На магнитную систему трансформатора воздействуют механические нагрузки, возникающие при подъеме и перевозке активной части, осевой запрессовке обмоток и коротких замыканиях. Эти усилия «растягивают» стержни, стремясь «оторвать» от них ярма, вызывают смещение пластин и увеличивают зазоры в стыках, потери и ток холостого хода. Поэтому механические нагрузки в магнитной системе нежелательны, и их следует избегать.
Существует немало конструкций устройств, разгружающих активную сталь. Одно из них — жесткая рама, образованная нижними 1 и верхними 4 ярмовыми балками и соединяющими их вертикальными шпильками 3 (рис. 21).
Рис. 21. Остов трансформатора с прессующими шпильками:
1,4 — нижние и верхние ярмовые балки, 2 — стержень, 3 — связующие шпильки с бумажно-бакелитовыми трубками на крайних стержнях, 5 — подъемные планки, 6 — полубандажи, 7 — винты для прессовки обмоток, 8, 9 — связующие шпильки между стержнями, 10 — стеклобандажи, 11 — нижнее ярмо, 12 — фасонные полки для опоры обмоток, 13 — стальные опорные пластины
Рис. 22. Соединение ярмовых балок вертикальными упорными пластинами:
а — общий вид, б — с прямым упором, в — с косым упором, г — в виде клина, б — с изолированными прокладками; 1, 8 — верхняя и нижняя ярмовые балки, 2, 7 — упорные пластины, приваренные к вертикальной пластине, 3 — магнитная система, 4, 6 — упорные пластины, приваренные к ярмовым балкам, 5 — вертикальные пластины, 9 — стальной клин, 10 — электроизоляционная прокладка
Шпильки и балки рассчитаны на суммарные осевые усилия, возникающие в трансформаторе. Обычно вертикальные шпильки размещают снаружи обмоток и изолируют бумажно-бакелитовыми трубками.
В трансформаторах с наружными обмотками 110 кВ и выше вместо шпилек применяют вертикальные пластины, которые располагают вдоль стержня между активной сталью и обмоткой. Пластины выполняют несколько функций: соединяют ярмовые балки, обеспечивают равномерное сжатие стержней, защищают их наружные пакеты от повреждений и воспринимают усилия при подъеме активной части. Иногда пластины применяют в небольших трансформаторах с обмотками ВН 35 кВ и ниже, в которых установка шпилек по конструктивным соображениям нежелательна. Вертикальные пластины имеют по две приваренные по концам упорные пластины, которым соответствуют такие же пластины, приваренные к ярмовым балкам. Принцип действия устройства показан на рис. 22, а—д. Пластины 4 и 6 (рис. 22, а, д), приваренные к верхней 1 и нижней 8 ярмовым балкам, должны плотно, без зазоров соединяться с такими же упорными пластинами 2 и 7 (рис. 22, б, в). Это соединение требует очень точной приварки упорных пластин. Ошибки, особенно в трехстержневом магнитопроводе, приводят к неравномерной нагрузке на пластины 5 того или иного стержня, исключая из работы одну из них. Так, ошибка в приварке пластины 2 (над средним стержнем) на несколько миллиметров снимает нагрузку с соответствующей вертикальной пластины 5 и передает ее на две крайние. Для компенсации отклонений пластину 2 иногда срезают под острым углом, а перемещаемый по пластине 4 ярмовой балки специальный стальной клин плотно, без зазоров соединяет все детали устройства (рис. 22, г).
Рис. 23. Конструкция заземления магнитной системы в трансформаторах мощностью до 6,3 МВ-А:
I — активная сталь, 2 — заземляющая шинка, 3 — электрокартонная прокладка, 4 — болт, 5 — стопорная шайба, 6 — бобышка, приваренная к балке. 7 — ярмовая балка
В мощных трансформаторах вертикальные пластины 5 изолируют от ярмовых балок электроизоляционными прокладками 10 (рис. 22, д), что позволяет «разорвать» контуры, по которым могут замыкаться циркулирующие токи, вызываемые потоками рассеяния. Для сборки такая конструкция представляет трудности: вертикальные пластины 5 находятся под обмотками, поэтому после зашихтовки ярма и установки ярмовых балок узел сочленения вообще закрыт, что усложняет выравнивание балок. Для визуального контроля в стенке балок делают специальные отверстия, через которые проверяют правильность сочленения упорных пластин.
Конструкции с вертикальными шпильками лишены этих недостатков: шпильки размещаются снаружи обмоток, доступны и позволяют свободно регулировать положение ярмовых балок.
Во время работы в металлических частях трансформатора возникает определенный потенциал, наведенный электрическим полем обмоток. Если он превысит электрическую прочность промежутков между металлическими заземленными и незаземленными элементами конструкции, то возникнет пробой промежутков. Известно, что электрические разряды разлагают масло, а их характерное потрескивание легко принять за пробои в изоляции обмоток. Чтобы избежать разрядов, остов заземляют, т. е. всем его металлическим деталям сообщают один и тот же потенциал— потенциал «земли». Заземлению подлежат активная сталь, ярмовые балки, вертикальные шпильки (пластины) и другие детали, составляющие остов трансформатора.
Остов устанавливают на дне бака на стальных опорных пластинах 13 (см. рис. 21), которые связывают нижние балки и имеют хороший контакт с дном, т. е. надежно заземлены. Обе верхние 4 ярмовые балки соединяются с нижними 1 вертикальными шпильками 3 (пластинами), а между собой — горизонтальными шпильками или брусками, прессующими ярма.
Поэтому для заземления активной стали достаточно на верхнем (рис. 23) и нижнем ярмах установить по одной перемычке (шинке), которые гальванически соединяют ее с балками. Если пакеты активной стали разделены каналами с изоляционными прокладками, то их дополнительно соединяют шинками 2. Чтобы шинки не замкнули активную сталь (торцы пластин не имеют изоляции), ее защищают электрокартонными полосками или коробочкой. Заземляющую шинку обычно изготовляют из медной луженой ленты сечением 0,3X40 мм. Один конец шинки 2 до запрессовки ярма закладывают на глубину 75 мм между листами стали, другой присоединяют к ярмовой балке 7. Применяют и другие схемы заземления магнитной системы.
