Вводы, присоединения кабелей и вторичных цепей к трансформаторам

Комплектующие, радиокомпоненты / Электрика, электроника / Трансформаторы, индуктивности
Administrator
580
14-05-2018, 19:21
0

Для присоединения обмоток трансформатора к электрической сети применяются вводы, которые устанавливаются на крышке трансформатора или стенке бака.
Основными деталями ввода являются токоведущий элемент — металлический стержень, труба, кабель или провод — и фарфоровый изолятор. Изолятор отделяет токоведущую часть от крышки или стенки бака трансформатора и с этой целью вставляется своей нижней частью в отверстие в крышке или стенке бака. Таким образом, вводы, устанавливаемые на трансформаторах общего назначения, имеют наружную часть, соприкасающуюся с окружающим воздухом, и внутреннюю, погруженную в масло. Вводы имеют также вспомогательные детали для крепления их к крышке и присоединения токоведущего элемента к электрической сети.
В трансформаторах для напряжения до 1000 В включительно применяют составные вводы, состоящие из двух (иногда из трех) фарфоровых изоляторов. Внутренняя полость таких вводов не имеет масляного заполнения. Вводы на напряжения от 1000 до 35 000 В имеют один фарфоровый изолятор; внутренняя полость вводов заполнена маслом. Вводы на напряжение 110 кВ и выше имеют две фарфоровые покрышки — верхнюю и нижнюю, скрепленные друг с другом в одно целое при помощи фланца (втулки). Внутренняя полость ввода заполнена маслом.
Вводы на напряжения до 35 кВ включительно бывают внутренней и наружной установки. Вводы внутренней установки применяют на трансформаторах, эксплуатируемых в помещениях или под навесом. Наружная поверхность фарфорового изолятора для такого ввода — гладкая или со слабо выраженными ребрами. Изолятор имеет ребра для того, чтобы нижняя часть поверхности фарфора каждого ребра не смачивалась дождем, этой поверхности придают форму, исключающую задержку на ней капель дождя.
Вводы разработаны и применяются на трансформаторах в соответствии с классом напряжения обмоток трансформатора по ГОСТ 721-77. Конструкция изоляции ввода, его габариты в основном определяются классом напряжения обмотки трансформатора, с которой соединен ввод. Электрическая прочность вводов на напряжения 3 кВ и выше должна соответствовать ГОСТ 1516.1-76 (табл. 1), а также ГОСТ 20690-75.
Диаметр и сечение токоведущего стержня, конструкция присоединительных зажимов и конструкция крепления ввода на крышке зависят от тока, для которого предназначен ввод. Вводы должны иметь достаточную механическую прочность. Конструкция вводов должна быть удобной для ухода в эксплуатации. Этому требованию в большой степени отвечает конструкция съемных вводов.
Таблица 1

Класс напря-жения, кВ	Наибольшее рабочее напряжение, кВ	Испытательные напряжения промышленной частоты 50 Гц, кВ			Импульсные испытательные напряжения, кВ
		одноминутное	при плавном подъеме		полный импульс	срезанный импульс
			в сухом состоянии	под дождем
3 6 10 15 20 35 110 150 220 330 500 750	3,6 7,2 12 17,5 24 40,5 126 172 252 363 525 787	25 32 42 57 68 100 265 340 490 630 800 950	27 36 47 63 75 110 295 375 550 700 900 1050	20 26 34 45 55 85 215 290 425 550 740 900	44 60 80 105 125 195 480 660 950 1200 1600 2100	52 73 100 125 158 240 600 825 1190 1400 1950 2550

Примечание. Испытательные напряжения вводов на напряжения до 1 кВ,
включительно должны соответствовать ГОСТ 13871-68.
Изоляция вводов на напряжение до 35 кВ включительно образуется фарфоровыми изоляторами и воздухом или маслом, находящимся внутри ввода между фарфоровым изолятором и токоведущим стержнем. Чем выше класс напряжения, на которое рассчитан ввод, тем более развита поверхность его фарфорового изолятора за счет увеличения числа ребер и, следовательно, высоты изолятора. При классе напряжения 110 кВ и выше ввод является самостоятельным устройством и имеет более сложную конструкцию изоляции, в которой предусмотрено выравнивание распределения напряжения внутри и снаружи ввода. Выравнивание напряжения внутри ввода осуществляется уравнительными обкладками — цилиндрами из фольги, которые расположены между токоведущим элементом и заземленным фланцем и образуют ряд последовательно включенных конденсаторов. Для увеличения электрической прочности внутренней изоляции в масляном промежутке между токоведущим элементом и заземленным фланцем помещают барьеры, выполненные из бумажно-бакелитовых цилиндров.
На трансформаторы, предназначенные для работы в местах с повышенным загрязнением атмосферы, устанавливают вводы с увеличенной длиной пути утечки по поверхности изолятора. В этом случае для вводов на напряжение 35 кВ старой конструкции на верхний торец изолятора устанавливают фарфоровую надставку, тем самым увеличивая поверхность изолятора.

Таблица 2

Класс напряжения, кВ	Наибольшее рабочее напряжение, кВ	Для трансформаторов, устанавливаемых в системах	Длина пути утечки, см, для исполнений нормального \|усиленного
3	3,6	С изолированной нейтралью	6	9
6	7.2		12	18
10	12		20	30
20	24		40	60
35	40,5		70	105
110	126	С заземленной нейтралью	190	280
150	172		260	390
220	252		380	570
330	363		540	800
500	525		800	—

Конструкция съемных вводов на напряжение 35 кВ предусматривает наличие специального усиленного изолятора с увеличенной длиной пути утечки (ГОСТ 9920-75), полученной благодаря увеличению числа ребер и их более развитой поверхности (табл. 2). На напряжения 110кВ и выше также применяются специальные вводы с удлиненными верхними фарфоровыми покрышками. Длина пути утечки усиленного исполнения вводов класса напряжения 500 кВ определяется специальными техническими условиями.
Допустимый длительный рабочий ток ввода определяется в основном его контактными частями (токоведущими зажимами). В большинстве случаев вводы имеют болтовое соединение токоведущих зажимов. Сами зажимы изготовляются из меди и латуни и покрываются оловом. Вводы старой конструкции (несъемные) разрабатывались на токи, не соответствующие принятому в настоящее время ряду токов (ГОСТ 6827-76), а следовательно, диаметры токоведущих шпилек у них отличаются от диаметров шпилек съемных вводов.
Расположение вводов на крышке трансформатора должно удовлетворять следующим требованиям: а) в воздухе между токоведущими частями самих вводов, а также между токоведущими частями вводов и заземленными частями трансформатора должны быть выдержаны необходимые изоляционные расстояния; б) вводы должны быть расположены в последовательности, установленной ГОСТ 11677-75; в) должно быть предусмотрено удобное присоединение проводников электрической сети к вводам; г) вводы не должны мешать подъему краном собранного трансформатора за крюки на баке или подъему активной части трансформатора за кольца, укрепленные на крышке.
Таблица 3

Класс напряжения ввода, кВ	Расстояние в свету, мм
Класс напряжения ввода, кВ	Ввод — ввод, ввод — термометр, ввод — привод переключающего устройства (т. е. симметричные электроды)	Ввод — расширитель, ввод — выхлопная труба, ввод — коробка зажимов (т. е. несимметричные электроды)
6	80	80
10	110	110
15	150	150
20	180	185
35	300	315
110	840	880
150	1175	1230
330	1700	1750
500	3900	3900

Минимальные расстояния (без учета производственных отклонений) в воздухе между токоведущими частями (колпаками) ввода и между ними и заземленными частями силовых масляных трансформаторов приведены в табл. 3.
Расстояние между вводами обмоток разных классов напряжения выбирают по нормам для большего из двух классов. Расстояние в свету между ребрами изоляторов двух вводов должно быть не меньше одной трети изоляционного расстояния между токоведущими частями этих вводов.
Изоляционные расстояния (табл. 3) соответствуют испытательным напряжениям внешней изоляции (ГОСТ 88 1516.1-76) и установлены на основе опытных исследований внешней изоляции. При конструировании трансформаторов эти расстояния увеличивают для учета производственных отклонений как при изготовлении самого трансформатора (допуски на смещение отверстий под вводы в крышке и на установку заземленных частей трансформатора), так и при изготовлении фарфорового изолятора (допуски на диаметр, длину и кривизну изолятора) на 10% для классов напряжения 6—35 кВ и на 5% для классов напряжения 110 кВ и выше. Поэтому изоляционные расстояния между вводами принимают значительно большими, чем те, что приведены в табл. 11, особенно для мощных трансформаторов.
Иногда для получения необходимых изоляционных расстояний в воздухе вводы устанавливают наклонно (токоведущие части ввода в его верхней части смещаются в сторону наклона и изоляционное расстояние увеличивается). Это необходимо в основном для вводов на напряжения 35 и 110 кВ, наклон которых осуществляется на угол 15, 30 или 45° к вертикали.
Вводы масляных трансформаторов (ГОСТ 11677-75) должны располагаться так, чтобы, если смотреть со стороны вводов высшего напряжения, была следующая их последовательность (слева направо):
в трехфазных трансформаторах: ВН 0—А—В—С,
СН 0т Ат Вт Ст, НН 0—а—b—с; в однофазных трансформаторах: ВН Л—X,
СН Ат Хт, НН а—х.
При размещении вводов учитывают расположение на крышке другой аппаратуры и арматуры трансформатора. Места расположения вводов на крышке для отдельных серий трансформаторов регламентированы ГОСТ 11920-73 и 12022-76 для трансформаторов классов напряжения до 35 кВ; ГОСТ 12965-74— 110 кВ; ГОСТ 15957-70 — 220 кВ; ГОСТ 17545-72 — 330 кВ и ГОСТ 17544-72 — 500 кВ.
При больших токах, порядка сотен и тысяч ампер, напряженность магнитного поля вблизи токоведущего элемента ввода достигает большого значения. Стальная крышка трансформатора или стенка бака, а также колпаки вводов и фланцы недопустимо нагреваются вихревыми токами. Для предотвращения недопустимого нагрева колпаков и фланцев применяют цветные металлы — медь, латунь или алюминий вместо стали и чугуна. Для ограничения нагрева крышки в ней делают общее отверстие для двух вводов, соединенных с началом и концом обмотки одной фазы, или общее отверстие для трех вводов, соединенных с обмотками трех фаз. Это отверстие закрывают латунной обоймой, имеющей отверстие для вводов и приливы для их армирования в виде фланцев. Для съемных вводов часто применяют алюминиевые плиты с отверстиями для вводов без приливов, так как их не нужно армировать. Магнитные потоки, замыкающиеся вокруг каждого ввода, пересекая на части своего пути отверстие в крышке, проходят не по стали. Это резко снижает магнитную индукцию в крышке и ее нагрев вихревыми токами.

Рис. 2. Установка вводов на токи более 1000 А.
1 — крышка трансформатора; 2 — вырез в крышке фасонный; 3 — плита стальная; 4 — прорезь, заваренная немагнитной сталью; 5 — фланец на стальной плите; 6 — кулачок; 7 — фланец крепления ввода (немагнитный); 8 — болт немагнитный; 9 — шайба немагнитная; 10 — ввод; 11 — пробка.

При больших расстояниях между вводами, например в трансформаторах IV габарита и выше, обойма получается тяжелой и громоздкой, а ее отливка сильно затруднена. В этом случае в крышке 1 делают фасонный вырез 2, общий для двух или трех вводов (рис. 2). Затем к крышке приваривают стальную плиту 3 с отверстиями для каждого ввода и с прорезями, соединяющими эти отверстия. Прорези 4 заваривают немагнитной сталью (применяют электроды из нержавеющей стали). На плиту устанавливают фланцы 5, отдельные для каждого ввода.
Предельный ток, при котором допустимо применение стальных и чугунных деталей и отдельных для каждого ввода отверстий, неодинаков для вводов разных классов напряжения. Чем больше класс напряжения, тем больше диаметры отверстий в колпаках, крышках и фланцах и тем меньше напряженность магнитного поля в металле этих деталей при данном токе. Поэтому чем выше класс напряжения ввода, тем выше граница (по току) применения чугунных колпаков, фланцев и пр.

Обсудить на форуме