Все силовые трансформаторы должны выдерживать без повреждений и остаточных деформаций внезапные внешние короткие замыкания. Наибольшая продолжительность короткого замыкания на зажимах трансформатора не должна превышать нескольких секунд. Установлено, что большинство разрушений обмоток силовых трансформаторов при внешних коротких замыканиях происходит от действия осевых электромагнитных сил. Для защиты от механического разрушения обмотки закрепляют с помощью осевой прессовки, создающей одновременно механическую стойкость их и при воздействии радиальных сил.
Существует два способа осевой прессовки обмоток: вертикальными шпильками и ярмовыми балками; прессующими (нажимными) кольцами и винтами.
При прессовке вертикальными шпильками и ярмовыми балками (рис. 32, а) завинчиванием гаек 2 на стальных вертикальных шпильках 4, закрепленных на нижних ярмовых балках 7, осаживают вниз верхние ярмовые балки 3, сжимая до получения требуемой высота обмотки НН и ВН всех фаз вместе с ярмовой и уравнительной изоляцией, при этом во избежание ослабления прессовки навинчивают на шпильки контргайки -1. Вертикальные шпильки устанавливают на концах балок или в пролетах между фазами (по четыре на трансформатор). Ярма стягивают балками после прессовки обмоток.
Однако этот способ применяют только для трансформаторов I и II габаритов. Благодаря особенностям их конструкции осевые размеры обмоток выдерживаются с большой точностью, а витковая и концевая изоляции имеют относительно небольшие размеры. Поэтому их усадка после сушки и в процессе эксплуатации трансформатора незначительна, и обмотки удерживаются в хорошо спрессованном состоянии.
У трансформаторов III габарита и выше, изоляционные детали обмоток (витковая изоляция, прокладки), их концевая и главная изоляции занимают значительную долю высоты окна магнитной системы, что не позволяет получить одинаковую усадку, а следовательно, высоту обмоток и изоляции при изготовлении и сборке.
Равномерность прессовки и высокая механическая стойкость обмоток таких трансформаторов достигается другим способом— применением массивных стальных прессующих колец, уложенных поверх верхней изоляции обмоток на каждом стержне, и давящих на них нажимных винтов, установленных в полках верхних ярмовых балок (рис. 32, 6).
Рис. 32. Прессовка обмоток вертикальными шпильками и ярмовыми балками (а) и прессующими кольцами (б):
1 — контргайка, 2 — гайка, 3 — верхняя ярмовая балка, 4 — вертикальная шпилька, 5 — концевая изоляция, 6 — обмотка, 7 — нижняя ярмовая балка, 8 — нажимной винт, 9 — втулка, 10 — стальная пята, 11 — изоляционная пята, 12 — прессующее кольцо
На концевой изоляции 5 обмоток 6 установлено плоское прессующее (нажимное) кольцо 12 (оно имеет разрыв во избежание короткозамкнутого витка). В полку 3 верхней ярмовой балки вварены круглые стальные втулки 9, в которые ввинчивают нажимные винты 8. Если винтами давить непосредственно на прессующее кольцо, то оно через винты и ярмовую балку образует короткозамкнутый виток. Для предотвращения этого стальное кольцо изолируют от ярмовых балок пятами 11, выполненными из пластмассы, прессованного электрокартона или специального пресс-порошка. Чтобы при завинчивании винта давление не было сосредоточенным и не продавилась изоляционная пята, в нее вставляют стальную пяту 10. Самоотвинчивание винтов в процессе работы трансформатора или при его транспортировке предотвращают установкой гаек 2, которые затягивают до отказа. Для равномерной прессовки обмоток устанавливают на каждое прессующее кольцо четыре — шесть винтов (у более мощных трансформаторов их количество увеличивают).
Для обмоток силовых трансформаторов напряжением до 110 кВ применяют общую прессовку, т. е. все обмотки, расположенные на стержне, прессуют одним общим кольцом. Для мощных трехобмоточных и всех трансформаторов напряжением 220 кВ и более используют раздельную прессовку обмоток — каждую обмотку прессуют своим кольцом.
Каждое прессующее кольцо заземляют шинкой, изготовленной из медной луженой ленты толщиной 0,3 мм, которая соединяет его с заземленной ярмовой балкой.
Кольца заземляют со стороны отводов НН, строго соблюдая указания чертежа. Ошибка в подсоединении заземления может привести к образованию контура, неплотный контакт заземляющей шинки с кольцом — к чрезмерному нагреву места соединения и искрению, а следовательно, к газообразованию в масле. Для плотного присоединения шинки устанавливают стопорную и пружинную шайбы.
В целях экономии металла и уменьшения добавочных потерь ведутся работы по замене стальных прессующих колец кольцами из пластиковых изоляционных материалов.
