Сравнение различных систем охлаждения трансформаторов. Системы охлаждения силовых трансформаторов

Страница 13 из 23

Радиаторный бак при естественном охлаждении может обеспечить нормальную теплоотдачу для трансформаторов мощностью до 7 500 кВА.

Рис. 31. Трансформатор мощностью 4 МВА со штампованными радиаторами.

Рис. 32. Устройство волнистого радиатора. 1 - трубка (сталь толщиной 2 мм); 2 - коллектор - коробка из стали толщиной 4 мм; 3 - фланец; 4 - волна (сталь толщиной 1,5 мм).
У трансформаторов 4-го габарита мощностью 10 000 кВА и выше периметр гладкого бака оказывается
Недостаточным для размещения необходимого количества радиаторов с целью получения нужной поверхности охлаждения. В этом случае приходится прибегать к принудительному (искусственному) охлаждению или, как принято говорить в трансформаторостроении, к дутьевому охлаждению.
При этом способе охлаждения можно увеличить теплоотдачу радиаторов на 40% по сравнению с теплоотдачей при естественном охлаждении.
Указанный способ охлаждения не исключает, однако, работы радиаторов, используемых для дутьевого охлаждения, без дутья, т. е. при естественном охлаждении. Но это возможно только при неполной нагрузке трансформатора. Трансформатор способен длительно работать с выключенным устройством принудительного охлаждения (дутья) при нагрузке, равной 1/3 номинальной.
Дутье осуществляется небольшими вентиляторами - «крыльчатками» (рис. 33), закрепленными на вертикальном валу электродвигателя
Крыльчатка имеет четыре лопасти, отштампованные из стали толщиной 1 мм, и центральной «звездочки». Лопасти имеют продольные ребра для придания им необходимой жесткости. Звездочка штампуется из стали и имеет овальное отверстие для посадки крыльчатки на вал двигателя.

Соединение каждой лопасти со звездочкой осуществляется двумя заклепками. Лопасти по отношению к горизонтальной оси повернуты на 25°. Диаметр крыльчатки равен 380 мм; ее вес составляет около 0,4 кг. Готовая крыльчатка подвергается статической балансировке, после чего устанавливается на вал двигателя. Конец вала имеет резьбу М16 для навертывания на него глухой гайки, удерживающей крыльчатку на валу.
Для вращения крыльчатки применяются трехфазные асинхронные электродвигатели типа АЭЛ-31/4 с короткозамкнутым ротором. Двигатель изготовляется в водонепроницаемом исполнении и предназначен для работы на открытом воздухе при температуре окружающего воздуха до +35°С. Расположение вала двигателя вертикальное.
Номинальные данные двигателя: 250 вт, 220 или 380 в, 1 450 об/мин.



Рис. 33. Вентилятор - четырехлопастная «крыльчатка».
Обмотка статора имеет влагостойкую изоляцию. Наружу, через штуцер с сальниковым уплотнением, выводятся три конца обмотки статора.
Между крыльчаткой и корпусом двигателя на валу устанавливается водоотражающий колпак, отштампованный из стали. Он служит для защиты от попадания дождя в места уплотнений вала двигателя и подшипникового щита.
Двигатели с крыльчатками 1 устанавливаются в «межтрубном пространстве» радиатора (рис. 34). На каждый радиатор устанавливается по два двигателя. Двигатели устанавливаются на плите 6, прикрепленной болтами к двум угольникам 7, приваренным к трубам радиатора 4.

Рис. 34. Установка вентиляторов на сдвоенных радиаторах. 1 - двигатель типа A3JI-31/4 с вентилятором; 2 - трехжильный кабель в резиновом шланге (КРПТ 3X4 мм2), помещенный в гибкий рукав из стальной оцинкованной ленты; 3 - стенка бака; 4 - радиатор; 5- распределительная коробка; 6 - плита для установки вентилятора; 7 - угольник.

Каждый двигатель скрепляется с плитой тремя болтами, которые пропускаются снизу сквозь отверстия в плите и ввертываются в глухие резьбовые отверстия, расположенные в нижней части корпуса двигателя. Между плитой и двигателем ставятся амортизирующие резиновые прокладки.
Максимальная теплоотдача радиатора получается при установке вентиляторов несколько ниже середины высоты радиатора. На Электрозаводе принята высота установки вентиляторов около Уз расстояния между осями патрубков радиатора, считая от нижнего.
Вентилятор забирает воздух снизу и направляет его вверх, при этом обдувается верхняя, наиболее нагретая часть труб. Благодаря этому получается хорошее охлаждение масла в трубах. При скорости воздуха, которую дают вентиляторы, измеренной в ряду труб между отдельными трубами и равной 1,25 м/сек, теплоотдача одного радиатора, имеющего 64 трубы при расстоянии между центрами патрубков 3 250 мм и при среднем превышении температуры масла над температурой воздуха 45° С, равна примерно 30,0 кет. При этом потребление мощности двумя двигателями, установленными на радиаторе, составляет 250 вт.
Питание двигателей от электросети осуществляется со щита управления через «магистральную коробку», установленную на стенке бака трансформатора. От этой коробки кабель идет к «распределительным коробкам», которые монтируются на плите, служащей одновременно и для установки двигателей. Таким образом, питающая магистраль (рис. 35) образуется путем соединения всех распределительных коробок 3 и магистральной коробки 2 в кольцевую цепь с помощью отрезков гибкого трехжильного кабеля 6 марки КРПТ, сечением жилы 4 мм2, проложенных в металлическом рукаве марки РЗ по стенке бака трансформатора. Распределительная коробка служит для присоединения электродвигателей к питающей магистрали 1. В распределительной коробке установлены шесть предохранителей 4 типа ПД-1 с плавкими вставками на номинальный ток 2 а для напряжения 380 о и 4 а для напряжения 220 в. Этим предусмотрена защита двигателей от токов короткого замыкания. В силу этого выход из строя одного-двух двигателей не влечет за собой выхода из строя всей системы.
В настоящее время на Электрозаводе применяется для дутья на новых типах трансформаторов крыльчатка серии МЦ № 4 (рис. 36). Эта крыльчатка дает большую производительность и увеличивает теплоотдачу радиатора. Крыльчатка имеет четыре лопасти, отштампованные из стали толщиной 1,5 мм, и диск из стали тол- шиной 4 мм с овальным отверстием в центре для посадки крыльчатки на вал двигателя. Лопасти соединяются с диском электросваркой. Они повернуты по отношению к горизонтальной оси на 35°. Диаметр крыльчатки равен 420 мм2, ее вес равен 1,3 кг. Готовая крыльчатка должна подвергаться динамической балансировке до значений норм небаланса не более 6 Г * см. Посадка крыльчатки на вал аналогична описанной выше.

Рис. 35. Схема питания электродвигателей дутьевого охлаждения трансформаторов.
1 - провода от источника питания; г- магистральная коробка; 3 - распределительная коробка; 4 - предохранитель типа ПД-1; 5 - провода к электродвигателям; 6 - кабель, соединяющий распределительные коробки.
Для вращения крыльчатки применяются те же двигатели, что и для крыльчатки диаметром 380 мм, т. е. A3JI-31/4, но потребляемая двумя двигателями мощность увеличивается до 620 вт. Суммарное осевое усилие на шарикоподшипники двигателя от веса крыльчатки и осевого давления составляет 2,5 кГ.
При обдуве радиаторов крыльчаткой новой конструкции скорость воздуха повышается с 1,25 м/сек (при старой конструкции крыльчатки) до 1,8 м/сек. Это снижает температуру верхних слоев масла в трансформаторе в среднем на 7-10° С.
Применение крыльчаток серии МЦ позволяет уменьшить количество радиаторов на трансформаторе, т. е. из каждых пяти радиаторов, обдуваемых старыми крыльчатками, можно ликвидировать один, установив на четырех оставшихся радиаторах крыльчатки серии МЦ, или, наоборот, не изменяя числа радиаторов, можно отцвести на 20% больше тепловой энергии потерь.



Рис. 36. Крыльчатка серии МЦ № 4.
Применение указанной крыльчатки влечет за собой изменение установки вентиляторов в межтрубном пространстве радиатора. В связи с тем, что эта крыльчатка более мощная, чем крыльчатка прежней конструкции, при ее работе возникают большие механические усилия, которые приводят к вибрации радиаторов. Вибрация же приводит к ослабеванию уплотнений патрубков радиаторов, т. е. расшатывает радиаторы. Чтобы разгрузить радиаторы от таких механических усилий, повысить их устойчивость, целесообразно установку вентиляторов осуществить непосредственно на стенке бака трансформатора (рис. 37).
К стенке бака 1 приваривается скоба 6 с тремя отверстиями. К скобе тремя болтами М16 крепится кронштейн 5. Кронштейн имеет корытообразный профиль, изготовленный из стали толщиной 4 мм. Для придания кронштейну большей жесткости снизу к нему подвариваются прямоугольные пластины. Вентиляторы 4 устанавливаются на кронштейне симметрично относительно середины длины радиатора.

Рис. 37. Установка вентиляторов на баке с радиаторами.
1 - стенка бака; 2 - растяжка 0 12 мм-, 3 - бобышка; 4 - Двигатель АЗЛ-31/4 с вентилятором серии МЦ № 4; 5 - кронштейн; 6 - скоба (болты М16); 7 - трехжильный кабель в резиновом шланге (КРПТ 3X4 мм2), помещенный в гибкий рукав из стальной оцинкованной ленты; 8 - крепление кабеля; 9 - распределительная коробка.
К передней части кронштейна крепится распределительная коробка 9. Кронштейн с вентиляторами поддерживается двумя тягами 2, имеющими на концах резьбу М12. Верхние концы тяг ввертываются в бобышки 3, приваренные под углом 22° к стенке бака.



Рис. 38. Схема однофазного двигателя типа АЭЛБ-31/4-Т.
Ci и С2 - концы рабочей обмотки статора; П, и Я2 - концы пусковой обмотки статора; JIx и Л2 - зажимы однофазной линии; Вк-устройство для включения пусковой обмотки.
Нижние концы тяг пропускаются в отверстия скоб, расположенных на кронштейне, и закрепляются гайками. При таком методе крепления вентиляторов особое внимание необходимо уделять тщательной балансировке крыльчатки. Даже небольшой небаланс вызывает вибрацию кронштейна.
На некоторых типах однофазных трансформаторов выпуска Электрозавода, в частности на трансформаторах типов ОД Г-10000/150 и ОДГ-12500/150, дутье осуществляется однофазными асинхронными электродвигателями типа АЗЛБ-31/4-Т с короткозамкнутым ротором.
Номинальные данные двигателя: 250 вт, 230 в, 1 440 об/мин, 3,2 а, пусковой ток 23,2 а.
Двигатель имеет две обмотки статора (рис. ,38) - рабочую и пусковую. При запуске двигателя одновременно включаются обе обмотки. Через 3,5 сек с момента запуска пусковая обмотка отключается и двигатель работает только с включенной рабочей обмоткой. Пуск двигателя осуществляется устройством автоматического управления дутьем.
Через штуцер с сальниковым уплотнением, ввернутый в нижнюю часть корпуса двигателя, выводятся концы рабочей обмотки Сх и С2 и пусковой обмотки Пi и Я2.
Для посадки крыльчатки на вал двигателя последний имеет шпонку. Поэтому крыльчатка серии МЦ, применяемая для однофазного двигателя, несколько изменена по сравнению с обычной крыльчаткой. Она имеет ступицу со шпоночной канавкой. Водоотражающий колпак закреплен непосредственно на крыльчатке (рис. 39)*.

*В настоящее время такие крыльчатки устанавливают и на трехфазных двигателях типа АЗЛ-31/4-.



Рис. 39. Крыльчатка серии МЦ № 4 (модернизированная).
1 - лопасть; 2 - диск; 3 - ступица; 4 - водоотражающий колпак.
В распределительной коробке установлено восемь предохранителей; четыре из них типа ПД-I имеют плавкие вставки на номинальный ток 4 а для напряжения 230 в и служат для защиты рабочей обмотки, а четыре предохранителя типа ПД-П имеют плавкие вставки на номинальный ток 10 а и служат для защиты пусковой обмотки двигателя.

В настоящее время в отечественных масляных трансформаторах применяются системы охлаждения, приведенные в табл. 1.

Таблица 1. Системы охлаждения масляных трансформаторов применяемые в отечественном трансформаторостроении

		Обозначение системы охлаждения
Циркуляция масла	Охлаждение масла
Естественная	Естественное воздушное
Естественная	Принудительное воздушное
Принудительная	Естественное воздушное
Принудительная	Принудительное воздушное
Естественная	Принудительное водяное
Принудительная	Принудительное водяное
Принудительная направленная	Принудительное воздушное
Принудительная направленная	Принудительное водяное

При этом виде охлаждения теплота, выделяющаяся в активной части и элементах металлоконструкции трансформатора, передается путем естественной конвекции маслу, которое, в свою очередь, отдает его в окружающий воздух также путем естественной конвекции и излучения. В трансформаторах небольшой мощности (до нескольких десятков кВ-А) теплоотдающей поверхности баков достаточно для отвода выделяющейся теплоты при нормированном превышении температуры масла. В трансформаторах большей мощности приходится ее искусственно увеличивать путем применения ребристых и трубчатых баков или баков с навесными или выносными радиаторами.

В трансформаторах мощностью более 6,3-10 MB-А затруднительно развить теплоотдающую поверхность бака в такой мере, чтобы обеспечить заданный уровень нагрева. Это становится понятным, если учесть, что согласно законам роста в серии подобных трансформаторов (т. е. в таких, в которых соответствующие линейные размеры пропорциональны) при постоянстве электромагнитных нагрузок (индукции в магнитопроводе, и плотности тока в обмотках) потери растут пропорционально кубу линейных размеров, тогда как охлаждающие поверхности растут пропорционально квадрату этих размеров. Поэтому приходится принимать дополнительные меры для усиления охлаждения путем обдува радиаторов вентиляторами. Тем самым увеличивается в 1,5-2 раза коэффициент теплопередачи и соответственно теплосъем радиаторов. При снижении температуры верхних слоев масла до 50С, если при этом ток нагрузки меньше номинального, вентиляторы отключаются.

Эта система охлаждения в отечественной промышленности применяется редко. При такой системе благодаря принудительной циркуляции масла с помощью насоса достигается более равномерное распределение температуры масла по высоте бака трансформатора и снижение температуры верхних слоев масла.

В трансформаторах мощностью около 100 MB-А и более выделяющиеся потери настолько значительны, что для их отвода приходится применять специальные масляно-воздушные охладители, обдуваемые вентиляторами и оснащенные насосами для принудительной циркуляции масла. Для увеличения эффективности обдува трубы в таких охладителях имеют сильно развитую ребристую наружную поверхность. Благодаря принудительной циркуляции масла достигается более равномерное распределение температуры масла по высоте бака. Разница температуры масла вверху и внизу бака составляет в данном случае менее 10°С, в то время как при естественной циркуляции она достигает 20-30°С. Выпускаемые в настоящее время отечественной промышленностью охладители имеют теплосъем 160-180 кВт. В случае отключения системы охлаждения трансформаторы могут оставаться включенными очень непродолжительное время, так как теплоотдающей поверхности бака недостаточно даже для отвода потерь холостого хода. Недостатком такой системы охлаждения является то, что теплоотдача от обмоток к маслу остается практически такой же, как и при естественной конвекции, так как принудительная циркуляция масла происходит только в зоне между наружной обмоткой и стенкой бака трансформатора.

Система охлаждения MB.

В отечественном трансформаторостроении эта система охлаждения не получила широкого распространения. Для охлаждения масла используется вода, циркулирующая в трубах, размещенных в верхней части бака, в зоне наиболее горячего масла. Вода прогоняется по трубам с помощью насосов.

Эта очень эффективная и компактная система охлаждения применяется для мощных трансформаторов тогда, когда имеется достаточное количество воды (гидростанции, очень мощные тепловые станции). Она позволяет отказаться от системы охлаждения ДЦ, которая при очень большой мощности трансформаторов становится достаточно громоздкой. Эта система охлаждения основана на применении масляно-водяных охладителей с гладкими или оребренными трубами и движением воды по трубам, а масла - в межтрубном пространстве. Благодаря конструктивным мероприятиям обеспечивается зигзагообразное движение масла в охладителе с поперечным обтеканием трубок. Большой теплосъем (до 1000 кВт и более) и малые габаритные размеры масляно-водяных охладителей достигаются благодаря увеличению коэффициента теплоотдачи от стенки трубы при охлаждении ее водой. При отключении этой системы охлаждения, как и при системе ДЦ, трансформаторы могут оставаться в работе также очень ограниченное время. Недостаток этой: системы охлаждения в части интенсивности охлаждения обмоток тот же, что и системы охлаждения ДЦ.

Системы охлаждения с направленной циркуляцией масла в обмотках НДЦ и НЦ.

Улучшить охлаждение обмоток и обеспечить при этом более равномерное распределение в них температуры можно путем создания принудительной (направленной) циркуляции масла в охлаждающих каналах обмоток с требуемой скоростью, обеспечивающей необходимый температурный режим. Здесь возможны два варианта исполнения - с одноконтурной и двухконтурной схемами циркуляции масла. В первом варианте масло, забираемое из верхней части бака, проходит через масляно-воздушные или масляно-водяные охладители и подается в обмотки. Во втором варианте кроме контуров охлаждения масла, аналогичных системам ДЦ или Ц, существуют независимые контуры охлаждения обмоток, причем масло, забираемое насосом из верхней части бака, подается, минуя охладители, в нижнюю часть бака и далее в контуры охлаждения обмоток. Второй вариант исполнения системы охлаждения несколько сложнее и дороже.
Эта система охлаждения позволяет при необходимости (например, в трансформаторах предельных мощностей) повысить электромагнитные нагрузки, но она усложняет конструкцию изоляции и обмоток, а также технологию сборки и испытаний трансформаторов (необходимы гидравлические испытания контуров циркуляции масла в обмотке). Поэтому такие системы применяются в отечественном трансформаторостроении для трансформаторов мощностью 400 MB-А и выше.

При работе трансформатора происходит нагрев обмоток и магнитопровода за счет потерь энергии в них. Предельный нагрев частей трансформатора ограничивается изоляцией, срок службы которой зависит от температуры нагрева. Чем больше мощность трансформатора, тем интенсивнее должна быть система охлаждения силовых трансформаторов .

Краткое описание систем охлаждения трансформаторов приводится ниже.
Естественное воздушное охлаждение трансформаторов осуществляется путем естественной конвекции воздуха и частичного лучеиспускания в воздухе. Такие трансформаторы получили название “сухих”. Условно принято обозначать естественное охлаждение при открытом исполнении С, при защитном исполнении СЗ, при герметизированном исполнении СГ, с принудительной циркуляцией воздуха - СД.

Допустимое превышение температуры обмотки сухого трансформатора над температурой окружающей среды зависит от класса нагревостойкости изоляции и согласно ГОСТ 11677-85 должно быть не больше: 60 °С (класса А); 75 °С (класса Е); 80 (класса В); 100 °С (класса Е); 125 °С (класса Н). данная систем охлаждения малоэффективна, поэтому применяется для трансформаторов мощностью до 1600 кВ А при напряжении до 15 кН

Естественное масляное охлаждение (М) выполняется для трансформаторов мощностью до 16000 кВ А включительно. 11 таких трансформаторах тепло, выделенное в обмотках и магнит проводе, передается окружающему маслу, циркулирующему по баку и радиаторам, и передается окружающему воздуху. При номинальной нагрузке трансформатора температура масла в верхних, наиболее нагретых слоях не должна превышать +95 °С (ПТЭ).

Для лучшей отдачи тепла в окружающую среду бак трансформатора снабжают ребрами, охлаждающими трубами или радиаторами в зависимости от мощности.

Масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла (Д) применяется для более мощных трансформаторов. В этом случае в навесных охладителях из радиаторных труб помещают вентиляторы. Вентилятор засасывает воздух снизу и обдувает нагретую верхнюю часть труб. Пуск и останов вентиляторов осуществляется автоматически в зависимости от нагрузки и температуры нагрева масла. Трансформаторы с таким охлаждением могут работать при полностью отключенном дутье, если нагрузка не превышает 100 % номинальной, а температура верхних слоев масла не более +55 °С, а также при минусовых температурах окружающего воздуха и при температуре масла не выше +45 °С независимо от нагрузки (ПТЭ). Максимально допустимая температура масла в верхних слоях при работе с номинальной нагрузкой 95ºС.

Форсированный обдув радиаторных труб улучшает условия охлаждения масла, а, следовательно, обмоток и магнитопровода трансформатора, что позволяет изготовлять такие трансформаторы мощностью до 80000 кВ А.

Масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители (ДЦ) применяются для трансформаторов мощностью 63000 кВ А и выше.
Охладители состоят из тонких ребристых трубок, обдуваемых снаружи вентилятором. Электронасосы, встроенные в маслопроводы, создают непрерывную принудительную циркуляцию масла через охладители.

Благодаря большой скорости циркуляции масла, развитой поверхности охлаждения и интенсивному дутью охладители обладают большой теплоотдачей и компактностью. Такая система охлаждения позволяет значительно уменьшить габариты трансформаторов. Охладители могут устанавливаться вместе с трансформатором на одном фундаменте или на отдельных фундаментах рядом с баком трансформатора.

Масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла (Ц) принципиально устроено также, как система ДЦ, но в отличие от последнего охладители состоят из трубок, по которым циркулирует вода, а между трубками движется масло.

Температура масла на входе в маслоохладитель не должна превышать +70ºс.
Чтобы предотвратить попадание воды в масляную систему трансформатора, давление масла в маслоохладителях ДОЛЖНО превышать давление циркулирующей в них воды не менее чем на 0,02 МПа (2 Н/см2). Эта система охлаждения эффективна, но имеет более сложное конструктивное выполнение и выполняется на мощных трансформаторах (160 МВ*А и более).

Для вентиляции трансформаторных подстанций Вентиляторный завод Укрвентсистемы выпускает: . Вентиляция трансформаторной подстанции залог удобной и безопасной эксплуатации каждого модуля такой подстанции.

Вентилятор обдува ВОТ-400К У1 системы охлаждения силовых трансформаторов

ОСНОВНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ:

• Осевые вентиляторы охлаждения трансформатора ВОТ-400К У1 используют для вентиляции трансформаторных подстанций;
• Осевые вентиляторы обдува ВОТ-400К У1 применяют в системах воздушного отопления, в системах различных технологических установок;
• Вентиляторы охлаждения трансформатора ВОТ-400К У1 используют для комплектации изделий машиностроения.

ВАРИАНТЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ:

• изготавливается из стали обыкновенного качества или из пластмассы;
• Вентиляторы обдува ВОТ-400К У1 для охлаждения трансформаторов общепромышленного назначения изготавливаются по 1-й конструктивной схеме согласно ГОСТа 11442-90 с горизонтальной осью вращения.

УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ:

• Осевые вентиляторы охлаждения трансформатора используют при температуре перемещаемой среды от -40°С и кратковременно до +80°С;
• Вентиляторы обдува ВОТ-400К У1 используют в макроклиматических районах с умеренным климатом 1-й категории размещения согласно ГОСТ 15150-69.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ:

• Вентилятор осевой;
• Рабочее колесо сварное или пластмассовое.

Преимущества стального рабочего колеса вентилятора ВОТ-400К У1:

• специально разработанная аэродинамическая форма рабочего колеса обеспечивает максимальную производительность и минимальную нагрузку на двигатель.

Преимущества вентиляторов ВОТ-400К У1:

• простота конструкции;
• надежность эксплуатации;
• малая потребляемая мощность (электродвигатель 0,25/1500);
• повышенный ресурс до первого капитального ремонта.

Преимущества пластмассового рабочего колеса вентилятора ВОТ-400К У1:

• отсутствие коррозионных процессов;
• более низкий уровень шума.

МОНТАЖ ВЕНТИЛЯТОРОВ ВОТ-400К У1:

• Вентиляторы ВОТ поставляются заказчику в собранном виде, комплектно с электродвигателем;
• Монтаж вентилятора должен обеспечивать свободный доступ к месту его обслуживания во время эксплуатации;
• Благодаря конструкции, установка осевых вентиляторов может выполнятся горизонтально и вертикально;
• При монтаже необходимо предусмотреть защиту электродвигателя: тепловую и от короткого замыкания.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕНТИЛЯТОРОВ ВОТ №400К У1:

Обозначение	Диаметр рабочего колеса, мм	Мощность двигателя, кВт	Синхронная частота вращения, об/мин	ØD, мм	L*, мм	Ød, мм	Ød1, мм	n, шт	Øm, мм	Масса с двигателем, кг ±5%
ИСПОЛНЕНИЕ РАБОЧЕГО КОЛЕСА ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ
Вентилятор ВОТ-3601-К-0,25/1500-У1	360	0,25	1500	390	262	160	130	4	10	9
Вентилятор ВОТ-4001-К-0,25/1500-У1	400	0,25	1500	456	262	160	130	4	10	9
Вентилятор ВОТ-4501-К-0,25/1500-У1	450	0,25	1500	506	262	160	130	4	10	9
ИСПОЛНЕНИЕ РАБОЧЕГО КОЛЕСА ИЗ ПЛАСТМАССЫ
Вентилятор ВОТ-3602-К-0,25/1500-У1	360	0,25	1500	390	262	160	130	4	10	8
Вентилятор ВОТ-4002-К-0,25/1500-У1	400	0,25	1500	456	262	160	130	4	10	8
Вентилятор ВОТ-4502-К-0,25/1500-У1	450	0,25	1500	506	262	160	130	4	10	8

Желательно произвести расчет вентиляции трансформаторной подстанции.

Расчет системы вентиляции выполняется соответствующими проектными организациями.

Система вентиляции трансформаторной подстанции представляет собой вентилятор установленный на крышу или встроенный в стену данного объекта.

Осевые вентиляторы охлаждения трансформатора ВОТ-400К У1 используют для вентиляции трансформаторных подстанций.

При этом температура перемещаемой среды не должна превышать +40°С.

Благодаря своеобразному внешнему виду, вентиляторы охлаждения трансформатора ВОТ-400К У1 часто называют «бабочка».

Кроме указанного выше осевые вентиляторы обдува ВОТ-400К У1 применяют в системах воздушного отопления, в системах приточной и вытяжной вентиляции различных технологических установок, поэтому справедливо называть такие вентиляторы -вентилятор осевой вытяжной.

Дополнительно, вентиляторы обдува ВОТ используют для комплектации изделий машиностроения.

Вентиляторы обдува ВОТ ВОТ-400К У1 используют в макроклиматических районах с умеренным и тропическим климатом 3-й категории размещения согласно ГОСТ 15150-69.

Вентиляторы обдува ВОТ ВОТ-400К У1 для охлаждения трансформаторов общепромышленного назначения изготавливаются из углеродистой стали обыкновенного качества по 1-й конструктивной схеме согласно ГОСТ 11442-90 с горизонтальной осью вращения.

Технические характеристики вентилятора ВОТ-400К У1: Производительность, Вес (Масса), Мощность электродвигателя

Расход воздуха 4000 м³/ч;

Электродвигатель мощностью 0,25 кВт/1500 об/мин;

Напряжение питания 3ф. 220/380 В, 50 Гц;

Степень защиты электродвигателя IP54;

Вес — 10кг.

Производственные осевые вентиляторы ВОТ-400К У1 просты в эксплуатации, обладают надежной конструкцией, имеют малую потребляемую мощность и повышенный ресурс до первого капитального ремонта.

Конструкция вентилятора ВОТ-400К У1

Конструкция вентилятора ВОТ-400К У1 (см. чертеж) состоит из:

1- Рабочее колесо

2- Ограждение

Способы охлаждения. 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 непосредственное соприкосновение с окружающим воздухом, поэтому охлаждение их происходит путем конвекции воздуха и излучения. Сухие трансформаторы (рис. 2.18) 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. Следует, однако, отметить, что воздух обладает меньшей электрической прочностью, чем трансформаторное масло, поэтому в сухих трансформаторах все изоляционные промежутки и вентиляционные каналы делают большими, чем в 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 типа 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 имеют условное обозначение 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.

Трансформаторы с масляным охлаждением. В трансформаторах с естественным масляным охлаждением (М) магнитопровод с обмотками погружают в бак, наполненный тщательно очищенным минеральным (трансформаторным) маслом (рис. 2.19).

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 два раза.

В трансформаторах мощностью 20-30 кВ А 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 концепции. 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. 2.20,а). В радиаторе происходит усиленная циркуляция масла и интенсивное охлаждение. Масляные трансформаторы типа М 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 (рис. 2.20, б), 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 масляноводяного 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 Н и НД выполняют с герметизированным баком, который заполняют 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 Н и НД пожаробезопасны и могут устанавливаться в закрытых помещениях. Их выпускают мощностью 160-2500 кВ А при напряжении 6 и 10 кВ.

Совтол представляет собой смесь полихлордифенила (совола) с трихлорбензолом, который добавляется для уменьшения вязкости и температуры застывания смеси. При использовании совтола в умеренном климате он содержит 65% полихлордифенила и 35% трихлорбензола; для тропических условий соответственно 90 и 10%. Он дороже трансформаторного масла, токсичен, что требует тщательной герметизации системы охлаждения.

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. 2.21), соединенный с внутренней полостью основного бака. При нагревании трансформатора изменяется объем масла, находящегося в 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 масли 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.

Арматура и подъемные устройства. При работе трансформатора масло нагревается, разлагается и загрязняется продуктами окисления (стареет), поэтому его периодически очищают или заменяют. Масляные трансформаторы во избежание опасности пожара и взрыва устанавливают на открытых ограждаемых площадках или в специально сооруженных помещениях с огнестойкими стенами, опорами и перекрытиями. Для заливки, отбора пробы, спуска и фильтрации масла масляные трансформаторы снабжают соответствующей арматурой (кранами, вентилями, пробками).

Все трансформаторы имеют различные устройства для их подъема и перемещения: рым-болты, крюки, переставные катки и поворотные тележки.

Устройства для контроля за состоянием масла и системы охлаждения. Чтобы осуществлять контроль за уровнем и температурой масла, масляные трансформаторы имеют указатели уровня и температуры. Указатель уровня обычно устанавливают на расширителе, а указатель температуры - на крышке основного бака. В трансформаторах мощностью до 1000 кВ А для этой цели используют ртутный термометр, а в трансформаторах большей мощности и в герметизированных трансформаторах - специальный электрический термосигнализатор. Трансформаторы с охлаждением типов Д, ДЦ и НД имеют два термосигнализатора, один из которых служит для измерения температуры верхних слоев масла, а другой - для автоматического управления процессом дутья.

Система автоматики должна обеспечивать: автоматическое включение и отключение системы охлаждения одновременно с включением в сеть и отключением трансформатора, регулирование интенсивности охлаждения в зависимости от нагрузки, включение резервного охладителя взамен вышедшего из строя, ввод резервного источника питания при снижении или исчезновении питания электродвигателей вентиляторов и насосов системы охлаждения и соответствующую сигнализацию о прекращении работы системы охлаждения. Трансформаторы мощностью 10000 кВ А и выше оборудуют также реле низкого уровня масла, находящегося в расширителе, которое сигнализирует о снижении уровня масла и автоматически отключает трансформатор при недопустимом его уменьшении.

Защита трансформатора от аварий. Для защиты от возможных аварий трансформаторы мощностью более 1000 кВ А имеют специальные газовые реле, которые устанавливают 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 (см. рис. 2.21), 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.