Анализ конструкций непрерывной обмотки силового масляного трансформатора

В силовых масляных трансформаторах в качестве обмоток высокого и среднего напряжения широко используются непрерывные катушечные обмотки.

Классическая непрерывная катушечная обмотка состоит из ряда расположенных в осевом направлении и соединенных последовательно катушек. [1] Каждая катушка состоит из нескольких витков, намотанных по плоской спирали с радиальными охлаждающими каналами между ними (см. рис.1). Характерной особенностью таких обмоток является то, что они наматываются без разрыва провода и не имеют отпаек. Все переходы из одной катушки в другую выполняются кратчайшим путём в направлении внутренней или внешней образующей обмотки. В результате у одной из пары соседних катушек началом является внешний виток, а у другой — внутренний [2].

Рис. 1. Схема непрерывной катушечной обмотки

Отличительной чертой непрерывной обмотки стандартного исполнения является наличие радиальных каналов между катушками, образуемых за счёт применения специальных прокладок. Этот тип обмоток находит широкое применение в трансформаторостроении, поскольку они наиболее стойки к механическим деформациям при коротких замыканиях, а так же имеют хорошую теплоотдачу за счёт циркуляции масла по радиальным и аксиальным каналам охлаждения (см. рис.2).

Рис. 2. Схема циркуляции масла в непрерывной катушечной обмотке

Однако в настоящее время на передовых трансформаторных заводах, кроме стандартной непрерывной обмотки применяют другой тип её конструктивного исполнения (см. рис.3).

Рис. 3. Намотка непрерывной катушечной обмотки «Смит»

Схема намотки данной обмотки представлена на рис.4. Среди производителей трансформаторов её принято называть обмоткой «Смит». В ней в отличие от рассмотренной выше непрерывной обмотки традиционного исполнения количество вертикальных каналов зависит от числа витков в катушке. Отдельные катушки в такой обмотке располагаются вплотную друг к другу.

Рис. 4. Схема обмотки «Смит», состоящей из 134 катушек по 6 витков и 5 охлаждающих каналов

Движение масла в рассматриваемой обмотке осуществляется только по аксиальным каналам рис.5.

Рис. 5. Схема циркуляции масла в обмотке «Смит»

Очевидно, что если число витков в катушке не велико, то теплоотдача такой обмотки будет меньше, по сравнению с непрерывной обмоткой стандартного типа.

Проведенный расчет показал, что в трансформаторе АТДЦТН-250000/230/121 обмотка ВН должна иметь 140 катушек, число витков в каждой из которых ровно трём. При этом в стандартной обмотке формируется 138 радиальных и 2 аксиальных канала, а в обмотке «Смит» всего два вертикальных канала. Понятно, что этого количества недостаточно для обеспечения допустимого превышения температуры масла над температурой обмотки. Кроме того при использовании данной обмотки нельзя регулировать её высоту, как это делается в стандартной конструкции за счёт имеющихся радиальных каналов.

Однако при большом количестве витков в катушке обмотка «Смит» имеет преимущества по сравнению с традиционной конструкцией [3]:

• Равномерное тепловыделение;

• Эффективное использование охлаждающего пространства;

• Повышение технологичности;

• Высокий коэффициент заполнения обмоток;

• Высокая устойчивость к токам короткого замыкания за счёт индивидуальной фиксации обмоток особыми стопорами.

На указанные достоинства непрерывной катушечной обмотки «Смит» стоит обратить внимание при проектировании современного силового масляного трансформатора.

Литература:

1. Тихомиров О. М. Расчет трансформаторов: Учебное пособие для вузов. 5-е изд., перераб и доп. — М: Энергоатомиздат, 1986–528с.

2. Лизунова С. Д. Лоханина А. К. Силовые трансформаторы: Справочная книга. — М: Энергоиздат, 2004–616с.

3. http://www.pwr-tech.ru/userfiles/file/Smit_Company_presentation_rus.pdf