Расчёт трансформаторов (стр. 4 )

2. Минимальный выступ шайбы за габарит обмотки а=6 мм.

3. Ширина бортика шайбы b = 6-8 мм.

4. Толщина угловой шайбы 0,5—1 мм.

Наиболее употребительны схемы регулирования, показанные на рис. 4.10, а, в и г, при конструкции изоляции по рис. 4.11, а и схема на рис. 4.10, д без разрыва.

В обмотке ВН класса напряжения 35 кВ с ПБВ может применяться схема регулирования по рис. 4.10, г.

Рис. 4.10 принципиальные схемы регулирования напряжения обмотки ВН

Рис. 4.11. Конструкция изоляции в месте разрыва обмотки ВН

Защита обмоток трансформатора от импульсных перенапряжений осуществляется различными путями. Существенную роль в повышении импульсной прочности обмоток играет правильный выбор схемы расположения витков, слоев и катушек в сочетании с электрическими экранами, обеспечивающей наиболее благоприятное начальное распределение импульсного напряжения по обмотке и ограничивающей собственные колебания напряжения в обмотке.

К числу таких схем относится схема многослойной цилиндрической обмотки, наматываемой из провода круглого или прямоугольного сечения и широко применяемой для трансформаторов классов напряжения 6, 10 и 35 кВ мощностью докВ·А (рис. 4.12, а). При классе напряжения

Рис. 4.12. Схемы емкостной защиты обмоток:

а – обмотки 35кВ; б – обмотки 110-500 кВ (иностранные фирмы); в – обмотки 110кВ

35 кВ дополнительная защита многослойной цилиндрической обмотки осуществляется путем применения экрана в виде незамкнутого металлического цилиндра, вложенного под внутренний слой обмотки и соединенного электрически с линейным концом, подведенным к внутреннему слою обмотки. Экран из листа немагнитного металла толщиной 0,5 мм изолируется от внутреннего слоя обмотки обычной междуслойной изоляцией. В обмотках классов напряжения 6 и 10 кВ экранирование внутреннего слоя не применяется. Многими иностранными фирмами многослойная цилиндрическая обмотка из провода прямоугольного сечения применяется для трансформаторов мощностью десятки и сотни тысяч киловольт-ампер классов напряжения 110—500 кВ (рис. 4.12, б). Обмотка этого типа в сочетании с одним или двумя электростатическими экранами, присоединенными к линейному концу обмотки или к линейному и нейтральному концам, дает равномерное начальное распределение напряжения и обеспечивает хорошую грозозащиту трансформатора. От схемы на рис. 4.12, а эта схема отличается наполовину меньшим напряжением между соседними слоями. Применение многослойных обмоток для мощных трансформаторов затрудняется сложностью технологии их изготовления — большой затратой ручного труда на отбортовку междуслойной изоляции, состоящей из многих слоев кабельной бумаги.

В обмотках катушечных, непрерывных или собираемых из отдельно намотанных катушек, прибегают к экранированию начальных (у линейного конца) и иногда конечных (у нейтрали) витков и катушек обмотки фазы емкостными кольцами или (редко) экранирующими витками (рис. 4.12, в). Например, при классе напряжения ПО кВ и непрерывной обмотке в схему защиты входит кольцо с незамкнутой металлической обкладкой, изолированное снаружи кабельной бумагой и соединенное гальванически с линейным концом обмотки. Экранирующие витки — это незамкнутые витки из медного или алюминиевого провода, имеющие дополнительную изоляцию, располагаемые у начальных или конечных витков обмотки и соединенные гальванически с ее ближайшим концом.

В настоящее время защита обмоток от импульсных перенапряжений при классах напряжения от 220 кВ и выше выполняется путем сочетания емкостных колец с применением переплетенных катушечных обмоток, т. е. обмоток, в которых порядок последовательного соединения витков отличается от последовательности их расположения в катушках. Одна из схем переплетенной обмотки показана на рис. 4.13, а. Каждая катушка наматывается двумя параллельными проводами, а затем производится соединение этих проводов по схеме рис. 4.13, б. Возможны и другие способы переплетения витков обмотки.

Намотка переплетенной обмотки любого типа является более сложной и трудоемкой, чем намотка обычной непрерывной катушечной обмотки, эта обмотка требует увеличения электрической прочности изоляции витков и повышения плотности ее наложения, однако это усложнение технологии и увеличение стоимости обмотки окупается почти линейным начальным распределением импульсного напряжения и хорошей грозозащитной обмотки.

Рис. 4.13 Двойная катушка переплетенной обмотки с петлевой схемой соединения витков: а – расположение витков; б – схема соединения витков

В переплетенной обмотке отпадает необходимость в экранирующих витках, но используются емкостные кольца. Применение переплетенных обмоток в настоящее время является, по-видимому, наилучшим методом защиты от импульсных перенапряжений для обмоток классов напряжения от 220 до 750 кВ.

Таблица 4.10. Изоляция входных витков и катушек, мм (непрерывная катушечная обмотка)

Класс напряжения, кВ	Испытательное напряжение, кВ	Первая катушка	Вторая катушка	Третья и четвертая катушки
Витков	Всей катушки	Витков	Всей катушки	Витков	Всей катушки
20	55	0,96	-	-	-	-	-
(1,06)		1,35
35	85	1,35	-	(1,50)	-	-	-
(1,50)
Ввод линейного конца в верхний конец обмотки
110	200	1,20	4,0	1,20	3,5	1,20	2,0
(1,35)		(1,35)		(1,35)
Ввод линейного конца в середину высоты обмотки
110	200	1,20	1,0	1,20	3,0	1,20	1,5
(1,35)		(1,35)		(1,35)

Примечания: 1. Усиленная изоляция при Uисп — 55 кВ делается на первой (линейный конец) и последней (нейтраль) катушках обмотки фазы, при Uисп =85 кВ — на двух первых и двух последних катушках, при Uисп — 200 кВ — только на двух первых.

2. В обмотках классов напряжения 20 и 35 кВ два крайних канала между катушками вверху и внизу не менее 7 мм каждый.

3. В многослойной цилиндрической обмотке класса напряжения 35 кВ с экраном пять последних витков у нейтрали на каждой ступени имеют усиленную изоляцию — один слой лакоткани ЛХММ вполуперекрышку.

4. Изоляция витков дана на две стороны, изоляция катушек на одну.

5. Вне скобок указана номинальная толщина изоляции витков. Размеры катушки рассчитываются по толщине изоляции, указанной в скобках.

При воздействии на обмотку волны перенапряжения с крутым фронтом первые катушки обмотки в начале процесса испытывают наибольшие перенапряжения. В отдельных случаях наблюдается скачок напряжения на витках, близких к нейтрали. Для того чтобы обезопасить эти катушки и витки от пробоя, их изоляция усиливается по сравнению с изоляцией всех остальных катушек (витков) обмотки,

В качестве усиленной изоляции применяется увеличенная изоляция между слоями, изоляция, целых катушек лакотканью или кабельной бумагой.

В обмотках классов напряжения 6, 10 и 15 (Uисп<55 кВ) усиленная изоляция, как правило, не применяется. Для обмоток классов напряжения 20 кВ и более (Uucn>=55 кВ) усиленная изоляция может быть выбрана по табл. 4.10. Усиленная изоляция несколько увеличивает внутренний перепад температуры во входных катушках. Во избежание этого рекомендуется в катушках с усиленной изоляцией уменьшать плотность тока, увеличивая сечение провода по сравнению с остальными катушками обмотки на 10—15 %. В обмотках из прямоугольного провода с общей толщиной изоляции провода и катушки до 1,5 мм на сторону сечение провода входных катушек может оставаться таким же, как и в других катушках обмотки.

В некоторых новых сериях трансформаторов класса напряжения 35 кВ с непрерывными катушечными обмотками ВН усиленная изоляция катушек у линейного и нейтрального концов обмотки не применяется.

Рис. 4.14 Отвод между обмоткой и стенкой бака

3. Изоляция отводов трансформатора. Отводы, т. е. проводники, соединяющие обмотки трансформатора между собой, с проходными изоляторами на крышке (вводами) и с переключателями, а также переключатели обычно располагаются в масле, в пространстве между обмоткой и стенкой бака или между ярмом и крышкой бака. Отводы и переключатели каждой обмотки должны быть надежно изолированы от бака, заземленных частей, крепящих остов (прессующие балки ярма, заземленные болты и т. д.), а также от всех частей, находящихся под напряжением, т. е. обмоток и других отводов. Типичный случай расположения отвода показан на рис. 4.14. При расчете изоляции следует проверять как размеры чистых масляных промежутков (s1, и s2 на рис. 4.14), так и возможные пути разряда по поверхности изоляционных деталей, например деревянных деталей крепления отводов. Определение допустимых изоляционных расстояний и дополнительной

твердой изоляции отводов обмотки ВН производится по испытательному напряжению отвода (обмотки, от которой идет отвод) при 50 Гц по табл. 4.11 для изоляции отвода от бака и других заземленных деталей и от собственной (наружной) обмотки. Изоляция отводов внутренних обмоток НН и СН от стенки бака и заземленных деталей выбирается по табл. 4.11, а от наружной обмотки ВН по табл. 4.12.

В этих таблицах приведены ориентировочные основные размеры изоляционных промежутков, которые могут быть приняты в расчете при предварительном определении внутренних размеров бака трансформатора.

В табл. 4.11 и 4.12 минимально допустимый масляный промежуток определяется как сумма минимального изоляционного промежутка и суммарного допуска на изготовление соответствующих деталей трансформатора. Найденный по таблицам допустимый промежуток s следует принимать как чисто масляный промежуток в свету между изоляцией отвода и соответствующей деталью или ее изоляцией. В том случае, если часть изоляционного промежутка заполнена изоляционными деталями, по поверхности которых может пройти путь разряда, эквивалентный чисто масляный промежуток, мм, определяется по формуле

(4.2)

где Sм — действительный чисто масляный промежуток, мм; Sд — длина пути разряда по поверхности дерева, мм; Sт, и — длина пути разряда по поверхности твердой изоляции: электроизоляционного картона, кабельной бумаги, бумажно-бакелитовых изделий, гетинакса, мм.

Найденное по (4.2) s должно быть не меньше, чем определенное по табл. 4.11 или 4.12.

Для отводов с Uисп<=35 кВ может применяться медный или алюминиевый провод, изолированный кабельной бумагой или бумажно-бакелитовыми трубками. При рабочем напряжении отвода до 1 кВ (испытательное напряжение 5 кВ) провод (шина) отвода собственной изоляции не имеет.

В трансформаторах класса напряжения 110 кВ при расположении отводов между наружной обмоткой и стенкой бака могут быть два случая. В трансформаторах с ПБВ, если регулировочные витки не выведены в отдельный концентр, внешняя обмотка ВН имеет испытательное напряжение 200 кВ и расстояния отводов ВН от стенки бака или собственной обмотки выбираются по этому напряжению по табл. 4.11, а расстояния отводов, идущих от обмоток СН и НН до обмотки ВН, выбираются по табл. 4.12.

Таблица 4.11. Минимально допустимые изоляционные расстояния от отводов до заземленных частей

Испытательное напряжение отвода, кВ	Толщина изоляции на одну сторону, мм	Диаметр стержня, мм	Расстояние от гладкой стенки бака или собственной обмотки, мм	Расстояние от заземленной части острой формы, мм
SИ	SК	S	Sи	SК	S
До 25	0	<6	15	10	25	15	5	20
0	>6	12	10	22	12	5	17
2	-	10	10	20	10	5	15
35	0	<6	23	10	33	20	5	25
0	>6	18	10	28	17	5	22
2	-	10	10	20	12	5	17
45	0	<6	32	10	42	28	5	33
0	>6	27	10	37	25	5	30
2	-	15	10	25	18	5	23
55	0	<6	40	10	50	33	5	38
0	>6	35	10	45	32	5	37
2	-	22	10	32	25	5	30
85	2	-	40	10	50	45	5	50
4	-	30	10	40	37	5	42
6	-	25	10	35	35	5	40
100	5	-	40	10	50	45	10	55
200	20	12	75	20	95	160	10	170*
20	12	75	20	95	105	10	115*

* Заземленная часть не изолирована.