전력 변압기 - 장치 및 작동 원리

전기를 장거리로 운송할 때 손실을 줄이기 위해 변환 원리가 사용됩니다. 이를 위해 발전기에서 생성된 전기는 변전소에 공급됩니다. 전력선에 들어가는 전압의 진폭을 증가시킵니다.

전송 라인의 다른 쪽 끝은 원격 변전소의 입력에 연결됩니다. 그것에 전압이 감소되어 소비자간에 전기를 분배합니다.

두 변전소 모두 특수 전원 공급 장치가 고전력 전기 변환에 관여합니다.

1. 변압기

2. 단권 변압기.

그들은 많은 공통된 특징과 특성을 가지고 있지만 특정 작동 원리가 다릅니다. 이 기사에서는 개별 코일 사이의 전기 전송이 전자기 유도로 인한 첫 번째 설계에 대해서만 설명합니다. 이 경우 진폭이 변하는 전류 및 전압 고조파는 발진 주파수를 보존합니다.

변압기는 저전압 교류를 더 높은 전압으로 변환(승압 변압기)하거나 더 높은 전압을 더 낮은 전압(강압 변압기)으로 변환하는 데 사용됩니다. 가장 널리 보급된 것은 송전선로 및 배전망용 일반용 전력 변압기입니다. 대부분의 경우 전력 변압기는 3상 변류기로 제작됩니다.

장치 특성

전기의 전력 변압기는 기초가 튼튼한 미리 준비된 고정 장소에 설치됩니다. 트랙과 롤러를 설치하여 바닥에 놓을 수 있습니다.

110/10kV 전압 시스템과 10MVA의 총 전력으로 작동하는 많은 유형의 전력 변압기 중 하나에 대한 일반적인 보기가 아래 그림에 나와 있습니다.

구성의 일부 개별 요소에는 서명이 제공됩니다. 보다 자세하게는 주요 부품의 배치 및 상호 배치가 도면에 표시됩니다.

변압기의 전기 장비는 뚜껑이 있는 밀폐된 탱크 형태로 만들어진 금속 하우징에 들어 있습니다. 그것은 유전 특성이 높고 동시에 고전류 부하가 걸리는 부품에서 열을 제거하는 데 사용되는 특수 등급의 변압기 오일로 채워져 있습니다.

저전압 권선 11과 고전압 10이있는 권선이있는 탱크 내부에 코어 9가 설치되어 있습니다. 변압기의 전면 벽은 8입니다. 고전압 권선의 단자는 도자기 절연체를 통과하는 입력에 연결됩니다. 2.

저전압 권선용 권선도 절연체(3)를 통과하는 전선에 연결됩니다.탱크의 상단 가장자리에 덮개를 부착하고 탱크와 덮개 사이의 조인트로 오일이 누출되는 것을 방지하기 위해 고무 개스킷을 그 사이에 배치합니다. 탱크 벽에는 두 줄의 구멍이 뚫려 있고 얇은 벽 파이프 7이 용접되어 오일이 흐릅니다.

덮개에는 손잡이 1이 있습니다. 돌리면 고전압 코일의 회전을 전환하여 부하 전압을 조정할 수 있습니다. 클램프는 확장기라고 하는 탱크(5)가 장착된 덮개에 용접됩니다.

오일 레벨을 모니터링하기 위한 유리관이 있는 표시기 4와 주변 공기와 소통하기 위한 필터 6이 있는 플러그가 있습니다 변압기는 롤러 12에서 움직이며 그 축은 탱크 바닥에 용접된 빔을 통과합니다 .

큰 전류가 흐르면 변압기 권선이 변형되는 경향이 있는 힘을 받습니다. 권선의 강도를 높이기 위해 절연 실린더에 감겨 있습니다. 사각형 스트립이 원 안에 배치되면 원의 영역이 완전히 사용되지 않습니다. 따라서 트랜스포머 로드는 너비가 다른 시트를 조립하여 계단식 단면으로 만들어집니다.

변압기의 유압 다이어그램

그림은 주요 요소의 단순화된 구성과 상호 작용을 보여줍니다.

특수 밸브와 나사를 사용하여 오일을 채우고 배출하며 탱크 바닥에 위치한 차단 밸브는 오일 샘플을 채취한 후 화학 분석을 수행하도록 설계되었습니다.

냉각 원리

전원 변압기에는 두 개의 오일 순환 회로가 있습니다.

1. 외부;

2. 내부.

첫 번째 회로는 금속 파이프 시스템으로 연결된 상부 및 하부 수집기로 구성된 라디에이터로 표시됩니다. 가열 된 오일이 통과하여 냉매 라인에 있으면 냉각되어 탱크로 돌아갑니다.

탱크의 오일 순환은 다음과 같이 수행할 수 있습니다.

• 자연스럽게;

• 펌프에 의한 시스템의 압력 생성으로 인해 강제됩니다.

종종 탱크 표면은 오일과 주변 대기 사이의 열 전달을 개선하는 특수 금속판인 주름을 만들어 증가합니다.

라디에이터에서 대기로의 열 흡입은 자유 공기 대류로 인해 시스템을 팬으로 송풍하거나 팬 없이 수행할 수 있습니다. 강제 공기 흐름은 장비에서 열 제거를 효과적으로 증가시키지만 시스템 작동을 위한 에너지 소비를 증가시킵니다. 그들은 줄일 수 있습니다 변압기의 부하 특성 최대 25%.

최신 고전력 변압기에서 방출되는 열 에너지는 막대한 가치에 도달합니다. 그 크기는 이제 비용으로 지속적으로 작동하는 변압기 옆에 위치한 산업 건물 난방 프로젝트를 구현하기 시작했기 때문일 수 있습니다. 그들은 겨울에도 장비의 최적의 작동 조건을 유지합니다.

변압기의 오일 레벨 제어

변압기의 안정적인 작동은 탱크가 채워지는 오일의 품질에 크게 좌우됩니다. 작동 중에는 두 가지 유형의 절연유가 구별됩니다. 탱크에 부어지는 순수한 건조 오일과 변압기 작동 중에 탱크에 있는 작동 오일입니다.

변압기 오일의 사양은 점도, 산도, 안정성, 회분, 기계적 불순물 함량, 인화점, 유동점, 투명도를 결정합니다.

변압기의 비정상적인 작동 조건은 즉시 오일의 품질에 영향을 미치므로 변압기 작동에 있어 제어가 매우 중요합니다. 공기와 소통하면서 오일이 축축해지고 산화됩니다. 원심 분리기 또는 필터 프레스로 청소하여 오일에서 수분을 제거할 수 있습니다.

산도 및 기타 기술적 특성 위반은 특수 장치에서 오일을 재생해야만 제거할 수 있습니다.

권선 결함, 절연 결함, 국부 가열 또는 "철의 화재" 등과 같은 내부 변압기 고장은 오일 품질의 변화로 이어집니다.

오일은 탱크에서 지속적으로 순환됩니다. 온도는 영향을 미치는 요인의 전체 복합체에 따라 달라집니다. 따라서 볼륨은 항상 변경되지만 특정 한계 내에서 유지됩니다. 팽창 탱크는 오일의 부피 편차를 보상하는 데 사용됩니다. 현재 레벨을 모니터링하는 것이 편리합니다.

이를 위해 오일 표시기가 사용됩니다. 가장 간단한 장치는 부피 단위로 미리 등급이 매겨진 투명한 벽이 있는 통신 용기 방식에 따라 만들어집니다.

이러한 압력 게이지를 팽창 탱크와 병렬로 연결하면 작동을 모니터링하기에 충분합니다. 실제로 이 작동 원리와 다른 다른 오일 지표가 있습니다.

수분 침투 방지

팽창 탱크의 상부는 대기와 접하고 있기 때문에 내부에 에어 드라이어가 설치되어 수분이 오일에 침투하는 것을 방지하고 유전 특성을 감소시킵니다.

내부 손상 보호

오일 시스템의 중요한 요소입니다. 가스 릴레이… 주변압기 탱크와 팽창 탱크를 연결하는 배관 내부에 설치됩니다. 따라서 오일 및 유기 절연에 의해 가열될 때 방출되는 모든 가스는 가스 릴레이의 민감한 요소가 있는 용기를 통과합니다.

이 센서는 작동 시 매우 작고 허용 가능한 가스 형성으로 설정되지만 두 단계로 증가할 때 트리거됩니다.

1. 첫 번째 값의 설정 값에 도달하면 오작동 발생에 대해 서비스 담당자에게 빛/소리 경고 신호를 발행합니다.

2. 탱크 내부의 단락으로 시작되는 강력한 오일 및 유기 절연 분해 프로세스의 시작을 나타내는 격렬한 가스 발생의 경우 전압을 해제하기 위해 변압기의 모든 측면에 있는 전원 차단기를 끄십시오.

가스 릴레이의 추가 기능은 변압기 탱크의 오일 레벨을 모니터링하는 것입니다. 임계값으로 떨어지면 설정에 따라 가스 보호가 작동할 수 있습니다.

• 신호만;

• 신호로 스위치를 끕니다.

탱크 내부의 비상 압력 축적으로부터 보호

배수관은 하단이 탱크 용량과 연결되고 오일이 팽창기의 레벨까지 내부로 흐르도록 변압기 덮개에 장착됩니다. 튜브의 윗부분이 확장기 위로 올라가 약간 구부러진 측면으로 들어갑니다.그 끝은 정의되지 않은 가열 발생으로 인해 비상 압력 증가가 발생하는 경우 파손되는 유리 안전 막으로 밀봉되어 있습니다.

이러한 보호의 또 다른 설계는 압력이 증가하면 열리고 압력이 해제되면 닫히는 밸브 요소의 설치를 기반으로 합니다.

또 다른 유형은 사이펀 보호입니다. 그것은 가스의 급격한 상승과 함께 날개의 급속한 압축을 기반으로합니다. 결과적으로 정상적인 위치에서 압축 스프링의 영향을 받는 화살표를 고정하는 자물쇠가 쓰러집니다. 방출된 화살은 유리막을 깨고 압력을 완화합니다.

전원 변압기 연결 다이어그램

탱크 하우징 내부에는 다음이 있습니다.

• 상부 및 하부 빔이 있는 골격;

• 자기회로;

• 고전압 및 저전압 코일;

• 감기 가지 조정;

• 저전압 및 고전압 탭

• 고압 및 저압 부싱의 바닥.

빔과 함께 프레임은 모든 구성 요소를 기계적으로 고정하는 역할을 합니다.

인테리어 디자인

자기 회로는 코일을 통과하는 자속의 손실을 줄이는 역할을 합니다. 적층 방식을 사용하여 전기 강판의 등급으로 만들어집니다.

부하 전류는 변압기의 위상 권선을 통해 흐릅니다. 원형 또는 직사각형 단면의 구리 또는 알루미늄과 같이 금속이 생산 재료로 선택됩니다. 권선을 절연하기 위해 특수 브랜드의 케이블 종이 또는 면사를 사용합니다.

전력 변압기에 사용되는 동심원 권선에서는 일반적으로 저전압(LV) 권선이 코어에 배치되고 코어는 외부에서 고전압(HV) 권선으로 둘러싸여 있습니다.이러한 권선 배열은 첫째로 고전압 권선을 코어에서 이동할 수 있게 하고 둘째로 수리 중에 고전압 권선에 대한 접근을 용이하게 합니다.

코일의 더 나은 냉각을 위해 절연 스페이서로 형성된 채널과 코일 사이의 개스킷이 코일 사이에 남습니다. 오일은 이러한 채널을 통해 순환하며 가열되면 탱크의 파이프를 통해 상승한 다음 냉각됩니다.

동심원 코일은 서로 안쪽에 위치한 실린더 형태로 감겨 있습니다. 고전압 측의 경우 연속 또는 다층 권선이 생성되고 저전압 측의 경우 나선형 및 원통형 권선이 생성됩니다.

LV 권선은 막대에 더 가깝게 배치됩니다. 이렇게 하면 절연 층을 쉽게 만들 수 있습니다. 그런 다음 특수 실린더가 장착되어 고압 측과 저압 측 사이를 분리하고 HV 권선을 장착합니다.

설명된 설치 방법은 변압기 로드 권선의 동심 배열과 함께 아래 그림의 왼쪽에 표시됩니다.

그림의 오른쪽은 절연층으로 분리된 대체 권선 배치 방법을 보여줍니다.

권선 절연의 전기적 및 기계적 강도를 높이기 위해 표면에 특수 유형의 글리프탈 바니시가 함침됩니다.

전압의 한쪽에 권선을 연결하기 위해 다음 회로가 사용됩니다.

• 별;

• 삼각형;

• 지그재그.

이 경우 각 코일의 끝은 표와 같이 라틴 알파벳 문자로 표시됩니다.

변압기 유형 권선 측 저전압 고압 고전압 시작 종단 중립 시작 종단 중립 시작 종단 중립 단상 a x — At Ht — A x — 2 권선 3 상 a NS 0 — — — A x 0 b Y B Y with G ° C Z 3 권선 3 상 a x At Ht A x b Y 0 YT 0 B Y 0 ° С Z Ht ° С Z

권선의 단자는 변압기 탱크 커버에 있는 부싱 절연체 볼트에 장착된 해당 다운 컨덕터에 연결됩니다.

출력 전압 값을 조정할 가능성을 실현하기 위해 권선에 분기가 만들어집니다. 제어 분기의 변형 중 하나가 다이어그램에 표시되어 있습니다.

전압 조정 시스템은 공칭 값을 ± 5% 이내로 변경할 수 있도록 설계되었습니다. 이렇게 하려면 각각 2.5%씩 5단계를 완료하십시오.

고전력 전력 변압기의 경우 일반적으로 고전압 권선에서 조정이 생성됩니다. 이것은 탭 스위치의 설계를 단순화하고 그 쪽에서 더 많은 턴을 제공함으로써 출력 특성의 정확도를 향상시킬 수 있습니다.

다층 원통형 코일에서 조정 분기는 코일 끝의 레이어 외부에 만들어지며 요크에 대해 동일한 높이에 대칭으로 위치합니다.

변압기의 개별 프로젝트의 경우 중간 부분에 분기가 만들어집니다. 역방향 회로를 사용할 때 권선의 절반은 오른쪽 코일로, 다른 하나는 왼쪽 코일로 수행됩니다.

3상 스위치는 탭을 전환하는 데 사용됩니다.

여기에는 코일의 가지에 연결된 고정 접점 시스템과 회로를 전환하여 고정 접점이 있는 다양한 전기 회로를 생성하는 가동 접점 시스템이 있습니다.

분기가 영점 근처에서 이루어지면 하나의 스위치가 한 번에 세 단계 모두의 작동을 제어합니다. 이는 스위치의 개별 부품 사이의 전압이 선형 값의 10%를 초과하지 않기 때문에 가능합니다.

권선의 중간 부분에 탭이 만들어지면 각 위상마다 개별 스위치가 사용됩니다.

출력 전압 조정 방법

각 코일의 회전 수를 변경할 수 있는 두 가지 유형의 스위치가 있습니다.

1. 부하 감소와 함께;

2. 부하를 받고 있습니다.

첫 번째 방법은 완료하는 데 시간이 오래 걸리고 인기가 없습니다.

부하 전환을 통해 연결된 소비자에게 중단 없는 전력을 제공함으로써 전기 네트워크를 보다 쉽게 ​​관리할 수 있습니다. 그러나 이렇게하려면 추가 기능이 장착 된 복잡한 스위치 디자인이 필요합니다.

• 스위칭하는 동안 두 개의 인접한 접점을 연결하여 부하 전류를 중단하지 않고 분기 간 전환을 수행합니다.

• 동시에 켜는 동안 연결된 탭 사이의 권선 내부 단락 전류를 제한합니다.

이러한 문제에 대한 기술적 해결책은 전류 제한 리액터 및 저항을 사용하여 원격 제어로 작동되는 스위칭 장치를 만드는 것입니다.

기사 시작 부분에 표시된 사진에서 전력 변압기는 액추에이터 및 접촉기로 전기 모터를 제어하기 위해 릴레이 회로를 결합하는 AVR 설계를 생성하여 부하 상태에서 출력 전압을 자동으로 조정합니다.

작동 원리 및 모드

전력 변압기의 작동은 기존 변압기와 동일한 법칙을 기반으로 합니다.

• 진동의 시변 고조파와 함께 입력 코일을 통과하는 전류는 자기 회로 내부의 변화하는 자기장을 유도합니다.

• 두 번째 코일의 권선을 관통하는 변화하는 자속은 두 번째 코일에 EMF를 유도합니다.

작동 모드

작동 및 테스트 중에 전력 변압기는 작동 또는 비상 모드에 있을 수 있습니다.

전압 소스를 1차 권선에 연결하고 부하를 2차 권선에 연결하여 생성되는 작동 모드입니다. 이 경우 권선의 전류 값은 계산된 허용 값을 초과해서는 안됩니다. 이 모드에서 전원 변압기는 연결된 모든 소비자에게 오랫동안 안정적으로 전원을 공급해야 합니다.

작동 모드의 변형은 전기적 특성을 확인하기 위한 무부하 및 단락 테스트입니다.

2차 회로를 개방하여 전류 흐름을 차단하여 생성된 무부하. 다음을 결정하는 데 사용됩니다.

• 능률;

• 변환인자;

• 코어 자화로 인한 강철 손실.

단락 시도는 2 차 권선의 단자를 단락시켜 생성되지만 변압기 입력의 전압을 초과하지 않고 2 차 정격 전류를 생성 할 수있는 값으로 과소 평가됩니다.이 방법은 구리 손실을 결정하는 데 사용됩니다.

비상 모드의 경우 변압기에는 작동 위반이 포함되어 허용 값을 벗어나는 작동 매개 변수의 편차가 발생합니다. 권선 내부의 단락은 특히 위험한 것으로 간주됩니다.

비상 모드는 전기 장비의 화재와 돌이킬 수 없는 결과를 초래합니다. 전력 시스템에 막대한 피해를 줄 수 있습니다.

따라서 이러한 상황을 방지하기 위해 모든 전력 변압기에는 기본 루프의 정상 작동을 유지하고 오작동시 모든 측면에서 신속하게 분리하도록 설계된 자동, 보호 및 신호 장치가 장착되어 있습니다.