воскресенье, 19 августа 2012 г.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СХЕМА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТРАНСФОРМАТОРА

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СХЕМА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТРАНСФОРМАТОРА
Электромагнитная схема однофазного двухобмоточного трансформатора состоит из двух обмоток (рис. 1), размещенных на замкнутом магнитопроводе, выполненном из ферромагнитного материала. Применение ферромагнитного магнитопровода позволяет усилить электромагнитную связь между обмотками, т. е. уменьшить магнитное сопротивление контура, по которому проходит магнитный поток машины.
Первичную обмотку 1 подключают к источнику переменного тока — электрической сети с напряжением u1 К вторичной обмотке 2 присоединяют сопротивление нагрузки ZM.
Обмотку более высокого напряжения называют обмоткой высшего напряжения (ВН), а низкого напряжения (НН). Начала и концы обмотки ВН обозначают буквами А и X; обмотки НН — буквами а их.
clip_image002
Рис. 1. Электромагнитная система однофазного трансформатора: 1, 2 - первичная и вторичная обмотки; 3-магнитопровод
Принцип действия. При подключении к сети в первичной обмотке .возникает переменный ток i1 который создает переменный магнитный поток Ф, замыкающийся по магнитопроводу. Поток Ф индуцирует в обеих обмотках переменные ЭДС — е1 и е2, пропорциональные, согласно закону электромагнитной индукции, числами витков wl и w2 соответствующей обмотки и скорости изменения потока d<b\dt. Таким образом, мгновенные значения ЭДС, индуцированные в каждой обмотке, eY= — и^Ф/Л; е2= —w2dé/dt.
Отношение мгновенных и действующих ЭДС в обмотках определяются выражением
El/E2 = e1/e2 = w1/w2.
Если пренебречь падениями напряжения в обмотках трансформатора, которые обычно не превышают 3...5% от номинальных значений напряжений UY и U2, и считать E^tüUi и E2kU2, то получим
clip_image004
Следовательно, подбирая соответствующим образом числа витков обмоток, при заданном напряжении U1 можно получить желаемое напряжение U2. Если необходимо повысить вторичное напряжение, то число витков и>2 берут больше числа Wy, такой трансформатор называют повышающим. Если требуется уменьшить напряжение U2, то число витков и>2 берут меньшим wl, такой трансформатор называют понижающим.
Коэффициент трансформации. Отношение ЭДС Еш обмотки высшего напряжения к ЭДС EiUl обмотки низшего напряжения (или отношение их чисел витков) называют коэффициентом трансформации'.
clip_image006
Коэффициент k всегда больше единицы.
В системах передачи и распределения энергии в ряде случаев применяют трехобмоточные трансформаторы, а в устройствах радиоэлектроники и автоматики — многообмоточные трансформаторы. В таких трансформаторах на магнитопроводе размещают три или более изолированных друг от друга обмоток, что позволяет при питании одной из обмоток получать два или более различных напряжений (U2, Uз, UA и т. д.) для электроснабжения двух или большего числа групп потребителей. В трехобмоточных силовых трансформаторах различают обмотки высшего, низшего и среднего (СН) напряжений.
В трансформаторе преобразуются только напряжения и токи. Мощность остается приблизительно постоянной (она несколько уменьшается из-за внутренних потерь энергии в трансформаторе). Следовательно,
I1/I2=U2IU1=W2/W1.
При увеличении вторичного напряжения трансформатора в к раз по сравнению с первичным ток /2 во вторичной обмотке соответственно уменьшается в к раз.
Трансформатор может работать только в цепях переменного тока. Если первичную обмотку трансформатора подключить к источнику постоянного тока, то в его магнитопро- воде образуется магнитный поток, постоянный во времени по величине и направлению. Поэтому в первичной и вторичной обмотках в установившемся режиме не индуцируются ЭДС, а следовательно, не передается электрическая энергия из первичной цепи во вторичную. Такой режим опасен для трансформатора, так как из-за отсутствия ЭДС Е1 в первичной обмотке ток I1 = U1/R1 весьма большой.
Важным свойством трансформатора, используемым в устройствах автоматики и радиоэлектроники, является способность его преобразовывать нагрузочное сопротивление. Если к источнику переменного тока подключить сопротивление R через трансформатор с коэффициентом трансформации к, то для цепи источника
R' = P1/ll*P2/Il*llRIIlKk2R,
где Р1—мощность, потребляемая трансформатором от источника переменного тока, Вт; P2 = IlR&P1—мощность, потребляемая сопротивлением R от трансформатора.
Таким образом, трансформатор изменяет значение сопротивления R в к2 раз. Это свойство широко используют при разработке различных электрических схем для' согласования сопротивлений нагрузки с внутренним сопротивлением источников электрической энергии.
УСТРОЙСТВО ТРАНСФОРМАТОРОВ
Основные конструктивные элементы трансформатора — магнитная система, обмотки, система изоляции, вводы.

Магнитная система. В зависимости от конфигурации магнитной системы трансформаторы подразделяют на стержневые (рис. 2, а), броневые (рис. 2, б) и тороидальные (рис. 2, в). Стержнем называют часть магнитопровода, на которой размещают обмотки. Ярмом называют часть магнитопровода, на которой обмотки отсутствуют. Трансформаторы большой и средней мощности обычно выполняют стержневыми. Они имеют лучшие условия охлаждения и меньшую массу, чем броневые.
clip_image008
Рис. 2. Основные типы однофазных трансформаторов: стержневой (а); броневой (б); тороидальный (в); 1—ярмо; 2— стержень; 3—обмотки; 4—тороидальный магнитопровод
Для уменьшения потерь от вихревых токов магнитопроводы трансформаторов (рис. 3) собирают из изолированных листов электротехнической стали толщиной 0,28...0,5 мм при частоте 50 Гц. Обычно применяют анизотропную холоднокатаную сталь с ребровой структурой (марки 3412—3416) и содержанием кремния 2,8...3,8%. Магнитные свойства этой стали резко улучшаются при совпадении направлений магнитного потока и прокатки: потери в стали на перемагничивание уменьшаются в 2...3 раза, а магнитная проницаемость и индукция насыщения возрастают. Однако использование холоднокатаной стали усложняет конструкцию и технологию изготовления магнитопроводов, так как при этом требуется исключить прохождение магнитного потока поперек
направления прокатки или по крайней мере уменьшить длину участков, на которых это явление возникает.
clip_image010
Рис. 3. Магнитная система силового
трансформатора: общий вид (а); сборка магнитопровода (б); I—стержень; 2—ярмо; 3—опорные балки; 4 — стяжные шпильки; 5 и 7—листы край­него и среднего стержней; 6—листы верхне­го ярма
По способу сборки различают стыковые и шихтованные магнитопроводы. В стыковых магнитопроводах стержни и ярма собирают и скрепляют раздельно, затем устанавливают встык и соединяют между собой. В месте стыка во избежание замыкания листов устанавливают изоляционные прокладки.
clip_image012
Рис. 4. Расположение листов в двух смежных слоях магнитопровода силового трехфазного трансформатора: 1, 3, 5-й и другие слои (а, в); 2, 4, 6 и другие слои (б, г); 1—листы крайних стержней; 2—листы среднего стержня; 3, 4, 5—листы верхнего и нижнего
ярм

В шихтованных магнитопроводах ярма и стержни собирают как цельную конструкцию с взаимным перекрытием отдельных слоев в месте стыка («впереплет»). Каждый слой состоит из двух-трех листов. При сборке магнитопровода листы в двух смежных слоях располагают так, что листы каждого последующего слоя перекрывают стык в листах предыдущего слоя, существенно уменьшая магнитное сопротивление в месте сочленения (рис. 4, а, б). После сборки магнитопровода листы верхнего ярма вынимают, на стержни устанавливают катушки и ярмо снова ставят на место (см. рис. 3, б). Шихтованные магнитопроводы имеют значительно меньшее магнитное сопротивление, чем стыковые; поэтому последние применяют сейчас только в микротрансформаторах.
При изготовлении магнитопроводов из холоднокатаной текстурованной стали листы в местах сочленения крайних стержней с ярмами скашивают примерно на 45° (рис. 4, в, г). Скос листов позволяет уменьшить магнитное сопротивление магнитопровода и потери мощности в нем, так как при прямоугольной форме листов в местах поворота магнитного потока на 90° возникают добавочные потери из-за несовпадения направлений индукционных линий и прокатки стали. Сборка магнитопроводов из листов с косым стыком весьма трудоемка, так как в целях перекрытия стыков листов при шихтовке приходится смещать их по длине. Поэтому в силовых трансформаторах широко применяют комбинированный способ шихтовки, при котором стыки листов ярма со средним стержнем (рис. 4, в, г) делают прямыми, а с крайними стержнями—косыми или первый слой листов выполняют с косыми стыками, а второй—с прямыми.
Стержни магнитопровода в силовых трансформаторах сравнительно небольшой мощности имеют прямоугольное или крестовидное сечение (рис. 5, а, б), а в более мощных—ступенчатое, по форме приближающееся к кругу (рис. 5, в) (их собирают из листов различной ширины).
clip_image014
Рис. 5. Формы течения стержней силовых трансформаторов: 1 — пакет листов; 2—продольные каналы; 3—поперечный канал
Такая форма обеспечивает получение требуемого поперечного сечения стержня при минимальном диаметре, что позволяет уменьшить длину витков обмоток, а следовательно, и расход обмоточных проводов. При большом сечении стержней их собирают из отдельных стальных пакетов, между которыми располагают продольные каналы шириной 5...6 мм, а в некоторых конструкциях и поперечный канал (рис. 5, г) для циркуляции охлаждающей жидкости.
Стяжку листов стержней (опрессовку стержней) в силовых трансформаторах сравнительно небольшой мощности осуществляют с помощью деревянных или пластмассовых планок и стержней, устанавливаемых между стальным стержнем и жестким изоляционным цилиндром, на котором намотана обмотка НН (рис. 6, а).
В более мощных трансформаторах с магнитопроводами из холоднокатаной анизотропной стали стержни стягивают бандажами из стеклоленты или стальной ленты (рис. 6, б). Чтобы стальные бандажи не образовали короткозамкнутых витков, их разрезают и стягивают с помощью изоляционных пряжек. Для получения равномерного сжатия стальных листов перед наложением бандажей стержень опрессовывают на сборочном стенде. Опрессовка стержней обеспечивает необходимую жесткость конструкции магнитопровода и предотвращает повышенную вибрацию его листов, сопровождающуюся шумом.
clip_image016
Рис. 6. Способы прессовки стержней: 1—шихтованный стержень; 2—деревянная планка; 3 — изоляционный цилиндр катушки; 4—деревянный стержень; 5—бандаж из стеклоленты; 6—изоляционная трубка; 7—стальная шпилька
Имеются также конструкции магнитопроводов, в которых стержни стягивают стальными шпильками, изолированными относительно стержней трубками из изоляционного материала (рис. 6, в). Такой способ опрессовки при холоднокатаной стали недопустим, так как магнитные силовые линии огибают отверстия, пробитые в стальных листах для шпилек, и, следовательно, отклоняются от направления проката стали.
Ярма, соединяющие стержни, выполняют обычно прямоугольного, Т-образного или ступенчатого сечения на 2...5% больше сечения стержней. Это уменьшает индукцию в стали ярма и потери мощности в ней. Ярма стягивают с помощью деревянных или стальных опорных балок, бандажей из стеклоленты или стальной ленты, или посредством шпилек.
Магнитопровод вместе с опорными балками и другими прессующими деталями образует остов трансформатора. При работе силовых трансформаторов магнитопровод и другие стальные части находятся в сильном электрическом поле, вследствие чего они могут приобрести электрический заряд. Чтобы избежать этого, остов заземляют с помощью медных лент.
Обмотка. В современных трансформаторах первичную и вторичную обмотки стремятся расположить для лучшей магнитной связи как можно ближе друг к другу. При этом на каждом стержне магнитопровода размещают обе обмотки либо концентрически — одну поверх другой, либо в виде нескольких дисковых катушек, чередующихся по высоте стержня. В первом случае обмотки называют концентрическими, во втором — чередующимися. В силовых трансформаторах обычно применяют концентрические обмотки, причем ближе к стержням располагают обмотку НН, требующую меньшей изоляции относительно остова трансформатора, а снаружи - обмотку ВН (рис.7, а).
clip_image018
Рис. 7. Расположение обмоток на стержнях
в трансформаторах: 1—стержень; 2—обмотка ВН; 3 — обмотка НН; 4, 5—группа катушек

В некоторых случаях для уменьшения индуктивного сопротивления рассеяния обмоток применяют двойные концентрические (расщепленные) обмотки (рис. 7, б), в которых обмотку НН делят на две части с одинаковым числом витков. Аналогично можно выполнить и обмотку ВН. При чередующихся обмотках (рис. 7, в) всю обмотку подразделяют на симметричные группы, состоящие из одной или нескольких катушек ВН и расположенных по обе стороны от них двух или нескольких катушек НН. Чередующиеся обмотки применяют редко и в основном для специальных трансформаторов.
Обмотки трансформаторов изготовляют из медных или алюминиевых проводов. При использовании алюминия поперечное сечение провода берется примерно на 70% больше, чем при использовании меди из-за большего удельного электрического сопротивления алюминия. В связи с этим габариты и масса трансформаторов с алюминиевыми обмотками больше, чем у трансформаторов с медными обмотками. При сравнительно небольших мощностях и токах обмотки выполняют из изолированного провода круглого сечения, при больших мощностях и токах применяют провода Прямоугольного сечения. В ряде случаев обмотки наматывает из нескольких параллельных проводов.
Изоляция силовых трансформаторов. В трансформаторах изоляцию обмоток подразделяют на главную—изоляцию их от Магнитопровода и между собой (обмоток НН от ВН) И продольную - изоляцию между витками, слоями и катушками каждой обмотки. Имеется также изоляция отводов от обмоток, переключателей и выводов. Изоляция обмоток трансформатора от заземленных частей и друг от друга определяется в основном электрической прочностью при частоте 50 Гц. Она обеспечивается соответствующим выбором величины изоляционных промежутков, которые в масляных трансформаторах одновременно выполняют роль охлаждающих каналов.
Чтобы предотвратить пробой изоляции при воздействии на обмотку импульсных перенапряжений в высоковольтных Трансформаторах, между обмотками дополнительно ставят жесткие бумажно-бакелитовые цилиндры или мягкие цилиндры из электроизоляционного картона. При этом (во избежание электрического разряда по поверхности изоляционных цилиндров) они должны иметь по высоте большие размеры, чем обмотки (рис. 2.8). Между обмотками высшего напряжения различных фаз устанавливают межфазную изоляционную перегородку. Изоляционное расстояние обмоток от ярма обеспечивают шайбами и прокладками из электроизоляционного картона. Между концевой изоляцией обмотки и ярмовыми балками магнитопровода в некоторых трансформаторах устанавливают металлические разрезные или неметаллические прессующие кольца.
В трансформаторах напряжением 35 кВ для защиты от атмосферных перенапряжений две начальные и две конечные катушки обмотки высшего напряжения выполняют с усиленной изоляцией. Такая изоляция ухудшает условия охлаждения начальных и конечных катушек, поэтому их выполняют из провода большего поперечного сечения.
clip_image020
Рис. 8. Конструкция главной изоляции трансформаторов
класса напряжения 110 кВ (а) и 35 кВ (б): 1—стержень магнитопровода; 2 — изоляционные цилиндры; 3 — ярмо; 4 — прессующее кольцо; 5 — емкостные кольца; 6 — изоляционные угловые шайбы; 7—изоляционная шайба; 8— изоляционные прокладки; 9—междуфазная перегородка; ВН и НН—обмотка высшего и низшего напряжений; РО — регулировочная обмотка

В трансформаторах напряжением 110 кВ и выше для уменьшения напряжения на концевых катушках обмотки высшего напряжения и выравнивания электрического поля у концов обмотки применяют емкостную компенсацию в виде экранирующих витков и емкостных колец (рис. 2.9), которые служат электрическими экранами.
clip_image022
Рис. 9. Установка емкостного кольца и экранирующих витков на обмотке:
1 — емкостное кольцо; 2—дисковые входные катушки с дополнительной изоляцией; 3 — изоляционные прокладки; 4—экранирующие витки; 5—изоляционные полосы; 6—выступы удлиненных прокладок; 7— опорный изоляционный сегмент; 8— непрерывная обмотка

Изоляция между катушками, слоями и витками (продольная изоляция) обеспечивает электрическую прочность обмотки при частоте 50 Гц и при воздействии импульсных перенапряжений. Обычно межкатушечную изоляцию осуществляют радиальными масляными каналами, простыми и угловыми шайбами из электроизоляционного картона. В качестве межслойной изоляции обычно применяют несколько слоев кабельной бумаги, электроизоляционный картон или лакоткань. Изоляцию между витками обеспечивают в основном собственной изоляцией обмоточного провода.
В трансформаторах с воздушным охлаждением изоляцию выполняют, как и во вращающихся электрических машинах, посредством Изоляционных пленок И пропиточных лаков. Высокая стоимость Изоляционных материалов и трудоемкость выполнения изоляции повышают общую стоимость трансформаторов по сравнению с масляными.
Вводы трансформатора. Для вывода наружу концов от обмоток в трансформаторах, охлаждаемых маслом или негорючим жидким диэлектриком, используют проходные фарфоровые изоляторы, размещаемые на крышке или на стенке бака. Проходной изолятор вместе с токоведущим стержнем и крепежными деталями называют вводом.
Вводы трансформаторов, устанавливаемых внутри помещений, имеют гладкую наружную поверхность (рис. 10, а), а вводы трансформаторов, предназначенных для наружной установки, снабжают ребрами (рис. 10, б), число которых зависит от напряжения соответствующей обмотки трансформатора.
При наличии ребер увеличивается расстояние между Токоведущим стержнем и корпусом по поверхности изолятора и уменьшается вероятность поверхностного разряда во время дождя, при попадании на изолятор листьев и т. п. Крепление ввода к крышке бака и токоведущего стержня в изоляторе должно быть прочным, а применяемые уплотнения — маслостойкими.
clip_image024
Рис. 10. Вводы трансформаторов: для внутренней установки (а); для наружной установки (б); маслонаполненные для напряжения 110 кВ (в); 1—токоведущий стержень; 2—колпак; 3—фарфоровый изолятор; 4 — металлический фланец; 5—маслорасширитель с масляным затвором; 6—верхняя фарфоровая покрышка; 7—соединительная чугунная втулка; 8—нижняя фарфоровая покрышка; 9—алюминиевый экран
При напряжениях свыше 110 кВ вводы часто выполняют составными—из двух фарфоровых изоляторов (рис.10, в). Внутри такой ввод заполняют маслом, не сообщающимся с маслом, находящимся в баке трансформатора. Токоведущий кабель проходит внутри металлической трубы, которую изолируют кабельной бумагой или бумажно-бакелитовыми цилиндрами с установленными в них металлическими обкладками из фольги (для выравнивания электрического поля).
ОХЛАЖДЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Конструктивное выполнение трансформатора определяется в значительной мере способом его охлаждения, который зависит от номинальной мощности. При увеличении мощности трансформатора необходимо увеличивать и интенсивность его охлаждения. В силовых трансформаторах для отвода теплоты от обмоток и магнитопровода применяют следующие способы охлаждения: воздушное, масляное и посредством негорючего жидкого диэлектрика. Каждый вид охлаждения имеет соответствующее условное обозначение.
Трансформаторы с воздушным охлаждением (сухие трансформаторы). При естественном воздушном охлаждении магнитопровод, обмотки и другие части трансформатора имеют
непосредственно соприкосновение с окружающим воздухом, поэтому охлаждение их происходит путем конвекции воздуха и излучения. Сухие трансформаторы (рис. 11) устанавливают внутри помещений (в зданиях, производственных цехах и пр.), при этом главным требованием является обеспечение пожарной безопасности. В эксплуатации они удобнее масляных, так как исключают необходимость периодической очистки и смены масла. Отметим, что воздух обладает меньшей электрической прочностью, чем
clip_image026
Рис. 11. Сухой трансформатор мощностью
320 кВ • А без кожуха: 1 — вертикальные стяжные шпильки; 2—обмотки ВН; 3—фарфоровые подкладки для прессовки обмоток; 4—стальное прессующее кольцо; 5— опорные изоляторы отводов ВН; б— отводы ВН; 7—фарфоровые подкладки для крепления отводов НН; 8— панель зажимов ВН

трансформаторное масло, поэтому в сухих трансформаторах все изоляционные промежутки и вентиляционные каналы делают большими, чем g масляных. Из-за меньшей теплопроводности воздуха по сравнению с маслом электромагнитные нагрузки активных Материалов в сухих трансформаторах меньше, чем в масляных, что приводит к увеличению сечения проводов обмотки И магнитопровода. Как следствие этого, масса активных Частей (обмоток и магнитопровода) сухих трансформаторов больше, чем масляных. В настоящее время сухие трансформаторы имеют мощности до 10 MB А и напряжения обмотки ВН до 35 кВ. Их устанавливают только в сухих закрытых помещениях с относительной влажностью воздуха до 80% во избежание чрезмерного увлажнения обмоток.
Сухие трансформаторы с естественным воздушным охлаждением могут иметь открытое (С), защищенное (СЗ) или герметизированное (СГ) исполнение. Трансформаторы тина СЗ закрывают защитным кожухом с отверстиями, а типа СГ—герметическим кожухом. Для повышения интенсивности охлаждения применяют обдув обмоток и магнитопровода потоком воздуха от вентилятора. Сухие трансформаторы с воздушным дутьем условно обозначают СД.
Трансформаторы малой мощности выполняют, как правило, с охлаждением типа С. В некоторых случаях их помещают в корпус, залитый термореактивными компаундами на основе эпоксидных смол или других подобных материалов. Такие компаунды обладают высокими электроизоляционными и влагозащитными свойствами. После затвердевания они не расплавляются при повышенных температурах и обеспечивают надежную защиту трансформатора от механических и атмосферных воздействий.
clip_image028
Рис. 12. Устройство трехфазного масляного трансформатора средней
мощности: 1 — термометр; 2—выводы обмотки ВН; 3— выводы обмотки НН; 4, б — пробки для заливки масла; 5—указатель уровня масла; 7—расширитель; 8— магнитопровод; 9— обмотка НН; 10—обмотка ВН; И— пробка для спуска масла; 12 — бак для масла; 13—трубы для охлаждения масла

Трансформаторы с масляным охлаждением. В трансформаторах с естественным масляным охлаждением (М) магнитопровод с обмотками погружают в бак, наполненный тщательно очищенным минеральным (трансформаторным) маслом (рис. 12). Трансформаторное масло обладает более высокой теплопроводностью, чем воздух, и хорошо отводит теплоту от обмоток и магнитопровода трансформатора к стенкам бака, имеющего большую площадь охлаждения, чем трансформатор. Погружение трансформатора в бак со специальным маслом обеспечивает также повышение электрической прочности изоляции его обмоток и предотвращает ее увлажнение и потерю изоляционных свойств под влиянием атмосферных воздействий. При правильной эксплуатации масляных трансформаторов, когда температура изоляции в наиболее нагретом месте не превышает 105°С, трансформатор может служить 20... 25 лет. Повышение температуры на 8°С приводит к сокращению срока службы трансформатора примерно в 2 раза.
В трансформаторах мощностью 20 ...30 кВА выделяется сравнительно небольшое количество теплоты, поэтому их баки имеют гладкие стенки. У более мощных трансформаторов (20... 1800 кВ • А) поверхность охлаждения бака искусственно увеличивают, применяя ребристые или волнистые стенки либо окружая бак системой труб, в которых масло циркулирует за счет конвекции. Для повышения интенсивности охлаждения в трансформаторах мощностью более 1800 кВ • А к баку пристраивают навесные или отдельно установленные трубчатые теплообменники (радиаторы), которые с помощью патрубков с фланцами сообщаются с внутренней полостью бака (рис. 12). В радиаторе происходит усиленная циркуляция масла и интенсивное охлаждение. Масляные трансформаторы типа M применяют для мощностей 10... 10000 кВ • А.
Трансформаторы мощностью 10000... 63000 кВ-А выполняют обычно с дутьем (тип Д). В этом случае теплоотдача с поверхности радиаторов форсируется путем обдува их вентиляторами. Каждый радиатор обдувается двумя вентиляторами, при этом теплоотдача увеличивается в 1,5... 1,6 раза. В трансформаторах с охлаждением типа ДЦ масло насосом откачивается из бака и прогоняется через навесные или отдельно установленные теплообменники (охладители), обдуваемые воздухом. Охлаждение с принудительной циркуляцией масла применяют при мощностях 16000...250000 кВ-А и выше. При использовании масляно- водяного охлаждения нагретое масло проходит через теплообменники, охлаждаемые водой. Циркуляция масла осуществляется за счет естественной конвекции (при охлаждении типа MB) или же с помощью насоса (при охлаждении типа Ц).
Трансформаторы, охлаждаемые негорючим жидким диэлектриком. Трансформаторы с охлаждением типов H и НД выполняют с герметизированным баком, заполненным негорючим жидким диэлектриком. Обычно применяют синтетические изоляционные материалы — совтол и др., которые имеют примерно такие же электроизоляционные свойства и теплопроводность, как и трансформаторное масло. Трансформаторы с охлаждением типов H и НД пожаробезопасны И могут устанавливаться в закрытых помещениях. Их выпускают мощностью 160... 2500 кВ • А при напряжении 6 и 10 кВ.
Защита масла от соприкосновения с атмосферным воздухом. Во время работы масло в трансформаторе нагревается И расширяется. При уменьшении нагрузки оно, охлаждаясь, Возвращается к первоначальному объему. Поэтому масляные Трансформаторы мощностью 25 кВ • А и выше имеют небольшой дополнительный бак-расширитель (рис. 12), соединенный с внутренней полостью основного бака. При нагревании Трансформатора изменяется объем масла, находящегося £ расширителе. Объем его составляет около 10% от объема Масла в баке. Применение расширителя позволяет значительно сократить поверхность соприкосновения масла с воздухом, что уменьшает его загрязнение и увлажнение. Расширители имеют воздухоосушитель, заполненный сорбентом — веществом, поглощающим влагу из воздуха, поступающего В расширитель. При мощности 160 кВ • А и выше на них устанавливают также термосифонный фильтр для непрерывного обезвоживания и очистки масла. Для более надежного предохранения от окисления трансформаторы большой мощности выполняют герметизированными с полной изоляцией масла, находящегося в расширителе, от атмосферного воздуха. Это осуществляется с помощью подушки, образующейся из инертного газа (азота) и расположенной между поверхностью масла и гибкой растягивающейся мембраной — азотная защита. Трансформаторы с азотной защитой можно выполнять также и без расширителя.
Защита трансформатора от аварий. Для защиты от возможных аварий трансформаторы мощностью более 1000 кВ • А имеют специальные газовые реле, установленные в трубопроводе между основным баком и расширителем. При значительном выделении взрывоопасных газов, возникающих в результате разложения масла, реле автоматически выключает трансформатор, предупреждая развитие аварии. В этих трансформаторах устанавливают также выхлопную трубу, закрытую стеклянной мембраной. При внезапном повышении внутреннего давления образовавшиеся газы выдавливают мембрану и выходят в атмосферу, предотвращая деформацию бака.
Чтобы предотвратить появление высокого потенциала на обмотке НН при повреждении изоляции обмотки ВН, в трансформаторах, у которых обмотка НН имеет напряжение до 0,69 кВ, между этой обмоткой и заземленным баком включают пробивной предохранитель, который пробивается при напряжении 1000 В.