SCB және SGB Суық түрдегі трансформаторлар Түсіндірілген

1. Ескерту

Трансформатор электромагниттік индукция принципіне негізделген. Трансформатордың негізгі компоненттері - витки және ядро. Иске асу кезінде витктер электр токтың жолы болып табылады, ал ядро магниттік потенциалдың жолы болып табылады. Электр энергиясы бастапқы виткеге енгізілгенде, өзгеріп отырған ток ядрода өзгеріп отырған магниттік алаңды пайда етеді (басқа айтқанда, электр энергиясы магниттік алаң энергиясына айналады). Магниттік байланыс (потенциалдық байланыс) нәтижесінде, магниттік потенциал келесі виткеге өзгеріп отыр, оның ішінде электромотивдік күш (ЕМК) пайда болады. Сыртқы контур қосылғанда, электр энергиясы жүкке беріледі (басқа айтқанда, магниттік алаң энергиясы электр энергиясына айналады). Бұл "электр-магнетизм-электр" айналу процесі электромагниттік индукция принципіне негізделген, және бұл энергия айналу процесі трансформатордың иштеу принципін құрайды.

U1N2 = U2N1

U1: Бастапқы напряжение；N1: Бастапқы виткенің саны；U2: Келесі напряжение；N2: Келесі виткенің саны

Қазақстан республикасының националды стандарты GB 1094.16 бойынша, дәмді трансформатор деп ядро мен витктері изоляциялық суықта шынымен топталмаған трансформаторды айтады. Оның изоляциялық және суықтау медиумы - ауа. Жалпы түрде, дәмді трансформаторларды эпоксиддық смоламен капталған және ашық виткелі екі негізгі түрлерге бөлуге болады.

• "SC(B)" типі - эпоксиддық смоламен капталған дәмді трансформатор (модель белгісіндегі "B" витктердің майдан фолькасынан жасалғанын білдіреді; "SG(B)" типіндегі "B" да сол мағынада). Жоғары напрягушы виткі эпоксиддық смоламен толығымен капталған, ал төмен напрягушы виткі адатта толығымен эпоксиддық смоламен капталмайды - тек аяқ виткалары эпоксиддық смоламен жабылған (бұл да төмен напрягушы жағында жоғары ток өтетінінен, толығымен капталу жылу айналымына теріс таасыруы мүмкін). Азықта SC(B)-типіндегі дәмді трансформаторлар басты продукттар болып табылады, бұл мақала оларды мысал ретінде талдайды. Көптеген SC(B)-типіндегі трансформаторлар F классында изоляцияланған, бірнеше F классында.

• "SG(B)" типі - DuPont (Америка) компаниясының NOMEX изоляция қағазын витктер арасындағы изоляция үшін қолданатын ашық виткелі дәмді трансформатор. Төмен напрягушы виткі майдан фолькасынан жасалған, жоғары және төмен напрягушы витктер VPI (вакуумдық басылым суықтау) изоляцияланған. Беті эпоксиддық изоляция бояумен қапталған. Көптеген SG(B)-типіндегі дәмді трансформаторлар H классында изоляцияланған, бірнеше C классында.

• Басқа бір түрі де бар - "SCR(B)", бұл эпоксиддық смоламен капталған тип, бірақ эпоксиддық смоламен капталмаған. Франция технологиясына негізделген, NOMEX қағазы мен силикон гельмен толығымен капталған. Бұл продукт өте шектеулі талаптарды қанағаттандырады. Барлық SCR(B)-типіндегі дәмді трансформаторлар H классында изоляцияланған.

2 Дәмді трансформаторлардың артықшылықтары

• Жауас, өсеткершілік, өстіріш, сыбыну, қаңсіздік, және түріктік центріне түсірілетін;

• Бекіту, жалпы іске қосылатын заттары аз;

• Жақсы тығыздық - 100% тығыздықта нормалды иштеуі мүмкін, және өзгерістерден кейін өзгертпей айналдырылады;

• Аз жою, аз бөлшек жою, аз шу, қатты жылу айналымы, және жылу айналымында 150% іске қосылатын;

• Толығымен температура қорғау және басқару жүйесімен жабдықталған, иштеу үшін қауіпсіздік қамқорлығын қамтамасыз етеді;

• Кішкентай өлшем, жеңіл салмақ, кішкентай орны, және аз бекіту заттары.

3.Дәмді трансформаторлардың жетістіктері

• Айқын қабілет және напряжение деңгейі бойынша, дәмді трансформаторлар майлауы бар трансформаторлардан қымбат;

• Напряжение деңгейі шектеулі - адатта 35 кВ-ға дейін, бірнеше моделдері 110 кВ-ға дейін;

• Жалпы доңғалақта қолданылады; сыртқы орнда қолданылғанда, жоғары IP рейтингі бар қорғау қорғаныс қажет;

• Эпоксиддық смоламен капталған витктер, өзгергенде, көбінесе барлығы жою қажет, өйткені өзгерту қиын.

4. Дәмді трансформаторлардың құрылымы

4.1 Витктер
(1) Деңгейлік виткі: Тік немесе айналулы проводтарды қатыстыру арқылы, спираль түрінде қатыстырылған. Аралық деңгейлерде изоляция немесе жылу каналдары қойылады. Виткі вакуумда формасы және специалду қатыстыру жабдықтары арқылы қатыстырылады. Процесс: спираль қатыстыру → формаға қойылу → вакуумда қатыстыру.

(2) Фолькалық виткі: Жуық, жинақты проводтарды қатыстыру арқылы, бір деңгейде бір қатыстыру. Аралық деңгейлерде изоляция қатыстыру қызметін атқаратын. Фолькалық витктер адатта осьтік жылу каналдарын қолданады: қатыстыру кезінде арнайы қатыстыру орнына қойылады және кейін алынып, осьтік ауа каналдары пайда болады. Фолькалық қатыстыру машинасында қатыстырудан кейін, виткі тек ыстыту және қатыстыру үшін қажет - форма немесе қатыстыру қажет емес.

Негізгі жылқы бөлік солтүстік таңбалаулы болғанда, негізгі төмен напрямдагы бөлік ішкі деңгейде қалай орналасқан?
Төмен напрямдагы жағдайда айналмалы машина төмен напряммен жұмыс істейді және кішірек изоляциялық аралықты қажет етеді, оны ядролыққа жақын орналастыру арқылы бөлік мен ядро арасындағы аралықты азайту арқылы трансформатордың жалпы өлшемін және қымбаттығын азайтады. Сондай-ақ, жоғары напрямдагы бөлік көбінесе таппен байланыстырылады; оны сыртқы жағына орналастыру жұмысты ыңғайлау және қауіпсіздікті жақсартады.

4.2 Ядро

• Изолирующим лаком покрытый кремний-железный слойларымен жасалған;

• Ядро негізінен стырсыз фреймдер мен стырсыз болттар арқылы жабыстырылады;

• Жоғары және төмен стырсыз фреймдер жинақтар мен бөліктерді жылдамдар немесе жылдамдау тақталар арқылы жылдамдайды;

• Ядро изоляция компоненттері - фрейм изоляциясы, болт изоляциясы немесе жылдамдау тақта изоляциясы.

Неге ядро земле шығуы керек?
Қолданыста, трансформатордың ядро негізінен бір және гана бір жеткілікті земле шығуы болуы керек. Земле шығуы болмаса, ядро мен земле арасында жұлдыздық напрям пайда болады, бұл ядродан землеге аралас жұлдыздық токтарға әкеледі. Ядроны бір нүктеде земле шығуы арқылы жұлдыздық потенциал мүмкіндігі жоюлады. 

Бірақ, ядро екі немесе одан да көп нүктеде земле шығуы болса, ядро бөліктері арасындағы теңсіздік потенциалдар бірінші земле шығуынан екіншіге дейін циркуляциялық токтарға әкеледі, бұл көптеген земле шығуы қателеріне және жергілікті жылуға әкеледі. Осылайша, ядро земле шығуы қателері тяжелі жергілікті температуралық жоюларға әкеледі, олар трансформатордың жұмысын және қызметін өте әсер етеді - кейде кремний-железные слойларын алмастыру үшін тиімді. Сондықтан, трансформаторларда бірнеше земле шығуы болмауы керек; тек бір және гана бір земле шығуы рұқсат етіледі.

5. Температуралық бақылау жүйесі

Күміс түріндегі трансформатордың қауіпсіз жұмысы және қызмет мерзімі бөліктің изоляциясының қауіпсіздігі мен тиімділігіне байланысты. Бөлік температурасы изоляцияның терикі төртінен асса, изоляция жоюлады - бұл трансформатордың қателерінің бірінші себептерінің бірі. Сондықтан, жұмыс температурасын бақылау және хабарлау және токқа қосылу бақылауы өте маңызды.

(1) Автоматты вентилятор басқаруы: Температуралық сигналдар төмен напрямдагы бөліктердің ең жылуында орналасқан Pt100 сопротивление температуралық детекторлар арқылы өлшенеді. Трансформатордың жүкі артқанда және жұмыс температурасы өстікенде, бөлік температурасы 110°C-ке жеткенде жүйе автоматты түрде жылуу вентиляторларын искенде, температура 90°C-ге түстікенде оларды тоқтатады.

(2) Жоғары температуралық хабарлау және өте жылуу токқа қосылу: Температуралық сигналдар төмен напрямдагы бөліктерде немесе ядрода орналасқан PTC нелинейлік термисторлар арқылы жиналысады. Егер бөлік температурасы өстіп 155°C-ке жетсе, жүйе өте жылуу хабарлау сигналын береді. Егер температура 170°C-ге дейін өстісе, трансформатор қауіпсіз жұмыс істеуге болмайды, оның өте жылуу токқа қосылу сигналы екінші коррекциялық контурға жіберілуі керек.

(3) Температуралық көрсету жүйесі: Температуралық мәндер төмен напрямдагы бөліктерде орналасқан Pt100 термисторлар арқылы өлшенеді және әрбір фазадағы бөліктердің (үш фазадағы қарау, ең жоғары мән көрсету, және тарихи ең жоғары температуралық мәнді жазу). Жүйе ең жоғары температуралық 4–20 mA аналогтық шығынды береді. Егер компьютерге 1200 метрден алыс өткізу керек болса, оның интерфейсі және бір передатчикі қосылуы мүмкін, бұл үшін қаралу үшін 31 трансформатор қолданылады. Pt100 термистор сигналы өте жылуу хабарлау және токқа қосылу сигналдарын ақыраты, температуралық қорғау жүйесінің тиімділігін жақсартады.

6. Күміс түріндегі трансформаторлардың корпусы

Жұмыс ортасының қасиеттеріне және қорғау талаптарына байланысты, күміс түріндегі трансформаторлар әртүрлі типтердегі корпусымен қосылатын болады. Адатта, IP20 рейтингінің корпусы таңдалады, бұл 12 мм-ден үлкен диаметрдік жұлдыздық заттар мен мысық, жылан, мүшү, және құс сияқты жануарларды трансформаторға енгізуін тастайды, сонымен қатар, жұқтық сызықтар және электр энергиясының ұзақ уақыт бойы жоқ болуы сияқты тяжелі қателерді тастайды, және жұмысқа қосылған бөліктер үшін қауіпсіздік барьерін қамтамасыз етеді.

Егер трансформаторды сыртқы ортада орналастыру керек болса, IP23 рейтингінің корпусы қолданылады. IP20 қорғауынан тышкары, ол вертикальді бұрышқа қарай 60°-ге дейін жұлдыздық су титрлерін тастайды. Бірақ, IP23 корпусы трансформатордың жылуу қабілетін азайтады, сондықтан осы түрдегі корпус таңдау кезінде оның жұмыс қабілетін қысуға көңіл бөлу керек.

7. Кұрғақ түрдегі трансформаторлардың салқындату әдістері

Кұрғақ түрдегі трансформаторлар екі салқындату әдісін қолданады: табиғи ауа салқындату (AN) және мәжбүрлі ауа салқындату (AF).

Табиғи ауа салқындату режимінде трансформатор белгіленген қуатында ұзақ уақыт бойы үздіксіз жұмыс істеуі мүмкін.

Мәжбүрлі ауа салқындату режимінде трансформатордың шығыс қуаты 50%-ға дейін арта алады, бұл периодтық асыра жүктеме немесе авариялық асыра жүктеме жағдайлары үшін тиімді. Дегенмен, асыра жүктеме кезінде жүктеме шығындары мен кедергілік кернеу айтарлықтай өседі, нәтижесінде экономикалық тиімсіз жұмыс істеу пайда болады; сондықтан ұзақ мерзімді үздіксіз асыра жүктемеде жұмыс істеуден қашу керек.

8. Кұрғақ түрдегі трансформаторларға арналған сынақ түрлері

• Орамалардың тұрақты ток кедергісін өлшеу:
  Ішкі өткізгіштердің пісіру сапасын, реттеуіштер мен жетектердің контактілік жағдайын, фазалық кедергілердің тепе-теңдігін тексереді. Әдетте, желілік кедергілердің тепе-теңсіздігі 2%-дан аспауы керек, ал фазалық кедергілердің тепе-теңсіздігі 4%-дан аспауы керек. Тұрақты ток кедергісінің аса көп тепе-теңсіздігі үш фаза арасында циркуляциялық токтарды туғызады, циркуляциялық ток шығындарын арттырады және трансформатордың қызып кетуі сияқты қажет емес әсерлерге әкеледі.

• Барлық реттеуіш орамдардағы кернеу қатынасын тексеру:
  Орам сандарының дұрыстығын және барлық реттеуіш орамдардың дұрыс қосылғанын тексереді. Жоғары кернеулі жағына (және оның әртүрлі реттеуіш орамдарына) 1000 В берілгенде, төменгі кернеулі жағында трансформатордың шамамен 400 В шығаратынын тексеру керек.

• Үш фазалы орамалардың жалғану тобы мен полярлығын тексеру.

• Жүрекшелі изоляцияланған бекітпелер мен жүрекшенің өзінің изоляциялық кедергісін өлшеу.

• Орамалардың изоляциялық кедергісін өлшеу:
  Жоғары кернеулі, төмен кернеулі орамалар арасындағы және жер арасындағы изоляция деңгейін бағалайды. Әдетте, 2500 В мегаомметр қолданылады және өлшенген изоляциялық кедергі мәндері (ЖК – ТК, ЖК – жер, ТК – жер) белгіленген стандарттық мәндерден асып кетуі керек.

• Орамалардың айнымалы токпен электр берілуіне шыдайтындығын сынау:
  ЖК, ТК және жер арасындағы негізгі изоляцияның беріктігін диэлектрик беріктігі сынағы арқылы бағалайды. Бұл сынақ өндіру кезінде пайда болған жергілікті ақауларды анықтауда шешуші маңызға ие. Кұрғақ түрдегі трансформаторлар үшін типтік сынақ кернеулері мынадай: 10 кВ орамасы үшін 35 кВ, ал 0,4 кВ орамасы үшін 3 кВ, әрқайсысы 1 минут бойы үзіліссіз беріледі және пробой болмауы тиіс.

• Трансформатордың барлық жағындағы қорғаныс құрылғыларының қосылу және байланыстыру сынақтары:
  Қорғаныс релесінің жұмысының сенімділігін тексереді және қосқыш құрылғылардың бүтін және ақаусыз екенін растайды.

9. Импульсті қосу (инrush) сынағы

(1) Трансформатордың түйіспе жүктемесін өшіргенде, қосу кезінде пайда болатын артық кернеу пайда болуы мүмкін. Нейтралы топырақталмаған немесе доғаны өшіру катушкасы арқылы топырақталған электр жүйелерінде артық кернеудің шамасы фазалық кернеудің 4–4,5 есе дейін жетуі мүмкін; тікелей топырақталған нейтралы бар жүйелерде ол фазалық кернеудің 3 есесіне дейін жетуі мүмкін. Трансформатордың изоляциясы толық кернеуге немесе қосу кезіндегі артық кернеуге шыдай алатынын тексеру үшін импульсті сынақ қажет.

(2) Түйіспе жүктемесі бар трансформаторды қосу кезінде магниттеу инrush тогы пайда болады, ол номиналды токтың 6–8 есесіне дейін жетуі мүмкін. Инrush тогы бастапқыда тез ыдырайды — әдетте 0,5–1 секунд ішінде номиналды токтың 0,25–0,5 есесіне дейін азаяды, бірақ толық ыдырауы ұзақ уақытты қажет етуі мүмкін, үлкен қуатты трансформаторлар үшін ондаған секундқа дейін. Инrush тогының үлкен электромагниттік күштерінің салдарынан импульсті сынақ трансформатордың механикалық беріктігін бағалау үшін жүргізіледі және инrush тогының бастапқы ыдырау сатысында қорғаныс релелерінің қате жұмыс істеуі мүмкін екенін бағалау үшін қажет.
Әдетте, жаңадан орнатылған трансформаторлар 5 рет импульсті сынақтан өтеді, ал жөнделген трансформаторлар 3 рет импульсті сынақтан өтеді.

10. Түйіспе жүктемесіз сынақ

Түйіспе жүктемесіз сынақтың мақсаты:

• Трансформатордың түйіспе жүктемесіз шығыны мен түйіспе жүктемесіз тогын өлшеу;

• Жүрекшенің құрылымы мен жасалуы техникалық спецификациялар мен стандарттарға сай келетінін тексеру;

• Жергілікті қызу немесе жергілікті изоляцияның нашарлығы сияқты жүрекшедегі ақауларды анықтау.

Сынақ кезінде жоғары кернеулі жағы ашық тұрады, төмен кернеулі жағына номиналды кернеу беріледі. Түйіспе жүктемесіз шығын негізінен жүрекше (темір) шығыны болып табылады.

Түйіспе жүктемесіз сынақ арқылы анықталатын ақаулар:

• Кремнийлі болат пластинкалар арасындағы нашар изоляция;

• Жүрекше пластинкалары арасындағы жергілікті қысқа тұйықталу немесе күйіп кету;

• Жүрекшеден өтетін болттарда, болат байлау жолақтарында, қысқыш тақталарда, жоғарғы якорьда т.б. изоляцияның істен шығуы, қысқа тұйықталуға әкеледі;

• Магниттік тізбектегі кремнийлі болат жапырақтарының шығып қалуы, ығысуы немесе ауа саңылауларының артық болуы;

• Жүрекшенің көп нүктелі топырақталуы;

• Орамалардағы өзара немесе қабат арасындағы қысқа тұйықталу немесе ампер-бұрылулардың тепе-теңдігін бұзатын параллель тармақтардағы тең емес орам сандары;

• Жоғары шығынды, төмен сапалы кремнийлі болат жапырақтардың қолданылуы немесе құрылымдық есептеулердегі қателіктер.

11. Қысқа тұйықталу сынағы

Қысқа тұйықталу сынағы негізінен қысқа тұйықталу шығыны мен импедансты өлшейді. Ол орамалардың құрылымының дұрыстығын тексеру үшін іске қосу кезінде және орамаларды ауыстырғаннан кейін алдыңғы сынақ нәтижелерінен маңызды ауытқуларды тексеру үшін жүргізіледі.

Сынақ үшін қолданылатын электрмен қамтамасыз ету үш фазалы немесе бір фазалы болуы мүмкін, төменгі кернеулі жағы қысқа тұйықталған кезде жоғары кернеулі жағына беріледі. Сынақ кезінде жоғары кернеулі жағының тогы номинал мәніне дейін көтеріледі және төменгі кернеулі жағының тогы номинал токта қалайтындай бақыланады.

12. Құрғақ трансформаторлардың қалыпсыз жағдайларымен жұмыс істеу

12.1 Қалыпсыз трансформатор дыбысы

• Механикалық дыбыс мыналар салдарынан пайда болады:

• Өзекшені бекітетін болттардың босауы;

• Тасымалдау немесе орнату кезінде өзекше бұрыштарының деформациялануы;

• Өзекшенің бөліктерін біріктіретін бөгде заттар;

• Желдеткіштің орнатылу бұрандаларының босауы немесе желдеткіштің ішіндегі бөгде ластану;

• Панельдің тербелісі мен дыбыс тудыратын қораптың орнатылу бұрандаларының босауы;

• Тербеліс пен дыбыс тудыратын төменгі кернеулі шиналардың бекіту бұрандаларының босауы немесе иілгіш қосылыстардың болмауы.

• Ену кернеуінің тым жоғары болуы асартылуды тудырады және ызылдау дыбысы күшейеді.

• Жоғары ретті гармоникадан туындайтын дыбыс: үлгісі тұрақсыз — көлемі өзгеріп, уақытша пайда болады. Негізінен электр пештері, тиристорлы түзеткіштер сияқты гармоника тудыратын құрылғылардың электрмен қамтамасыз ету немесе жүктеме жағынан трансформаторға гармониканы қайтарып беруі арқылы пайда болады.

• Қоршаған ортаның факторлары: кішкентай трансформатор бөлмесі мен жылтыр қабырғалар резонансты «динамик қорап» эффектісін тудырады, бұл қабылданатын дыбысты күшейтеді.

12.2 Қалыпсыз температураны көрсету

• Сенсор температураны көрсететін құрылғының артқы бөлігіндегі розеткаға енгізілмеген — ақау индикаторы жанады;

• Сенсордың ұяшығындағы байланыстың босауы кедергіні арттырады, бұл жоғары температура көрсеткішіне әкеп соғады;

• Бір фазада шексіз температура көрсетілуі сенсордың платиналық кедергі сымында ашық тізбек бар екенін білдіреді;

• Бір фазада қалыпсыз жоғары көрсеткіш платиналық резистор бөлшектеніп (уақытша) тұрғанын көрсетеді.

Трансформатор электромагниттік индукция принципі негізінде жұмыс істейді. Трансформатордың негізгі құрамдас бөліктері орамалар мен өзекшеден тұрады. Жұмыс істеу кезінде орамалар электр тогының жолы болып табылады, ал өзекше магнит ағынының жолы болып табылады. Бірінші орамаға электр энергиясы берілгенде, айнымалы ток өзекшеде айнымалы магнит өрісін туғызады (яғни электр энергиясы магнит өрісінің энергиясына түрленеді). Магниттік байланыс (ағын байланысы) арқасында екінші орамадан өтетін магнит ағыны үздіксіз өзгереді, сәйкесінше екінші орамада электр қозғаушы күш (ЭҚК) индукцияланады. Сыртқы тізбек қосылған кезде электр энергиясы жүктемеге беріледі (яғни магнит өрісінің энергиясы қайтадан электр энергиясына түрленеді). Бұл «электр–магнит–электр» түрлендіру процесі электромагниттік индукция принципі негізінде жүзеге асырылады және осы энергия түрлендіру процесі трансформатордың жұмыс істеу принципін құрайды.