Трехфазный силовой трансформатор

Трехфазный трансформатор – аппарат, используемый для повышения/понижения трехфазного напряжения до требуемых значений. Такая трансформация необходима для эффективной транспортировки электроэнергии к месту назначения. Три пары обмоток монтируют на едином трехстержневом магнитопроводе (одна обмотка на одном стержне), что обеспечивает компактные габариты и оптимизированную массу аппарата. Обмотки могут соединяться «треугольником» или «звездой». Такое электрооборудование востребовано в электросетях мощностью до 60 кВА.

Функциональное назначение трехфазного трансформатора

Предназначение трехфазного трансформатора – преобразовать характеристики электротока таким образом, чтобы при его передаче на дальние дистанции нагрев электропроводов был минимальным, а затем обеспечить параметры, удобные для раздачи тока потребителям. Для передачи тока на удаленные объекты снижают его силу и повышают напряжение до 6-500 кВА, а перед раздачей потребителям – доводят напряжение до 380 В.

Устройство трехфазного трансформатора

В конструкцию этого электрооборудования входят:

• Магнитопровод. Выполняет две функции – служит опорой для фиксации частей аппарата и получения магнитного потока. Конструктивные исполнения – стержневое, броневое, бронестержневое. Стержни набирают из листов электротехнической стали, которые перед сборкой покрывают лаковыми составами для снижения вихревых токов и потерь при перемагничивании.
• Обмотки. В каждой фазе имеются две обмотки – понижающая и повышающая. Способы их соединения между собой – «звездой» или «треугольником». Напряжение в таком аппарате бывает двух типов – линейное (между началами фаз) и фазное (между началом и концом фазы). При соединении «звездой» линейное напряжение равно фазному, умноженному на коэффициент 1,73, «треугольником» – линейное напряжение равно фазному. Первый вариант востребован при высоких напряжениях, второй – при значительных токах.
• Вводы и выводы – используются для подключения к линиям электропередач. Ввод предназначен для соединения с первичной обмоткой, вывод – со вторичной.

Принцип действия

Порядок функционирования трехфазных трансформаторов:

• Первичная обмотка подключается в сеть переменного тока.
• В сердечнике магнитопровода инициируется магнитный поток, охватывающий обмотки всех фаз. В каждом из витков имеется ЭДС, равная для всех витков по силе и направлению.
• Если в первичной обмотке число витков превышает число витков во вторичной обмотке, то трансформатор работает как повышающий, и наоборот.

Силовые трансформаторы могут иметь воздушное или масляное охлаждение. Модели первого типа называют сухими, второго – масляными. Воздушное охлаждение подходит только для маломощных аппаратов, масляное – для высокомощных. Масло выполняет две функции – охлаждающую и изоляционную.

Конструктивные и эксплуатационные особенности сухих силовых трансформаторов

В аппаратах сухого типа тепло отводится воздушной струей. Их мощность не превышает 4 тыс. кВА, а напряжение – 35 кВ. Применяются на предприятиях металлургической, нефтегазовой индустрии, машиностроении и энергетике.

Преимущества такого технического решения:

• Возможность эксплуатации в помещениях любого функционального назначения, в которых работают люди и находится оборудование. Для безопасного использования сухих трансформаторов необходимо организовать эффективную вентсистему, установить ограду и обеспечить наличие средств контроля.
• Взрывобезопасность, благодаря отсутствию жидких диэлектриков.
• Экологическая безопасность – масляные испарения отсутствуют. Такое электрооборудование можно устанавливать поблизости от административных, учебных, дошкольных учреждений.
•  В современных моделях – компактные габариты и умеренная масса.

Минусы сухих аппаратов:

• Повышенные требования к условиям окружающей среды – температуре, влажности, сейсмическим воздействиям.
• Ограничения по мощности и значению напряжения.
• Возможность трещинообразования в обмотках. Микротрещины постепенно увеличиваются и могут стать причиной выхода аппарата из строя и даже возгорания.

Преимущества и недостатки масляных трансформаторов

Масляные аппараты обладают рядом эксплуатационных преимуществ, по сравнению с воздушными моделями, но они более опасны в эксплуатации. Повысить безопасность их использования позволил отказ от софтолового масла, но даже после этого риски возгорания сохранились.

Плюсы использования масляных трехфазных трансформаторов:

• невысокие требования к условиям окружающей среды;
• традиционная конструкция, облегчающая проведение работ по обслуживанию и ремонту;
• отсутствие замыканий между витками и слоями благодаря теплопроводности масляной среды;
• отсутствие образования микротрещин в обмотках;
• возможность изготовления высокомощных моделей, способных обеспечивать значительное напряжение.

Минусы:

• относительная опасность эксплуатации;
• необходимость в спецобслуживании и мониторинге параметров;
• относительно высокие эксплуатационные расходы;
• сложность перевозки агрегата на место назначения.

При выборе подходящего типа трехфазного трансформатора учитывают: конкретные условия эксплуатации, требования стандартной документации, рекомендации завода-изготовителя.