Трансформатор в основном состоит из стального сердечника, обмотки, масляного бака, масляного подушки, изоляционной втулки, переключателя отбора отводов и газового реле и т. д.; функции каждого из этих узлов следующие.

Железное ядро

Ядро является основной частью магнитопровода трансформатора; для уменьшения потерь на гистерезис и вихревые токи в железном ядре при действии переменного магнитного потока ядро изготавливают из высококачественной кремнистой стали листовой толщиной 0,35 мм и менее. В настоящее время на заводах широко применяют холоднокатаные зернистые стали с высокой проницаемостью вместо листов кремнистой стали, что позволяет снизить габариты и массу, а также сэкономить проводник и уменьшить тепловые потери, обусловленные сопротивлением проводников.

Железный сердечник состоит из двух частей: сердечниковой стойки и железного ярма. Сердечниковая стойка обмотана, а железное ярмо соединяет стойку, образуя замкнутый магнитный контур. В зависимости от расположения обмоток в сердечнике трансформаторы подразделяются на два типа: с сердечником и с оболочкой (или, как их ещё называют, с сердечником и с оболочкой).

　　

Однофазная трансформаторная колонна с двумя стержнями магнитопровода. В таком трансформаторе имеются два стержня магнитопровода, соединённые двумя железными якорями — верхним и нижним, — образующими замкнутый магнитный контур. Оба стержня магнитопровода оснащены обмотками высокого и низкого напряжения. Как правило, обмотка низкого напряжения размещается внутри, то есть ближе к сердечнику, а обмотка высокого напряжения — снаружи, что облегчает соблюдение требований по классу изоляции.

Существуют два типа трёхфазных трансформаторов с железным сердечником: трёхфазный с трёхстолбовым железным сердечником и трёхфазный с пятистолбовым железным сердечником. Трёхфазный с пятистолбовым железным сердечником (или трёхфазный с пятью столбами) также называют трёхфазным с трёхстолбовым железным сердечником и боковыми якорями; он состоит из двух боковых якорей (железных сердечников без обмоток), расположенных снаружи трёхфазного трёхстолбового сердечника (или трёхфазного трёхстолбового варианта), при этом сечение и высота верхнего и нижнего железных якорей меньше, чем у обычного трёхфазного трёхстолбового варианта. Это позволяет уменьшить общую высоту трансформатора.

Трёхфазная трёхстержневая стальная магнитопроводная колонна предполагает размещение трёх обмоток трёхфазного трансформатора соответственно на трёх стержнях магнитопровода; при этом эти три стержня соединены верхним и нижним железными якорями, образуя замкнутый магнитный контур. Обмотки располагаются так же, как в однофазных трансформаторах. В трёхфазном пятистержневом магнитопроводе, по сравнению с трёхстержневым вариантом, по левому и правому бокам магнитопровода дополнительно имеются два ответвляющихся стержня, образующих боковые дроссели. Обмотки каждого уровня напряжения устанавливаются соответственно на средних трёх стержнях в соответствии с фазами, тогда как на боковых якорях обмоток нет, что и формирует трёхфазный пятистержневой трансформатор.

Поскольку магнитный поток каждой фазы трёхфазного пятистоечного сердечника замыкается по боковым якорям, трёхфазная магнитная цепь может рассматриваться как независимая друг от друга, в отличие от обычного трёхфазного трёхстоечного трансформатора. Поэтому при наличии несимметричной нагрузки нулевой последовательности, создаваемый нулевым током каждой фазы, замыкается по боковым якорям, вследствие чего импеданс возбуждения нулевой последовательности равен импедансу возбуждения (положительной последовательности) при симметричном режиме работы.

Трёхфазные трансформаторы средней и малой мощности выполняются трёхфазными трёхстолбиковыми. Для трансформаторов большой мощности, как правило, ограничение по высоте транспортировки приводит к преимущественному использованию трёхфазных пятистолбиковых конструкций.

Однофазный трансформатор с железным стержневым сердечником имеет центральную стойку сердечника и две боковые стойки (также называемые боковыми якорями), при этом ширина центральной стойки равна сумме ширин двух боковых стоек. Все обмотки размещаются на центральной стойке, а две боковые стойки образуют своего рода «оболочку» вокруг внешней стороны обмоток; поэтому такие трансформаторы называют оболочечными. Иногда их также именуют однофазными трёхстоечными трансформаторами.

Ядро трёхфазного трансформатора с железным стержнем можно рассматривать как совокупность трёх независимых однофазных трансформаторов с броневым сердечником, расположенных бок о бок.

Конструкция трансформатора с сердечником относительно проста: расстояние между обмоткой высокого напряжения и стальным сердечником велико, что облегчает выполнение изоляционных мероприятий. Конструкция трансформатора с оболочкой более прочна, однако технология её изготовления сложнее; расстояние между обмоткой высокого напряжения и стержнем сердечника здесь меньше, а работа по обеспечению надёжной изоляции требует больших усилий. Оболочечная конструкция позволяет легко усилить механическую поддержку обмотки, что повышает её способность выдерживать значительные электромагнитные силы; она особенно подходит для трансформаторов, пропускающих большие токи. Оболочечные конструкции применяются также в мощных силовых трансформаторах.

В трансформаторах большой мощности, чтобы тепло, выделяемое в результате потерь в магнитопроводе, полностью отводилось изоляционным маслом при его циркуляции и обеспечивался эффективный охладительный эффект, в сердечнике обычно предусматривают канал для охлаждающего масла. Направление этого канала может быть ориентировано параллельно или перпендикулярно плоскости листов электротехнической стали.

 

Завиток

Расположение обмоток на сердечнике

 

Обмотки трансформатора, в зависимости от их расположения — высоковольтной и низковольтной — на магнитопроводе, бывают двух основных типов: концентрические и перекрёстные. В концентрической обмотке как высоковольтная, так и низковольтная обмотки выполнены цилиндрическими, однако диаметры этих цилиндров различны; при этом обмотки располагаются соосно на стержне магнитопровода. Перекрёстная обмотка, также называемая «тортовой», для высоковольтной и низковольтной обмоток разделяется на несколько проволочных «тортов», которые чередуются по высоте стержня магнитопровода. Перекрёстные обмотки преимущественно применяются в тороидальных трансформаторах.

В основном трансформаторы используют концентрические обмотки. Как правило, обмотка низкого напряжения монтируется вплотную к сердечнику из электротехнической стали, а обмотка высокого напряжения надевается снаружи на обмотку низкого напряжения; между обмотками низкого и высокого напряжений, а также между обмоткой низкого напряжения и сердечником имеются соответствующие зазоры для изоляции и каналы для отвода тепла, заполненные изоляционным маслом, при этом эти элементы разделяются изоляционной бумажной трубкой.

В соответствии с особенностями намотки концентрические обмотки подразделяются на несколько типов, таких как цилиндрический, спиральный, непрерывный и запутанный.

>>>>

Цилиндрические обмотки

 

Цилиндрическая намотка — наиболее простой вид намотки, при котором изолированный провод непрерывно наматывается по высоте железного сердечника после завершения намотки первого слоя. Между слоями прокладывается изоляционная бумага, после чего наматывается второй слой. Такой тип намотки обычно применяется для обмоток низкого напряжения трансформаторов малой мощности.

 

>>>>

Спиральные обмотки

 

Упомянутая выше цилиндрическая обмотка фактически также является спиральной, однако в случае рассматриваемой здесь спиральной обмотки число проводов, соединённых параллельно в каждом витке, больше; они располагаются параллельно по радиальному направлению в виде множества изолированных плоских проводов (по одному на каждый), после чего наматываются вдоль осевой высоты сердечника колонны, как нить — виток за витком, причём каждый виток напоминает катушку с проводом.

Спиральная намотка. Когда параллельных проводов слишком много, их разделяют на два ряда и выполняют двойную спиральную намотку. Для уменьшения дополнительных потерь в проводах при выполнении спиральной намотки производят их транспозицию. Такая намотка обычно применяется для трёхфазных высокотоковых обмоток мощностью 800 кВА и напряжением менее 35 кВ.

 

>>>>

Непрерывные обмотки

 

Непрерывная обмотка состоит из ряда проволочных катушек (также называемых «проволочными бухтами»), на которые непрерывно наматываются плоские провода; соединение между соседними катушками осуществляется попеременно с внутренней и наружной сторон обмотки, при этом все участки обмотки естественным образом связаны между собой самими проводами, без каких‑либо стыков. Такая обмотка обладает широкой сферой применения и обычно применяется для обмоток трёхфазной мощностью свыше 630 кВА и напряжением 3–110 кВ.

 

>>>>

Переплетённые витки

 

Форма узловатой обмотки схожа с формой непрерывной обмотки; основное отличие заключается в том, что в каждой катушке непрерывной обмотки электрически соседние витки располагаются последовательно, тогда как в узловатой обмотке между электрически соседними витками вставляется ещё один виток, вследствие чего разность потенциалов между реально соседними витками возрастает. Узловатая обмотка имеет множество сварных соединений, а её намотка требует значительных временных затрат. Цель применения узловатой обмотки — увеличить продольную ёмкость обмотки, чтобы при перенапряжении начальное напряжение распределялось более равномерно между витками линии. Узловатые обмотки обычно применяются для высоковольтных обмоток напряжением свыше 110 кВ.

Обмотка является основным нагревающим элементом трансформатора в процессе его работы; для обеспечения эффективного отвода тепла из обмотки, помимо продольных внутренних и наружных сторон обмотки, двуслойная цилиндрическая обмотка разделяется изоляционными опорными полосками между внутренними и наружными слоями, образуя продольный масляный канал. Для проволочных пакетных обмоток — таких как спиральные, непрерывные, переплетённые и других — каждые два пакета также разделяются изоляционными полосками, формируя поперечный масляный канал. Продольные и поперечные масляные каналы сообщаются между собой.

Тип обмоточной конструкции

 

>>>>

Тип обычной конструкции обмотки трансформатора

 

Трансформаторы подразделяются на двухобмоточные, трёхобмоточные и более многообмоточные в зависимости от числа обмоток на одну фазу. Трёхобмоточный трансформатор имеет три обмотки, концентрически расположенные на каждой стойке магнитопровода: высоковольтную, средневольтную и низковольтную. Повышающие трансформаторы чаще применяются для передачи мощности от низковольтных обмоток к высоковольтным и средневольтным электросетям; их обмотки располагаются таким образом, что средневольтная обмотка находится ближе к сердечнику, высоковольтная — в самом наружном слое, а низковольтная — между средневольтной и высоковольтной обмотками. Структура понижающего трансформатора такова: низковольтная обмотка размещается ближе к железному сердечнику, средневольтная — между низковольтной и высоковольтной обмотками, а высоковольтная обмотка по‑прежнему находится в наружном слое; такой трансформатор обычно используется для направления потока мощности от высокого напряжения к среднему и низкому.
 

Когда обмотки высокого напряжения и двухступенчатой среднего напряжения (17,5 кВ и 3 кВ) соединены по схеме «Y», для обеспечения пути протекания третьей гармоники тока в трансформаторе, поддержания основного магнитного потока, близкого к синусоидальной форме, и улучшения формы электродвижущей силы на трансформаторе часто предусматривается четвёртая обмотка, соединённая по схеме «Δ», в результате чего получается четырёхобмоточный трансформатор.

>>>>

Тип конструкции обмотки разветвлённого трансформатора

 

Для энергосистемы крупногабаритных агрегатов (один агрегат мощностью 200 МВт и выше), при использовании только первичного высокого напряжения 6 кВ, в целях повышения безопасности основная нагрузка электростанции должна питаться по двум независимым цепям с организацией двух секций шин; при этом часто применяется трансформатор со разделённой обмоткой низкого напряжения — так называемый разделённый трансформатор. Он имеет одну обмотку высокого напряжения и две обмотки низкого напряжения, причём эти две обмотки низкого напряжения называются разделёнными. По сути, такой трансформатор представляет собой специализированную конструкцию трёхобмоточного трансформатора.

Структурные особенности трансформатора с раздельной обмоткой заключаются в том, что расположение обмоток на магнитопроводе должно удовлетворять двум требованиям: (1) между двумя низковольтными раздельными обмотками должна быть большая импедансная величина короткого замыкания; (2) импеданс короткого замыкания между каждой раздельной обмоткой и высоковольтной обмоткой должен быть малым и одинаковым.

 

>>>

Тип конструкции обмотки автотрансформатора

 

Автотрансформаторы часто применяются на крупных электростанциях и подстанциях для соединения двух высоковольтных систем с незначительной разницей в уровнях напряжения.
 

Автотрансформаторы работают иначе, чем обычные трансформаторы. Между двумя обмотками автотрансформатора имеется не только магнитная связь, но и непосредственное электрическое соединение в цепи. Обмотка высокого напряжения состоит из общей обмотки (обмотки низкого напряжения) и последовательной обмотки. Передаваемая через автотрансформатор мощность также складывается из двух составляющих: одна передаётся непосредственно по цепи через последовательные обмотки, а другая — посредством электромагнитной индукции через общую обмотку.

Для устранения третьей гармоники и снижения импеданса нулевой последовательности автотрансформатора с целью стабилизации потенциала нейтральной точки в трёхфазном автотрансформаторе, помимо общей обмотки и последовательной обмотки, обычно добавляют третью обмотку, соединённую в треугольник. Между этой третьей обмоткой и общей и последовательной обмотками существует лишь магнитная связь; прямого электрического соединения между ними нет.

Третья обмотка автотрансформатора обычно изготавливается на низкое напряжение — 6–35 кВ; помимо того, что она используется для подавления третьей гармоники, она также может служить для питания близлежащих потребителей либо для подключения конденсаторов или компенсирующих ёмкостей и т. п.

топливный бак

 

Корпус трансформатора, включая обмотки и сердечник, размещается в баке, заполненном трансформаторным маслом; такой бак сварен из стальных листов. Бак малых и средних трансформаторов состоит из корпуса и крышки; корпус трансформатора устанавливается в корпус, а крышка может быть снята для проведения осмотра и ремонта. У крупных и средних трансформаторов, имеющих массивный и громоздкий корпус, подъём такого корпуса затруднён, поэтому их конструкция предусматривает отдельный съёмный корпус‑бак. Этот тип корпуса представляет собой колоколообразную конструкцию: при проведении капитального ремонта более лёгкая верхняя часть — верхний бак — снимается, полностью открывая доступ к внутреннему устройству трансформатора.

Топливный бак трансформатора большой мощности обычно выполняется в полностью герметичной конструкции: между основным топливным баком и верхней стальной плитой или между верхним и нижним топливными баками соединение выполняется сваркой, при этом уплотнительные прокладки не применяются, что может привести к недостаточной надёжности герметизации. Для облегчения обслуживания в соответствующей части предусмотрены входная дверь либо люк для доступа рукой.
 

 

Масляная подушка

 

Масляная подушка, также называемая маслосборным баком, — это устройство защиты масла; она представляет собой цилиндрический резервуар, изготовленный из стального листа, который устанавливается горизонтально на крышке масляного бака трансформатора и соединяется с ним изогнутой трубой. На одном конце масляной подушки установлен указатель уровня масла (масляный щуп), по которому можно отслеживать изменения уровня масла. Объём масляной подушки обычно составляет 8–10% от объёма масла в масляном баке трансформатора.
 

Когда объём трансформаторного масла расширяется или сжимается под воздействием температуры, масляный подушечный бак выполняет функцию накопителя и пополнения масла, обеспечивая его полное заполнение в масляном баке. В то же время, благодаря установке масляных подушечных баков уменьшается площадь контакта трансформаторного масла с воздухом, что снижает скорость его старения.
 

Герметичные масляные подушки широко применяются в крупных трансформаторах; они бывают двух типов, представленных ниже.

Масляная подушка диафрагмы

 

Масляная подушка с диафрагмой использует тонкую мембрану (диафрагму) для изоляции масла от атмосферы. Масляная подушка представляет собой горизонтальный цилиндр, в котором между фланцами средней плоскости помещён слой мембраны; эта мембрана разделяет внутреннее пространство подушки на две части: масло трансформатора — под мембраной, и воздух — над мембраной. В качестве материала мембраны применяется нейлоновая ткань, покрытая нитрильным бутадиеновым каучуком; она обладает крайне низкой проницаемостью для воздуха, высокой маслостойкостью и хорошей устойчивостью к низким температурам (до −43 °C). Срок службы мембраны при эксплуатации с температурой масла 60 °C составляет 100 000 циклов. Масляный резервуар подушки выдерживает полный вакуум, поэтому даже после установки подушки возможно проведение вакуумной заливки масла. Сторона мембраны, обращённая к воздуху, соединена с дыхательным устройством, обеспечивающим связь с атмосферой.

Масляная подушка капсульного типа

 

Масляная подушка капсульного типа представляет собой резиновый контейнер, размещённый в верхнем пространстве масла внутри подушки; сам контейнер не содержит масла, а остальное пространство подушки заполнено трансформаторным маслом. Конфигурация резинового контейнера обеспечивает его способность компенсировать изменения уровня масла, возникающие вследствие термического расширения и сжатия масла, за счёт изменения формы. Благодаря использованию нитрильного каучука, обладающего высокой стойкостью к маслам и атмосферным воздействиям, а также значительной механической прочностью, устройство обеспечивает надёжную работу в длительном режиме эксплуатации. Внутри резинового контейнера воздух сообщается с наружным воздухом через гигроскопический фильтрующий дыхательный клапан, что предотвращает разрушение контейнера и постоянно поддерживает атмосферное давление внутри него. Кроме того, нижняя часть резинового контейнера выполнена горизонтальной с учётом текущего уровня масла, поэтому уровень масла отображается на уровне измерительном приборе.

 

дыхательный орган

Респираторы, также называемые осушающими дыхательными устройствами, обычно состоят из трубки и стеклянного сосуда, заполненного осушителем (силикагелем или активированным глинозёмом). Когда воздух в масляной подушке расширяется или сжимается вслед за изменением объёма трансформаторного масла, выпускаемый или всасываемый воздух проходит через респиратор, а находящийся в нём осушитель поглощает влагу из воздуха и фильтрует его, тем самым обеспечивая чистоту масла. Силикагель, пропитанный хлорированными реагентами, при высыхании имеет синий цвет; по мере поглощения им воды и приближении к насыщению гранулы силикагеля окрашиваются в розово‑белый или красный цвет, что позволяет определить степень его истощения. Влажный силикагель можно восстановить путём нагревания и высушивания; когда цвет гранул силикагеля снова приобретает кобальтово‑синий оттенок, процесс регенерации считается завершённым.
 

 

 

Устройство сброса давления

 

Устройства сброса давления играют важную роль в защите силовых трансформаторов. При возникновении внутреннего повреждения или короткого замыкания в трансформаторе, заполненном трансформаторным маслом, дуговой разряд мгновенно испаряет масло, что приводит к чрезвычайно быстрому росту давления в баке. Если это давление не будет сброшено в кратчайшие сроки, бак может разорваться, вызвав выброс горючего вещества на большую площадь, что потенциально приведёт к пожарам и ещё большему ущербу; поэтому необходимо принимать меры, чтобы предотвратить такое развитие событий. Существуют два типа устройств сброса давления: взрывозащищённые трубопроводы и предохранительные клапаны; взрывозащищённые трубопроводы применяются для небольших трансформаторов, а предохранительные клапаны — для крупных и средних трансформаторов.

 

Взрывозащищённая труба (также известная как труба для впрыска топлива)

 

Взрывозащитная трубка устанавливается на верхней крышке трансформатора; расширенная часть трубки соединяется с масляным подушечным баком или атмосферой, а сопло герметизируется мембраной. При возникновении неисправности внутри трансформатора температура масла повышается, оно интенсивно разлагается с выделением большого объёма газа, что приводит к резкому возрастанию давления в масляном баке. Когда давление в масляном баке достигает 50 000 Па, взрывозащитная мембрана разрушается, и масло с газом выбрасываются через сопло, предотвращая взрыв или деформацию масляного бака трансформатора.

 

Средство для снятия давления

 

По сравнению с взрывозащищёнными трубками, предохранительные разрядники широко применяются в трансформаторах крупной и средней мощности благодаря таким преимуществам, как небольшая погрешность давления срабатывания, короткое время задержки (всего 2 мс), высокая температура срабатывания и возможность многократного срабатывания.
 

Редуктор давления, также именуемый понижающим клапаном, устанавливается на верхнюю крышку трансформаторного бака и по конструкции схож с предохранительным клапаном котла. При превышении давления в топливном баке заданного значения открывается запорная заслонка (клапан) для сброса давления, газ выпускается, а после снижения давления заслонка самопроизвольно закрывается под действием пружинного усилия. Редуктор может быть демонтирован до ввода системы сброса давления в эксплуатацию либо во время технического обслуживания; его рабочее давление можно измерять и корректировать.
 

Регулировка рабочего давления редуктора давления должна быть согласована с установкой рабочего расхода газового реле. Если рабочее давление предохранительного клапана слишком низкое, давление в баке может сбрасываться слишком быстро, что приведёт к срабатыванию газового реле и расширению зоны повреждений трансформатора.
 

Он использует регулируемую пружину для прижатия клапанного диска (дверцы‑диска), и когда давление внутри резервуара превышает усилие пружины, крышка клапана поднимается — то есть выпускной клапан открывается. В нормальных условиях суммарное усилие давления в резервуаре, действующее на клапанный диск, равно давлению, умноженному на площадь уплотнительного кольца (меньшего диаметра) на диске. Как только диск опирается (поднимается), суммарное усилие, действующее на диск, становится равным давлению, умноженному на площадь внешнего уплотнительного кольца диска, и сила прижатия диска возрастает. В результате, после того как диск опирается, он может полностью открыться всего за несколько миллисекунд.

При открытии золотника верхний конец указателя действия выдвигается из открытого кожуха, а кольцо втулки указателя удерживает его в открытом положении; при этом он остаётся хорошо видимым на расстоянии, сигнализируя о срабатывании. Сбросить указатель можно только вручную, нажав его так, чтобы он опустился на золотник. После срабатывания устройства сброса давления его контактное действие может быть подключено параллельно контакту отключения газового реле, что обеспечивает отключение трансформатора и предотвращает ситуацию, когда сброс давления не приводит к его снижению, а газовое реле отказывается сработать и не подаёт команду на отключение.

Устройство сброса давления устанавливается на верхней части крышки топливного бака, а к нему обычно подсоединяется участок подъёмной трубки, чтобы высота устройства сброса соответствовала высоте масляной подушки, что позволяет нейтрализовать разницу между давлением масла и статическим давлением в нормальных условиях.

Радиатор (также известный как охладитель, радиатор для отвода тепла)

 

Радиатор выполняется в виде гофрированных, веерообразных, круглых или рядных труб и т. п.; чем больше площадь теплоотвода, тем эффективнее отвод тепла. При наличии разности температур между верхним и нижним слоями масла в трансформаторе за счёт радиатора возникает конвекция масла; после охлаждения в радиаторе оно возвращается в масляный бак, что способствует снижению температуры трансформатора. Для повышения эффективности охлаждения трансформатора могут применяться такие методы, как воздушное охлаждение, принудительное воздушное охлаждение и интенсивное масляно‑водяное охлаждение.
 

Изоляционные рукава

 

Когда выводной провод обмотки трансформатора проходит через топливный бак изнутри корпуса, он должен быть пропущен через изоляционную втулку, чтобы обеспечить изоляцию под напряжением. Изоляционная втулка в основном состоит из центрального токопроводящего стержня и фарфоровой втулки. Токопроводящий стержень одним концом соединён с обмоткой внутри бака, а другим — с внешней электропроводкой на наружном конце.

Конструкция изоляционной муфты в основном зависит от уровня напряжения. Для низковольтных устройств обычно применяется простая цельнокерамическая муфта. При высоких напряжениях, чтобы повысить изоляционные свойства, между керамической муфтой и токопроводящим стержнем устраивается маслонаполненный слой — такая конструкция называется маслонаполненной муфтой; при напряжении свыше 110 кВ используются ёмкостные маслонаполненные муфты, которые именуются ёмкостными муфтами. Помимо заполнения внутренней полости керамической муфты маслом, в ёмкостной муфте между центральным токопроводящим стержнем (полым медным трубчатым элементом) и фланцем дополнительно укладывается ёмкостный изолятор, который выполняет функцию основной изоляции между фланцем и токопроводящим стержнем.

 

Регуляторы напряжения (также называемые переключателями)

 

Регулятор отводов — это устройство, изменяющее коэффициент трансформации. Первичная обмотка двухобмоточного трансформатора, а также первичная и вторичная обмотки трёхобмоточного трансформатора обычно имеют 3, 5, 7 или 19 отдельных ступеней. Средняя ступень регулятора соответствует номинальному напряжению. Разница напряжений между соседними ступенями при трёхступенчатом регулировании составляет 5%, а при многоступенчатом — 2,5% или 1,25%. Управляющий механизм устанавливается на верхней части трансформатора, а масляный бак трансформатора соединён с ним посредством передаточного штока. В соответствии с эксплуатационными требованиями системы положение регулятора выбирается в соответствии с указанными маркировками.

Устройство регулирования напряжения трансформатора подразделяется на два режима: регулирование напряжения без нагрузки и регулирование напряжения под нагрузкой. Переключатель отводов без нагрузки включается при отсутствии электропитания, его конструкция относительно проста. Переключатель отводов под нагрузкой включается без прерывания питания; чтобы во время переключения не возникло короткого замыкания между двумя отводами, необходимо подключить переходную цепь — как правило, для этого между двумя отводами переключателя устанавливают перемычку с резистором или реактором. Таким образом, переключатель отводов под нагрузкой включает переходную цепь, его конструкция более сложна. Однако его переключение отводов возможно при наличии нагрузки, поэтому он широко применяется в энергетических системах.

Газовые реле (также известные как газовые реле)

 

Газовое реле является основным защитным устройством трансформатора; оно позволяет выявлять различные виды повреждений и ненормальных режимов работы внутри трансформатора, такие как снижение уровня масла, пробой изоляции, попадание влаги, перегрев или разрядные явления в сердечнике и обмотках и др. При этом его срабатывание отличается высокой чувствительностью и быстротой, конструкция проста, а обслуживание и ремонт удобны.

Газовый реле устанавливается на соединительной трубе между масляным баком трансформатора и масляным подушечным баком; направление стрелки на реле должно быть обращено к масляному подушечному баку, а также необходимо обеспечить монтажный уклон в пределах 1–1,5%, чтобы газ, образующийся при неисправности трансформатора, мог беспрепятственно поступать в газовое реле.

Газовые реле подразделяются на два типа: для защиты обмотки трансформатора и для защиты бака трансформатора с регулированием напряжения под нагрузкой.

В настоящее время для защиты обмотки трансформатора чаще всего применяется газовое реле с перегородкой QJ1‑80. При незначительном повреждении внутри трансформатора газ, образующийся в результате разложения масла, скапливается в верхней части реле; когда его общее количество достигает 250–300 см³, подключается контакт для сигнализации о наличии легкого газа, что приводит к выдаче аварийного сигнала. Если внутреннее повреждение трансформатора серьёзно, возникает мощный поток масла и газа, вследствие чего внутренняя перегородка импульсного реле замыкает контакт для тяжёлого газа, включается цепь отключения и отключается питание трансформатора.

Газовое реле с дефлектором QJ1‑50 часто применяется для защиты коробки переключателя отводов под нагрузкой (с дополнительным топливным баком). Коробка переключателя не соединена с основным масляным баком и оснащена регулирующим переключателем давления под нагрузкой. Если газовое реле имеет одну пару контактов, оно непосредственно приводит в действие расцепитель. Если же имеются две пары контактов, одна пара предназначена для сигнализации лёгкого газа, а другая — для расцепителя тяжёлого газа.

Завод по производству реле газового уровня прекратил работу.

Помимо барьерных газовых реле, на некоторых крупных электростанциях на главном трансформаторе устанавливают также газовое реле типа «пайтот‑трубка», которое отличается от обычных газовых реле тем, что позволяет предотвращать срабатывание при землетрясениях. Его особенность заключается в том, что для регистрации действия тяжёлого газа используется принцип «пайтот‑трубки»: измеряются динамическое и статическое давления потока масла; эти давления подаются по обе стороны диафрагменного корпуса; когда разность давлений достигает заданного значения, диафрагменный корпус деформируется, приводит в действие микропереключатель и формирует импульс отключения. Таким образом, оно реагирует на скорость потока, а не на вибрацию. Принцип действия и конструкция узла регистрации лёгкого газа аналогичны таковым у обычных газовых реле.

　　

Трансформаторы, устанавливаемые в районах с уровнем сейсмической трещинообразования 7 и выше, должны быть оснащены ударопрочными газовыми реле.
 

Масляный очиститель (также известный как термофильтр)

 

Масляный очиститель представляет собой ёмкость, заполненную адсорбентом (силикагелем или активированным глинозёмом), которая устанавливается на боковой стенке трансформаторного бака либо в нижней части мощного масляного охладителя. В процессе эксплуатации трансформатора, вследствие разности температур между верхним и нижним слоями масла, трансформаторное масло проходит через очиститель сверху вниз, создавая конвекцию. Масло контактирует с адсорбентом, при этом содержащиеся в нём влага, кислоты и оксиды поглощаются, что обеспечивает очистку масла и продлевает срок его службы. При использовании силикагеля его масса составляет 1% от массы трансформаторного масла; при применении активированного глинозёма — 0,5% от массы трансформаторного масла.

изоляция

 

Внутренняя изоляция трансформатора подразделяется на две части: главную изоляцию и продольную изоляцию. Под главной изоляцией понимается изоляция между обмотками и землёй, между фазами, а также между обмотками одной и той же фазы, находящимися на разных уровнях напряжения; при этом в качестве основной изоляции обычно применяется конструкция с масляно‑сепараторной изоляцией, которая формируется за счёт добавления защитного покровного слоя, облицовочного изоляционного слоя и масляного зазора сепаратора. Продольная изоляция относится к изоляции между различными частями обмотки одного и того же уровня напряжения, такими как слои, витки, обмотки и электростатические экраны.