Мощные трансформаторы - Конструкция мощных трансформаторов

Конструкции мощных трансформаторов на напряжение 220 кВ и выше отличаются от конструкций более мелких трансформаторов на более низкие напряжения вследствие усложнения отдельных узлов, вызванного увеличением единичной мощности и повышением напряжения, что в свою очередь ставит требование более полного использования активных материалов (стали магнитопровода и меди обмоток).
Предел единичной мощности с учетом напряжения или «крупности» трансформатора ставится внешними размерами бака, который должен вписаться в железнодорожный габарит подвижного состава, так как в Советском Союзе перевозка трансформаторов на дальние расстояния осуществляется только по железной дороге.
До определенной «крупности» баки трансформаторов не выходят за III степень негабаритности и поэтому не приходится принимать особых ухищрений, чтобы «втиснуть» активную часть в бак. Однако после этого предела приходится при конструировании принимать меры для обеспечения возможно меньшего габарита активной части. Это достигается, с одной стороны, относительным уменьшением сечения магнитопровода, а следовательно, повышением расчетной индукции и, с другой стороны, снижением уровня изоляции, что позволяет уменьшить изоляционные промежутки в активной части и между токоведущими частями и стенками бака.
Но повышение индукции и снижение уровня изоляции не может быть допущено в широком пределе, поскольку влечет за собой ухудшение качества трансформатора. При повышении индукции возрастают потери мощности в активной стали на намагничивание, поскольку потери пропорциональны 1,6 степени индукции. Это влечет более значительный нагрев стали и требует лучшего охлаждения. Кроме того, при повышенной индукции поток поля рассеяния возрастает и в ряде узлов возникает повышенный нагрев за счет добавочных потерь, о чем упоминалось выше. Снижение уровня изоляции снижает надежность конструкции, так как уменьшается запас электрической прочности изоляции но отношению к могущим возникать в эксплуатации перенапряжениям коммутационного характера.
Таким образом, создание совершенной, надежной конструкции современного крупного трансформатора является достаточно сложной задачей, так как требуется одновременно с обеспечением надежности обеспечить и экономию расхода металла.
По назначению трансформаторы могут быть разделены на повысительные и понизительные, считая по преимущественному их использованию, потому что каждый  трансформатор может работать в реверсивном режиме. Основные различия заключаются в различном номинальном напряжении обмотки ВН. У повысительных оно выше на 5%, чем у понизительных.
У автотрансформаторов деление на повысительные и понизительные выражено менее четко, т. е. в большинстве случаев одни и те же автотрансформаторы используются как повысительные или понизительные.
Повысительные трансформаторы характеризуются тем, что они работают на электростанциях, как правило, в блоке с генераторами. Трансформаторы, предназначенные для работы в блоке с генераторами мощностью 100 Мвт и более, выполняются двухобмоточными с ответвлениями, переключаемыми при невозбужденном трансформаторе, на стороне ВН (с ПБВ) или без ответвлений (трансформаторы мощностью более 200—250МВ*А). Эти трансформаторы выполняются однофазными (типы ОДЦГ, ОЦГ, ОЦ) и трехфазными (типы ТДЦГ, ТДЦ, ТЦ) с масляно-воздушной системой (ДЦ) охлаждения или с масляно-водяной системой (Ц) охлаждения с принудительной циркуляцией масла.
Мощные понизительные трансформаторы на напряжение 220 кВ и выше в настоящее время проектируются и изготовляются только с автотрансформаторными обмотками. В некоторых случаях автотрансформаторы используются и как повысительные, если нужно передать мощность от генератора на два повышенных напряжения, а также в качестве трансформаторов связи на электростанциях с системами шин двух повышенных напряжений (от обмотки НН в таком случае могут питаться шины собственных нужд как от резервного источника).
Автотрансформаторы, предназначенные в основном для установки на подстанциях, где обычно не имеется специального водоснабжения, проектируются с масляно-воздушной системой охлаждения с принудительной циркуляцией масла. Автотрансформаторы изготовляются однофазные (типы АОДЦТГ, ОДЦТГА, АОДЦТН) и трехфазные (типы АТДЦТГ, АТДЦТН). Автотрансформатор типа ТДЦТГА относится к повысительным, поскольку обмотка НН в нем расположена в середине (между обмотками ВН и СН), в то время как у других автотрансформаторов обмотка IIII располагается па стержне.
Ниже будут кратко описаны конструкции узлов некоторых типов современных трансформаторов и даны сравнения их с конструкциями узлов ранее выпускавшихся трансформаторов.