по добыче нефти, газа и других полезных ископаемых;
Объекты железнодорожной инфраструктуры;
Предприятия жилищно-коммунального хозяйства, социальной сферы, городской инфраструктуры;
Промышленные предприятия, фабрики, комбинаты и заводы.

Классификация

Все силовые трансформаторы подразделяют на большое количество различных типов и модификаций в зависимости от их конструктивных особенностей:

Количество обмоток: двухобмоточные, трехобмоточные, многообмоточные;
Количество фаз: однофазные и трехфазные;
Схема соединения обмоток: треугольник, звезда, зигзаг;
Группа соединения обмоток;
Основное назначение: повышающие и понижающие;
Тип основной изоляции обмоток: масляные и сухие;
Климатическое исполнение: для эксплуатации снаружи или внутри помещений;
Возможность регулирования выходного напряжения: нерегулируемые, регулируемые (РПН и ПБВ);
Материал для изготовления обмоток: медь или алюминий;
Конструкция магнитопровода: стержневой или броневой;
Тип системы охлаждения: естественное или принудительное;
Габаритные размеры.

Конструктивные особенности

Конструкция силовых трансформаторов включает большое количество различных элементов, которые подразделяют на две группы: основные и вспомогательные. К группе основных конструктивных элементов трансформатора относят:

Магнитопровод. Предназначен для прохождения магнитного потока, который возбуждается в обмотках. Его изготавливают из электротехнической шихтованной стали или аморфных материалов. Конструктивно состоит из стержней, на которые одевают обмотки и ярма, предназначенного для объединения всех элементов в одну систему;
Обмотки. Представляют собой совокупность витков проводника, которые образуют общую электрическую цепь. Обмотка предназначена для наведения ЭДС, которые суммируются и формируют электромагнитный поток. Обмотки силовых трансформаторов различают по материалу изготовления, взаимному расположению на стержне магнитопровода, способу и направлению намотки, числу витков, схеме соединения обмоток между собой, классом напряжения;
Корпус. Предназначен для крепления и размещения всех основных и вспомогательных конструктивных элементов. Корпус изготавливают из прочной стали с обязательной защитой от коррозии. В целях безопасности обслуживающего персонала корпус силового трансформатора подлежит заземлению;
Высоковольтные вводы. Представляют собой изоляционную конструкцию, которая обеспечивает подключение обмоток трансформатора к электрической сети, путем безопасного прохождения через заземленный металлический корпус. Конструкция и вид высоковольтного ввода зависит от класса напряжения сети, номинального тока, климатических условий эксплуатации трансформатора;
Расширитель. Специальный сосуд, который соединяют с баком масляного силового трансформатора с целью компенсации изменений объема трансформаторного масла при изменении его температуры. Второй важной функцией расширителя является сокращение площади контакта трансформаторного масла с воздухом, что обеспечивает защиту от окисления, увлажнения и преждевременного старения;
Изоляция. Обеспечивает изоляцию токоведущих частей от заземленных частей трансформатора, а также между разноименными обмотками. В зависимости от типа трансформатора изоляцией может выступать трансформаторное масло или твердый компаунд;
Устройство регулирования выходного напряжения. Предназначено для изменения величины выходного напряжения силового трансформатора. В зависимости от конструкции выполняется в двух разных вариантах: РПН (регулирование под напряжением) и ПБВ (переключение без возбуждения);
Система охлаждения. Обеспечивает продолжительную безаварийную работу силового трансформатора в заданном температурном режиме. Для маломощных трансформаторов выполняется в виде естественного охлаждения окружающим воздухом. У трансформаторов большой мощности осуществляется принудительно при помощи циркуляции воздуха, масла или воды.

Группа вспомогательных конструктивных компонентов силового трансформатора включает:

Газовое реле. Представляет собой устройство, которое чувствительно к концентрации газа, выделяемого при разложении трансформаторного масла внутри бака силового трансформатора. В зависимости от настроек, газовое реле подает предупреждающий сигнал или отключает питание силового трансформатора;
Индикаторы температуры. Специальные датчики, построенные на принципе термопары, которые постоянно измеряют температуру верхних слоев изоляции в силовом трансформаторе;
Поглотители влаги. Являются обязательным компонентом для силовых масляных трансформаторов. Они обеспечивают устранение влаги из воздуха, который поступает внутрь силового трансформатора и контактирует с трансформаторным маслом;
Индикатор уровня масла. Устройство, которое обеспечивает контроль за уровнем трансформаторного масла внутри бака. При критическом снижении уровня масла устройство подает предупредительный сигнал или отключает трансформатор от питающей сети;
Система регенерации масла (термосифонный фильтр). Представляет собой эффективный способ очистки трансформаторного масла без снятия нагрузки с электроустановки. В качестве фильтрующих материалов применяют крупнозернистый адсорбент (силикагель). Циркуляция масла через термосифонный фильтр осуществляется за счет разности температуры и соответственно плотности в нижней и верхней части трансформатора.