Герасимова Л. С. и Дейнега И. А.
Технология и оборудование производства трансформаторов. Учебник для техникумов. Москва, «Энергия», 1972.
В книге изложены основы технологии трансформаторостроения, рассмотрены технологические процессы основных производств: магнитопроводов, обмоточно-изоляционного, аппаратного, сварочного, сборочного, а также контроля и испытаний силовых трансформаторов Рассмотрены вопросы организации производства и технологии изготовления основных узлов и деталей.
Даны описание и иллюстрации применяемых приспособлений и нестандартного оборудования, а также средства механизации и автоматизации производства трансформаторов.
Книга предназначается в качестве учебника для студентов техникумов по курсу «Технология и оборудование производства трансформаторов» и может быть использована студентами электротехнических и энергетических вузов в качестве учебного пособия по тому же курсу.
Книга может быть также полезна инженерам и техникам, работающим в области проектирования, производства и эксплуатации трансформаторов.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Директивами XXIV съезда КПСС предусмотрено ввести на электрических станциях страны 65—67 млн. кВт энергетических мощностей, что потребует изготовления силовых трансформаторов ежегодно не менее 150 млн. кВ-А суммарной мощности.
Такие большие темпы производства трансформаторов возможны только при высоком техническом оснащении их изготовления, увеличении единичной мощности.
В настоящей книге авторы стремились более полно осветить вопросы прогрессивной технологии: изготовление магнитопроводов из рулонной холоднокатаной стали, термовакуумная обработка изоляции, повышение динамической устойчивости трансформаторов, а также технологические процессы аппаратного и сварочного производства. В основном рассмотрены вопросы изготовления трансформаторов средних и больших мощностей, имеющих более сложную технологию их производства.
Большое внимание уделено описанию и иллюстрациям применяемого оборудования и приспособлений. Эти сведения необходимы в связи со спецификой конструкции рассматриваемых устройств, а также для выполнения практических работ и курсовых проектов.
В связи с повышением уровня подготовки учащихся в школах менее подробно описаны элементарные операции, переходы, коротко дано описание конструкции узлов, а больше внимания уделено теоретическим вопросам. Это должно способствовать лучшему пониманию технологических процессов, а также расширению возможностей анализа накопленного опыта.
Книга составлена на основе опыта работы в основном Запорожского трансформаторного завода и Московского электрозавода. В ней освещены новые технологические процессы, разработанные на Минском электротехническом заводе и Армэлектрозаводе.
Использована также соответствующая отечественная и зарубежная литература.
Круг рассматриваемых тем определился программой предмета, а полнота изложения каждой из них — значением темы в общем комплексе рассматриваемых вопросов и количеством отведенных для нее часов.
В книге принята терминология в соответствии с ГОСТ 16110-70, введенным в действие с 1 января 1971 г.
Главы 1 — 3, 11 — 14, 17—23 написаны Л. С. Герасимовой, гл. 4—10, 15, 16 — И. А. Дейнегой.
Авторы выражают благодарность тт. П. Г. Бурману, В. И. Линеву и А. Г. Крайзу, работникам ЗТЗ, ВИТ и Минского электротехнического завода за их ценные советы, помощь при работе над рукописью и представление отдельных материалов.
Авторы
ВВЕДЕНИЕ
Трансформаторы являются одним из основных видов электротехнического оборудования, необходимого для энергетики и электрификации народного хозяйства.
Передача электрической энергии от места ее производства до места потребления требует шести — восьмикратной трансформации в повышающих и понижающих трансформаторах. Таким образом, суммарная установленная мощность трансформаторов должна в несколько раз превышать установленную мощность генераторов.
Директивами XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР предусмотрено грандиозное развитие всех отраслей народного хозяйства при опережающих темпах производства электроэнергии. Бурное развитие советской энергетики потребовало создания нового трансформаторного оборудования с технико-экономическими характеристиками, соответствующими современному мировому техническому уровню.
В девятой пятилетке намечается довести производство электроэнергии до 1 030— 1070 млрд. кВт-ч, ввести в действие на электростанциях генераторные мощности 65— 67 млн. кВт.
Трансформаторостроение должно обеспечить выпуск трансформаторов на напряжение 750—1 150 кВ переменного тока и 1 500 кВ постоянного тока для дальних линий электропередачи единой энергетической системы страны.
Мощность трансформаторов в единице возрастает сверх 1 млн. кВ-А. Суммарная мощность силовых трансформаторов, изготавливаемых в Советском Союзе, достигнет более 150 млн. кВ-А в год.
Трансформаторостроение как самостоятельная отрасль советской электропромышленности начало свое развитие в 1928 г. с создания специализированного трансформаторного производства на Московском электрозаводе. Это обеспечило необходимые темпы роста количественных и качественных показателей отечественных трансформаторов. В 1931 г. были освоены трансформаторы на 220 кВ для Свирской ГЭС. В начале 30-х годов успешно осваивались специальные трансформаторы: электропечные, преобразовательные, измерительные, реакторы и др. [Л. 1].
В 1934 г. были освоены трансформаторы, регулируемые под нагрузкой (трансформаторы РПН). Отечественное трансформаторостроение успешно решило задачи, поставленные первыми пятилетними планами, обеспечивая потребность электрификации и индустриализации страны трансформаторным оборудованием.
В 1933—1940 гг. создаются серии трансформаторов напряжением до 110 кВ и мощностью до 31 500 кВ-А и однофазные трансформаторы 40 000 кВ-А на 220 кВ, что соответствовало мировому техническому уровню. В эти же годы учеными и инженерами отрабатываются основы теории, расчета и конструирования трансформаторов, методы исследований, специфические технологические процессы.
После окончания Великой Отечественной войны производство трансформаторов быстро достигло довоенного уровня. Однако один завод уже не мог обеспечить решения повышенных задач послевоенных планов развития энергетики. Начатый строительством в 1947 г. Запорожский трансформаторный завод (ЗТЗ) уже в 1949 г. начал выпуск трансформаторов II— III габаритов. В 1953 г. завод освоил почти всю номенклатуру силовых трансформаторов для большой энергетики. К 1955 г. завод стал одним из крупнейших специализированных предприятий в мире.
В 50-е годы расширяется круг заводов, выпускающих трансформаторы: Уралэлектротяжмаш, Армэлектрозавод, трансформаторные заводы в Минске, Хмельницком, Тольятти, Чирчике, Биробиджане и др. Тесное сотрудничество заводов с Всесоюзным электротехническим институтом им. В. И. Ленина (ВЭИ) и Всесоюзным институтом трансформаторостроения (ВИТ) обеспечило высокие темпы роста научно-технических достижений трансформаторостроения, номинальных напряжений и единичных мощностей трансформаторов.
Впервые в СССР были разработаны и изготовлены трехфазные трансформаторы 110—150—220—330 кВ больших мощностей от 90 до 630 МВ-А, трансформаторы мощностью до 25 МВ-А с алюминиевыми обмотками, взрывобезопасные шахтные трансформаторы, комплектные трансформаторные подстанции, преобразовательные трансформаторы для работы в выпрямительных установках на ток 25000 А, переключающие устройства большой мощности класса напряжением 110 кВ и др. Были разработаны и освоены трансформаторы на 400 кВ, автотрансформаторы для сетей 110—500 кВ, давшие большой экономический эффект как в производстве, так и эксплуатации энергосистем, автотрансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой.
Рис. В-1. Однофазный автотрансформатор напряжением 750 кВ.
Впервые в СССР и в мире были разработаны и освоены трансформаторы и автотрансформаторы на 500 кВ, созданы трансформаторы для линий электропередачи постоянного тока напряжением 800 кВ и переменного тока 750 кВ, а в 1970 г. изготовлен трансформатор напряжением 1 200 кВ переменного тока.
Отечественными трансформаторами оборудованы крупнейшие электростанции: имени В. И. Ленина и имени XXII съезда КПСС на Волге, Братская ГЭС на Ангаре, Красноярская на Енисее, Бухтарминская, Вилюйская, Каховская и Кременчугская ГЭС, Приднепровская, Черепетская, Добротворская, Бурштынская, Луганская ГРЭС и др. Трансформаторы мощностью 630 МВ-А, напряжением 220 кВ работают на Красноярской ГЭС, автотрансформаторы напряжением 750 кВ, мощностью 417 МВ-А (рис. В-1) успешно работают на линии электропередачи Конаково — Москва. Впервые в стране изготовлен трехфазный трансформатор мощностью 1 000 МВ-А, напряжением 330 кВ.
Трансформаторы, изготовленные в Советском Союзе, работают во многих странах мира. Например, в объединенной энергосистеме 400 кВ «Мир» в странах — членах СЭВ, на Асуанской ГЭС, в энергосистеме 500 кВ и ТЭЦ г. Суэц в ОАР, на Бхилайском металлургическом заводе, ГЭС Бхакра, ТЭС Патрату и Корба в Индии, на ГЭС и ТЭС Вьетнама, Кубы, Румынии, Болгарии, КНДР и других стран.
Ведется проектирование новых серий трансформаторов с применением новых магнитных, проводниковых и изоляционных материалов, прогрессивных конструкций и технологии, более совершенного технологического оборудования, автоматизированных линий.
Трансформаторостроение является одной из отраслей электротехнической промышленности. Технология трансформаторостроения, которой посвящена данная книга, имеет ряд особенностей. Основной особенностью технологии производства трансформаторов является чрезвычайное разнообразие технологических процессов.
Помимо общих процессов, присущих машиностроению, они имеют свою специфическую технологию изготовления пластин магнитопроводов, намотку, изолирование и пропитку обмоток, изготовление изоляционных деталей из электрокартона, бумажно-бакелитовых цилиндров и трубок, текстолита, гетинакса, дерева; пайку мягкими и твердыми припоями, термовакуумную обработку изоляции, все виды сборки крупных узлов, технологию изготовления сварных конструкций и т. д. Качество выполнения этих процессов в значительной степени определяет такие важные свойства трансформатора, как долговечность и надежность его работы, повышение к. п. д. и пр.
В производстве трансформаторов исключительно важное значение имеют культура изготовления и квалификация рабочих, точное выполнение технологических процессов. Пыль и грязь, попадающие в трансформатор, резко снижают срок службы изоляции, а иногда приводят к его аварийным отключениям.
Совершенствование технологии во многом зависит от качества основных активных и конструкционных материалов, получаемых заводами из других отраслей промышленности.
Основным требованием к технологии производства трансформаторов является необходимость как обеспечения линейных размеров деталей и его узлов, так и получения заданных конструкцией технических характеристик. Поэтому при обработке материалы рассматриваются не только как конструкционные элементы, но и как проводники электрического тока или магнитного потока или как диэлектрики. Для обеспечения большой надежности работы, малой массы и габаритов, а также малых потерь в изделиях применяются специальные электротехнические материалы: холоднокатаная рулонная электротехническая сталь с жаростойким изоляционным покрытием, обмоточные провода (транспонированные, подразделенные), лучшие марки электрокартона. Обработка этих дорогостоящих материалов должна вестись с минимальными потерями без ухудшения их физических свойств. Требование высокой эксплуатационной надежности трансформаторов обусловливает значительное время и трудоемкость их изготовления. Своеобразие некоторых технологических процессов, как, например, шихтовки магнитопровода, изолирования шин и кабелей, соединения обмоток в схему или изготовления изоляции, сильно затрудняет их механизацию и автоматизацию. Поэтому доля ручного труда в трансформаторостроении еще велика. Для выполнения специфических технологических процессов применяется специально разработанное и изготовленное самими предприятиями так называемое нестандартное оборудование.
В связи с ростом объемов производства трансформаторов намечается необходимость в проектировании серий этих изделий и изготовлении такого оборудования. Это даст возможность усовершенствовать оборудование, автоматизировать производственные процессы и откроет еще большие возможности для повышения производительности труда и устранения тяжелого ручного труда.
Контрольные вопросы
- Каковы основные этапы развития отечественного трансформаторостроения?
- Назовите основные особенности технологии производства трансформаторов?
- Назовите основные требования к технологии производства трансформаторов.
