Вводы представляют собой фарфоровые проходные изоляторы, через внутреннюю полость которых проходит токоведущий стержень, и служат для вывода концов обмоток из трансформатора наружу и подключения их к сети. Вводы устанавливают на крышке, реже на боковой стенке бака. Внутри трансформатора ввод соединяют с обмоткой, а снаружи — с электросетью.
Внешняя конфигурация и размеры вводов зависят от класса напряжения, рода установки и силы тока. Вводы для внутренней установки имеют гладкую поверхность, для наружной установки (работающие в тяжелых атмосферных условиях — под дождем, снегом, в загрязненном воздухе) отличаются более развитой наружной поверхностью (наличие зонтообразных ребер), в результате чего увеличиваются путь поверхностного разряда по фарфору и электрическая прочность ввода.
Исходя из допускаемой плотности тока в токоведущем стержне (2—4 А/мм2), определяемой его нагревом, и размера фарфорового изолятора, зависящего от класса напряжения, вводы на большие номинальные токи и напряжения имеют большие габариты и массу. Для облегчения токоведущие стержни вводов 35 кВ и ниже на токи 4000 А и более выполняют полыми (из медных труб).
Вводы изготовляют на номинальные напряжения 0,5; 1; 3; 6—10; 20; 35; 110; 120; 330; 500; 750 кВ и выше и токи 100; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2000; 2500; 4000 А и более.
Вводы до 35 кВ. На номинальные напряжения от 0,5 до 35 кВ включительно применяют в трансформаторах съемные (разборные) вводы, конструкция которых позволяет заменять фарфоровый изолятор (в случае его повреждения) без подъема активной части трансформатора или верхней части бака колокольного типа. В эксплуатации это одно из основных преимуществ ввода. Все съемные вводы (за небольшим исключением) являются маслоподпорными, т. е. после установки внутренняя полость их заполняется трансформаторным маслом (или другим жидким диэлектриком) под давлением из бака трансформатора.
Обозначения съемных вводов, состоят из букв и цифр. Буквы означают: В — ввод; С — съемный; Т — трансформаторный; А и Б — категории оборудования; У — исполнение для умеренного климата, ХЛ — холодного, Т — тропического. Цифры в числителе указывают номинальное напряжение (кВ), в знаменателе— номинальный ток (А), после дроби следующее: 1 — разборное соединение стержня ввода с обмоткой (гайками); 2 — неразборное (сваркой). Например, съемный ввод на номинальное напряжение 35 кВ, номинальный ток 100 А, с неразборным соединением стержня с отводом обмотки для умеренного климата обозначают ВСТА-35/100-2-У, соответственно на 10 кВ, 1600 А с разборным соединением отвода обмотки со стержнем для холодного климата — ВСТБ-10/1600-1-ХЛ.
На напряжение до 1 кВ на трансформатор устанавливают съемные составные вводы (рис. 43). Особенность устройства такого ввода состоит в том, что для его установки на крышке 8 (стенке) бака не требуется крепежных деталей (гаек, шпилек), крепление обеспечивается входящими в его устройство частями. Вставляют сверху в отверстие на крышке токоведущий стержень 1 с колпаком 4 и уплотняющей прокладкой 5, фарфоровым изолятором 6 и резиновой прокладкой 7. Для крепления внутреннего и внешнего отводов и стяжки ввода служат гайки 2 и шайбы 3. Надевают с обратной стороны крышки на стержень фарфоровый изолятор 10 и навинчивают латунную втулку 12, притягивая тем самым обе половины ввода к крышке. Чтобы при стяжке не повредить нижний изолятор, устанавливают электрокартонные шайбы 9 и 11. Вводы на напряжение до 1 кВ и большие токи крепят прижимными кулачками так же, как вводы на 6—35 кВ.
Устройство ввода на напряжение 6—10 кВ и ток 3000 А показано на рис. 44. Медный стержень 14 проходит, через отверстие фарфорового изолятора 13. Верхний конец стержня уплотнен резиновом кольцом 6, втулкой 5 и гайкой 4. Стержень бортиком 12 опирается через электрокартонную шайбу 11 на уступ изолятора 13, а двумя выступами 10 входит в вертикальные пазы изолятора, что не позволяет ему проворачиваться при завинчивании гаек. Резиновая прокладка 9 уплотняет разъем между колпаком 7 и верхним торцом изолятора, а прокладка 19 — стык между крышкой и изолятором подтягиванием гаек 16 на шпильках 15, приваренных к крышке 20.
Рис. 43. Съемный составной ввод на ток 400 А и напряжение 1 кВ
Рис. 44. Съемный ввод на ток 3000 А и напряжение 6—10 кВ
Для подсоединения к электросети стержень в верхней части имеет контактный наконечник 1 с болтами 2 (с гайками и шайбами), который навинчивают на стержень и закрепляют болтами 3 (резьбовая часть наконечника разрезная). При токах менее 800 А для подсоединения ввода к внешней сети стержень снабжен вместо наконечника гайками и шайбами. Гетинаксовая втулка 21 служит для установки стержня по оси, шайбы 22 и гайки 23 — для подсоединения демпферов внутри бака, винт 8, ввинченный в латунный колпак 7,—для спуска воздуха из ввода при заполнении его маслом. Ввод крепят к крышке 20 прижимными кулачками 18. Фланец 17 служит для того, чтобы кулачки не смещались с борта изолятора.
Масло поступает в ввод под напором из бака трансформатора через зазоры между изолятором, гетинаксовой втулкой и стержнем. По мере заполнения его маслом воздух вытесняется через отверстие предварительно вывернутого винта 8.
Вводы на напряжение 35 кВ имеют дополнительную изоляцию стержня в виде надетой на него бумажно-бакелитовой трубки и более развитую поверхность фарфорового изолятора (больше ребер). Как и вводы на 6—10 кВ, их крепят к крышке прижимными кулачками с помощью установленных на ней стальных шпилек или кулачками и болтами к установочному фланцу, приваренному к крышке. При прохождении по стержню ввода тока порядка сотен и тысяч ампер вокруг него создается значительное магнитное поле, при этом возникающие в стальном фланце ввода и крышке трансформатора вихревые токи могут нагреть их свыше допустимой температуры. Во избежание этого при больших токах вместо стальных или чугунных фланцев, обладающих значительной магнитной проницаемостью, применяют латунные или фланцы из других немагнитных материалов.
Кроме того, уменьшение нагрева крышки достигается тем, что для установки вводов (например, НН) в крышке вырезают общее отверстие или между отверстиями (каждого ввода) прорезают узкие щели и заваривают их диамагнитным электродом. В этих случаях магнитные потоки вводов замыкаются по общему контуру: при двух вводах с разным направлением токов магнитные потоки компенсируются как противоположно направленные; при трех вводах трехфазной системы суммарный магнитный поток равен нулю, поскольку сумма мгновенных значений токов, а следовательно, магнитных потоков трехфазной системы равна нулю.
Для электропечных трансформаторов при напряжении обмоток НН порядка нескольких десятков и сотен вольт и токах, измеряемых десятками килоампер, применяют шинные вводы, которые состоят из набора медных шин, установленных на резиновых прокладках в гетинаксовой плите, прикрепляемой к крышке трансформатора, а также трубчатые вводы, которые состоят из медных труб, охлаждаемых проходящей внутри их водой.
Вводы 110 кВ и более. Трансформаторные вводы на напряжения 110 кВ и выше подразделяют на маслобарьерные и бумажно-масляные. В маслобарьерных вводах основной изоляцией служит трансформаторное масло, разделенное на слои бумажнобакелитовыми цилиндрами с уравнительными обкладками из алюминиевой фольги, в бумажно-масляных вводах — плотно намотанная на медную (или латунную) трубу кабельная бумага, пропитанная трансформаторным маслом и разделенная на слои уравнительными обкладками из фольги. Обкладки предназначены для выравнивания электрического поля. Вводы заполнены дегазированным трансформаторным маслом, не сообщающимся ни с маслом бака трансформатора, ни с атмосферным воздухом, поэтому их называют герметичными маслонаполненными.
Рис. 45. Герметичный маслонаполненный трансформаторный ввод на напряжение 110 кВ:
а — общий вид, б — устройства — стяжное и компенсирующее давление
Устройство бумажно-масляного герметичного маслонаполненного ввода на напряжение 110 кВ показано на рис. 45, а. Верхняя часть изоляционного сердечника 5 закрыта фарфоровой покрышкой 4, служащей внешней изоляцией, нижняя заключена в фарфоровую покрышку 9 и торцом опирается на резиновую прокладку 11, уложенную на латунный стакан 12, навинченный на конец трубы 3. Между стаканом и торцом изоляционного сердечника имеется гетинаксовая шайба 10, предохраняющая изоляцию от повреждения при навинчивании стакана и одновременно служащая дополнительной изоляцией. Между покрышками на сердечнике установлена металлическая соединительная втулка 6, к которой прилегают на резиновых прокладках торцы покрышек.
Втулка отлита заодно с фланцем 14, служащим для крепления ввода болтами на крышке трансформатора. На верхнем торце покрышки, на резиновой прокладке 19 (рис. 45,б) установлен металлический корпус 2 компенсаторов давления, в котором размещено пружинное устройство, стягивающее между собой корпус, покрышки, соединительную втулку и изоляционный сердечник.
Стяжное устройство состоит из гайки 23, навинченной на верхний конец трубы, ввернутых в нее болтов 24, нажимного диска 22, пружин 20 Ъ направляющих шпилек 21. При ввертывании болтов в гайку пружины, сжимаясь, стягивают составные части ввода; усадка до требуемых размеров уплотняющих резиновых прокладок, установленных между ними, обеспечивает его герметичность.
В корпусе кроме пружин осевой стяжки ввода размещено устройство, компенсирующее давление масла при температурном изменении его объема, состоящее из отдельных компенсаторов— сильфонов 18, установленных по кругу (так же, как пружины вокруг трубы).
Сильфон представляет собой цилиндр из латунной фольги с гофрированной боковой поверхностью, который заполнен азотом или аргоном и герметично запаян.
При повышении температуры масла, заполняющего ввод и корпус компенсатора, увеличиваются его объем и, следовательно, давление; под давлением окружающего масла сильфон сжимается (как гармоника), компенсируя объем и давление. При понижении температуры объем масла уменьшается и сильфон за счет разности давления газа и окружающего масла разжимается.
У вводов напряжением 220 кВ и более вследствие значительных изменений объема масла при колебании температуры сильфоны устанавливают в специальных выносных баках давления, которые заполнены трансформаторным маслом, сообщающимся с вводом гибкой трубкой из отожженной меди. Эти сильфоны имеют форму пустотелых дисков, изготовленных из тонкой белой жести.
Герметичные вводы работают под давлением масла, изменяющимся в зависимости от нагрузки и температуры окружающего воздуха. При изменении температуры от —45 до +55°С и полной нагрузке трансформатора допускаемое давление не должно превышать 20 и 280 кПа соответственно. На соединительной втулке ввода установлены вентиль 8 (рис. 45, а) для регулирования давления и подсоединения измерительного устройства с манометром для контроля за давлением во вводе, вывод 7 для измерения тангенса угла диэлектрических потерь и емкости внутренней изоляции, характеризующих качество изоляции (увлажненность), а также проушины для подъема ввода.
Верхнюю часть корпуса компенсатора герметически закрывает упругая металлическая диафрагма 16 (рис. 45, б), предохраняющая корпус от разрыва при чрезмерном повышении давления. Герметичность корпуса компенсатора, нижней и верхней частей ввода достигается установкой шайбообразных прокладок из маслостойкой резины, нажимных фланцев, втулок и других вспомогательных деталей. Для присоединения ввода к внешней сети служит контактный наконечник 1. Внутренний отвод обмотки соединяют с вводом гибким медным проводом, пропущенным через трубу и впаянным в наконечник 25. Для выпуска воздуха из ввода при заполнении его маслом служит отверстие, закрытое винтом 15; для слива масла в стакане предусмотрено отверстие, закрываемое пробкой с резьбой. Металлические детали нижней части ввода закрыты алюминиевым экраном 13, верхней части — защитным кожухом 17, экран и кожух предназначены для выравнивания электрического поля.
Герметичные вводы широко применяют в последние 10— 15 лет, а до этого использовали вводы, масло которых сообщалось с атмосферным воздухом через гидрозатвор расширителя, компенсирующего расширение масла и установленного в верхней части ввода. Для контроля уровня масла расширитель снабжен маслоуказателем. В настоящее время негерметичные вводы из-за их несовершенства сняты с производства.
Герметичные вводы имеют обозначения, состоящие из букв и цифр, например:
Т1);
(УГ, Т1). Обозначения вводов расшифровывают таким образом: Г — герметичный; БМ — бумажномасляная внутренняя изоляция; Т — для трансформаторов; 0-45 — угол наклона к вертикали в градусах; 110, 220—номинальные напряжения (кВ); 030, 2000 — номинальные токи (А);
У — усиленная наружная изоляция; У1, ХЛ-1, Т1 —климатическое исполнение и категория размещения.
В последнее время на напряжение 110 кВ используют вводы с твердой изоляцией, изоляционный сердечник которых изготовляют намоткой на медную трубу кабельной бумаги, пропитанной специальным лаком. После термообработки получают монолитную твердую изоляцию. Ввод с твердой изоляцией имеет меньшие размеры и массу.
