Устройство и элементы конструкции силовых трансформаторов

Силовые трансформаторы (автотрансформаторы) в зависимости от мощности и напряжения условно делят на восемь габаритов. Так, например, к нулевому габариту относят трансформаторы мощностью до 5 кВА включительно, мощностью свыше 5 кВА – до 100 кВА напряжением до 35 кВ (включительно) к I габариту, выше 100 до 1000 – к II, выше 1000 до 6300 – к III; выше 6300 – к IV, а напряжением выше 35 до 110 кВ (включительно) и мощностью до 32 000 кВА – к V габариту. Для отличия по конструктивным признакам, назначению, мощности и напряжению их подразделяют на типы. Каждому типу трансформаторов присваивают обозначение, состоящее из букв и цифр. Буквы в типах масляных и сухих трансформаторов обозначают: О – однофазный, Т – трехфазный, Н – регулирование напряжения под нагрузкой, Р – с расщепленными обмотками; по видам охлаждения: С – естественно-воздушное, М – естественная циркуляция воздуха и масла, Д – принудительная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла, ДЦ – принудительная циркуляция воздуха и масла, MB – принудительная циркуляция воды и естественная циркуляция масла, Ц – принудительная циркуляция воды и масла. Вторичное употребление буква С в обозначении типа показывает, что трансформатор трехобмоточный.

Рисунок 18.1 - Устройство силового масляного трансформатора мощностью 1000—6300 кВА класса напряжения 35 кВ: 1 – бак, 2 – вентиль, 3 – болт заземления, 4 – термосифонный фильтр, 5 – радиатор, 6 – переключатель, 7 – расширитель, 8 – маслоуказатель, 9 –воздухоосушитель, 10 – выхлопная труба, 11 – газовое реле, 12 – ввод ВН, 13 – привод переключающего устройства, 14 – ввод НН, 15 – подъемный рым, 16 – отвод НН, 17 – остов, 18 – отвод ВН, 19 – ярмовая балка остова (верхняя и нижняя), 20 – регулировочные ответвления обмоток ВН, 21 – обмотка ВН (внутри НН), 22 – каток тележки

Цифры в числителе указывают мощность трансформатора (в киловольт-амперах), в знаменателе – класс напряжения обмотки ВН (в киловольтах), например: ТМ-100/6 – трехфазный, с масляным охлаждением и естественной циркуляцией, мощностью 100 кВА, напряжением 6 кВ; ТД-10000/110 – трехфазный, с дутьевым охлаждением, мощностью 10 000 кВА, напряжением 110 кВ; ТДТ-20 000/110 – трехфазный, трехобмоточный, с дутьевым охлаждением, мощностью 20 000 кВА, напряжением 110 кВ; ТС-630/10 – трехфазный, сухого исполнения, мощностью 630 кВА, напряжением 10 кВ. В обозначении автотрансформатора добавляют букву А. Если автотрансформатор понижающий, то буква А стоит в начале обозначения, если повышающий – в конце.

В условном обозначении типа трансформатора указывают также год разработку конструкции, климатическое исполнение и категорию размещения, например: ТДЦ-63 000/110-75У1 (У – предназначен для работы в условиях умеренного климата, 1 – на открытом воздухе). По стандарту номинальные мощности трехфазных трансформаторов и автотрансформаторов должны соответствовать ряду: 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250 и т. д. Составными частями масляного трансформатора являются: остов обмотки, переключающее устройство, вводы, отводы, изоляция, бак, охладители, защитные и контрольно-измерительные и вспомогательные устройства. Конструкция, включающая в собранном виде остов трансформатора, обмотки с их изоляцией, отводы, части регулирующего устройства, а также все детали, служащие для их механического соединения, называется активной частью трансформатора. На рис. 18.1 показано устройство и компоновка основных частей силового масляного трансформатора мощностью 1000— 6300 кВА.

Термосифонный фильтр трансформаторов (рис. 18.2). Термосифонный фильтр служит для непрерывной регенерации масла в процессе работы трансформатора и представляет собой металлический сосуд 4, заполненный силикагелем 3 и присоединенный трубами 6 и 7 к верхнему и нижнему патрубкам бака. Силикагель загружают в него через бункер 5, а отработанный высыпают через бункер 6. В бункерах установлены металлические решетки с сетками 2, предотвращающие попадание силикагеля в бак трансформатора. Циркуляция масла через

Рисунок 18.2 - Термосифонный фильтр трансформаторов

фильтр основана на конвекции за счет разности температур верхнего и нижнего слоев масла. Термосифонные фильтры применяют в трансформаторах мощностью 160 кВА и более.

Радиатор трансформатора (рис. 18.3). При работе трансформатора теплота, выделяемая магнитной системой, обмотками и другими частями, подверженными нагреву, передается маслу. Масло конвекцией передает теплоту стенкам бака, а стенки – окружающему воздуху. Каждый квадратный метр поверхности бака при естественной циркуляции масла способен отвести 400 – 450 Вт. Если тепловая нагрузка поверхности бака будет больше, то температура активной части и трансформатора может превысить допустимую.

В трансформаторах небольшой мощности (25 - 40 кВА) потери энергии сравнительно невелики, для ее отвода достаточно гладкой поверхности бака. В трансформаторах мощностью более 40 кВА (I – III габаритов) применяют навесные радиаторы с трубами овальной или круглой формы (рис. 18.3). Их крепят болтами к патрубкам бака, уплотняя резиновыми прокладками.

	Рисунок 18.3,а - Прямотрубный радиатор с обдувом вентиляторами
Рисунок 18.3 - Прямотрубный двухрядный радиатор: 1 – патрубок с фланцем, 2 – коробка (коллектор), 3 – овальная труба; А – расстояние между центрами патрубков (основной монтажный размер радиатора)

В более мощных трансформаторах устанавливают радиаторы с более развитой поверхностью, которые обдуваются вентиляторами (система охлаждения Д). Такой радиатор (рис. 18.3,а) состоит из нескольких рядов тонкостенных труб 5, собранных с помощью коробок 4, которые вварены в верхний и нижний коллекторы 5, присоединяемые патрубками 6 к стенке бака 7. Под радиатором на кронштейнах 8, прикрепленных к стенкам бака, установлены вентиляторы, состоящие из асинхронных электродвигателей 1 и крыльчаток 2. Каждый квадратный метр поверхности радиатора при обдуве способен отвести 750—850 Вт.

Для трансформаторов мощностью 63 000 кВА и более, где дутьевое охлаждение не обеспечивает отвод теплоты, применяют специальные охладители, у которых принудительная циркуляция масла сочетается с дутьем. Интенсивная принудительная циркуляция масла достигается с помощью специальных центробежных электронасосов с встроенным асинхронным электродвигателем. В основном применяют электронасосы типов Т63/10 и ТТ63/10 с подачей 63 м³/ч и напором 10 м. Охладители устанавливают на стенках бака или выносят на отдельные фундаменты и соединяют с баком трубами.

Наиболее эффективный способ охлаждения мощных трансформаторов – водомасляная система. В охладителях такой системы нагретое масло прогоняется насосом через трубы колонки охлаждаемые противопотоком воды.

Рисунок 18.4 - Расширитель трансформатора

Расширитель трансформатора. Расширитель служит для локализации (компенсации) колебаний уровня масла в силовом трансформаторе при изменении температуры. Кроме того, он уменьшает площадь соприкосновения с воздухом открытой поверхности масла и, следовательно, защищает масло от преждевременного окисления кислородом. Расширитель представляет собой металлический цилиндр, соединенный с баком трубопроводом. Существуют герметизированные трансформаторы с азотной защитой, у которых пространство между поверхностью масла и верхней стенкой расширителя заполнено азотом. Расширители устанавливают на трансформаторах напряжением 6 кВ и выше, мощностью 25 кВА и более. Объем расширителя выбирают таким, чтобы при всех режимах работы трансформатора от отключенного состояния до номинальной нагрузки и при колебаниях температуры окружающего воздуха от - 45 до +40°С в нем было масло (обычно 8 – 10% объема масла, находящегося в трансформаторе). На рис. 18.4 показан расширитель, устанавливаемый на трансформаторах III габарита. При нагревании масло из бака трансформатора по трубе, соединяющей его с патрубком 7, вытесняется в расширитель; при снижении температуры оно поступает обратно в бак. На торцовой стенке корпуса 2 расширителя установлен маслоуказатель 1 и нанесены краской три горизонтальные черты с контрольными цифрами: - 45, +15 и +40°С. Это означает, что в неработающем трансформаторе уровни масла, отмеченные черточками, должны соответствовать указанным температурам окружающего воздуха. Другая торцовая стенка корпуса крепится болтами на маслоуплотняющей прокладке. Через разъем производят чистку и окраску внутренней поверхности расширителя.

Для сбора и удаления осадков и влаги со дна расширителя предназначен отстойник 10 с отверстием, закрываемым пробкой 9 и служащим также для слива масла из расширителя. Изменение в расширителе уровня масла, а следовательно, его объема компенсируется атмосферным воздухом, поступающим в расширитель из окружающей среды через осушитель, подсоединяемый к патрубку 6. Отверстие с пробкой 5 предназначено для заполнения расширителя маслом, кольца 3 – для подъема, патрубок 4 – для соединения с предохранительной трубой. Чтобы осадки не попадали в трансформатор со дна расширителя, конец патрубка 7 выступает внутри расширителя на 50 – 60 мм.

Расширитель устанавливают немного выше уровня крышки 6 трансформатора с помощью опорных пластин 12, которые приварены к кронштейнам 11, закрепляемым на крышке болтами.

Рисунок 18.5 - Маслоуказатель трансформаторов III—IV габаритов

Маслоуказатель трансформатора.Маслоуказатель(рис. 18.5)служит для контроля за уровнем масла в трансформаторе. На расширителях трансформаторов I и II габаритов устанавливают плоские маслоуказатели: вырезают в боковой стенке расширителя продольную щель шириной 10 мм, укладывают по ее периметру резиновую прокладку, а на нее – плоское стекло толщиной 3 мм, которое прижимают фасонным фланцем с помощью шпилек, приваренных к стенке. На трансформаторы III и IV габаритов устанавливают трубчатый маслоуказатель, который работает по принципу сообщающихся сосудов. Стеклянная толстостенная трубка 7 вмонтирована в верхнее 10 и нижнее 2 колена с отверстиями для крепления болтами к боковой стенке расширителя. Для уплотнения трубки, опирающейся нижним концом на прокладку 3 из электрокартона, имеются кольцевые резиновые прокладки 4 и 9, которые прижаты к стеклу и внутренним стенкам колен втулками 5 и 8 с помощью болтов. Колена скреплены между собой стальной трубкой 6 и болтом 1; пробковый кран 11 служит для разобщения маслоуказателя с расширителем.

В последние годы на трансформаторах IV габарита и выше устанавливают стрелочные магнитные маслоуказатели, отличающиеся более совершенной конструкцией и надежностью в работе.

Воздухоосушитель трансформатора. Воздухоосушитель предназначен для поглощения влаги из воздуха, поступающего в расширитель; в трансформаторах I и II габаритов он встроен непосредственно в расширитель. Внутренняя трубка 5 воздухоосушителя вставлена в отверстие верхней части расширителя и приварена маслоплотным швом к его стенке, наружная трубка 4 установлена диаметрально противоположно внутренней. К наружной трубке прикреплен прижимными фланцами 8 и болтами 7 на резиновой прокладке 11 колпак 10 из органического стекла. Колпак и

Рисунок 18.6 - Воздухоосушитель, встроенный в расширитель

нижнюю часть внутренней трубки заполняют индикаторным силикагелем, а верхнюю — силикагелем или цеолитом до уровня, не превышающего максимальный уровень масла 3 в расширителе. При изменении температуры и уменьшении объема масла в расширителе из атмосферы через масляный затвор 2, внутреннюю трубку 5, силикагель 6, индикаторный силикагель 9 и наружную трубку 4 поступает в верхнюю полость расширителя воздух. При увеличении объема масла воздух проходит по этому пути в обратном направлении. Об увлажненности силикагеля судят по изменению цвета индикаторного силикагеля, за которым наблюдают через колпак.

Воздухоосушитель, устанавливаемый на расширителях трансформаторов III габарита и выше, состоит из металлического корпуса 1 (рис. 18.6) цилиндрической формы, заполненного силикагелем 3, решетки с сеткой 7, сетчатого патрона 4, заполненного индикаторным силикагелем и закрытого крышкой 5 со смотровым стеклом 6. В нижнюю часть воздухоосушителя вмонтирован масляный затвор, работающий по принципу сообщающихся сосудов и служащий для предохранения силикагеля от постоянного соприкосновения с воздухом и очистки воздуха от

механических примесей (они, проходя через масло, оседают в нем). Масляный затвор имеет несколько отверстий с пробками: 13 — для слива отработанного масла, 10 — для слива масла до нормального уровня в затворе и отверстие для заливки трансформаторного масла (последнее на рисунке не показано).

Когда уровень масла в расширителе понижается, его объем пополняется воздухом: он проходит через трубку 9, приваренную к дну 12 масляного затвора, затем через слой трансформаторного масла 11, отверстие в стенке 8 затвора, через решетку с сеткой и слои силикагеля, отбирающего у воздуха влагу. Далее по патрубку 2 и трубе сухой воздух попадает в расширитель. При увеличении объема масла в расширителе воздух идет в обратном направлении. Для контроля за уровнем масла воздухоосушители имеют маслоуказатель (на рисунке не показан).

Выхлопная труба трансформатора.Повреждение внутри трансформатора, сопровождаемое электрической дугой, приводит к интенсивному разложению масла с образованием большого количества газа и, как следствие, резкому повышению давления внутри бака, при этом может разорваться бак и возникнуть пожар.

Рисунок 18.7 - Выхлопная труба: а — общий вид, б — устройство диафрагмы

Для локализации давления внутри бака устанавливают выхлопную трубу (рис. 18.7, а), которая состоит из корпуса 2, изготовленного из листовой стали, диафрагмы 3, фланца 1 для крепления к крышке бака трансформатора и фланца 5 для подсоединения трубы к верхней части расширителя. В диафрагму входят фланцы 9 (приваренный к стенке трубы) и 7 (рис. 18.7, б), две резиновые 11 и торцовая 10 прокладки, уплотняющие стеклянный диск 6, который установлен между фланцами, скрепленными болтами 4. Для фиксации мест установки прокладок служит опорное кольцо 8. Нижний конец трубы сообщается с баком через отверстие в крышке. При повышении давления внутри бака стекло лопается, и газы вместе с маслом выбрасываются наружу. Выхлопную трубу устанавливают на трансформаторах мощностью 1000 кВ-А и выше, на более мощных трансформаторах с пленочной защитой вместо выхлопной трубы применяют предохранительный клапан.

Газовое реле трансформатора.Газовая защита осуществляется с помощью специальных газовых реле, которые подразделяются на поплавковые, лопастные и чашечные. Газовое реле представляет собой металлический кожух, врезанный в маслопровод, между баком трансформатора (автотрансформатора) и расширителем, как показано на рисунке 18.8.

Реле заполнено маслом. Кожух реле имеет смотровое стекло со шкалой, с помощью которой определяется объем скопившегося в реле газа. На крышке газового реле имеется краник для выпуска воздуха и взятия пробы газа для его анализа, а также расположены зажимы для подключения кабеля к контактам, находящимся внутри кожуха. У поплавковых реле внутри кожуха укреплены на шарнирах два поплавка, представляющих собой полые металлические цилиндры. На поплавках укреплены ртутные - контакты, соединенные гибкими проводниками с выводными зажимами на крышке реле. Ртутный контакт представляет собой стеклянную запаянную колбочку с впаянными в ее верхнюю часть двумя контактами. Колбочка содержит небольшое количество ртути, которая при определенном положении колбочки замыкает между собой оба контакта, чем создается цепь через реле. Конструкция наиболее распространенного газового реле типа ПГ-22 показана на рисунке 18.9. Верхний поплавок является сигнальным элементом защиты. Нормально, когда реле полностью заполнено маслом, поплавок всплывает и его контакт при этом разомкнут. При медленном газообразовании газы, поднимающиеся к расширителю, постепенно заполняют верхнюю часть реле и вытесняют масло. С понижением уровня масла в реле поплавок, опускаясь, поворачивается на своей оси, вследствие чего происходит замыкание ртутных контактов в цепи предупредительной сигнализации. При дальнейшем медленном газообразовании реле подействовать на отключение не может, так как оно заполняется газом лишь до верхней кромки отверстия маслопровода, после чего газы будут выходить в расширитель. Аналогично работает сигнальный элемент и при понижении уровня масла в реле по другим причинам, например из-за утечки масла из бака трансформатора или понижения температуры.

Рисунок 18.9 – Устройство поплавкового газового реле типа ПГ-22

Рисунок 18.10 – Устройство лопастного газового реле фирмы АЕГ–Унион: 1 — кожух; 2 — коробка зажимов; 3 — сигнальный поплавок; 4 — отключающий поплавок; 5 — лопасть; 6 — ртутные контакты; 7 — стержень для опробования отключающего элемента; 8 — кран; 9 — зажимы; 10 — пробка; 11 — экран; 12 — пробка; 13 —экран.

Нижний поплавок, расположенный против отверстия маслопровода, является отключающим элементом реле. При бурном газообразовании вследствие повышения давления в баке трансформатора (автотрансформатора) возникает сильный поток газа и масла в расширитель через газовое реле. При скорости движения потока газов и масла порядка 0,5 м/с нижний поплавок, находящийся на пути движения потока, опрокидывается, и происходит замыкание его ртутных контактов в цепи отключения. Благодаря тому, что при к. з. в трансформаторе (автотрансформаторе) сразу возникает бурное газообразование, газовая защита производит отключение с небольшим временем порядка 0,1—0,3 с. Отключающий элемент работает так же при большом понижении уровня масла в корпусе реле. У лопастных реле сигнальный элемент выполняется так же, как у поплавковых, а отключающий состоит из поплавка и поворотной лопасти, механически связанных с общим ртутным контактом, действующим на отключение. Пример лопастного реле приведен на рис. 18.10. Лопасть 5 расположена против входного отверстия реле со стороны бака трансформатора (автотрансформатора) и действует так же, как поплавок у реле ПГ-22. Для регулирования скорости срабатывания в пределах 0,5—1,5 м/с предусмотрена возможность изменения площади лопасти, на которую воздействует поток газов и масла. Отключающий поплавок 4 защищен от потока масла и газов экраном 11 и поэтому срабатывает только при понижении уровня масла. Если действие на отключение при понижении уров

ня масла не требуется, то оно может быть выведено ввертыванием пробки 12. У чашечных реле вместо поплавков используются открытые металлические чашки и вместо ртутных контактов обычные открытые контакты, работающие непосредственно в масле. показан на рисунке 18.11.

Открытая чашка 1 с ушком 2 может поворачиваться на оси 3: С чашкой связана колодка 4, на которой укреплены подвижный контактный мостик 5, лопасть 6 и пластина 7, сцепленная с нижним концом пружины 8. Верхний конец пружины 8 и неподвижные контакты 9 укреплены на неподвижной части газового реле. Сигнальный и отключающие элементы помещены в корпус 10 (такой же, как у газового реле типа ПГ-22). Сигнальный элемент выполнен аналогично, но чашка не имеет лопасти. Нормально, когда корпус реле полностью заполнен маслом, верхняя и нижняя чашки тоже заполнены маслом и удерживаются в исходном положении пружинами 8. При понижении уровня масла в корпусе реле вследствие скопления газа в его верхней части верхняя чашка под воздействием момента, создаваемого весом масла, находящегося в чашке и превышающего момент пружины 8, поворачивается на оси 3. При этом контактный мостик 5 замыкает неподвижные контакты 9 в цепи предупредительной сигнализации. Аналогично срабатывают сигнальный и отключающий элементы при понижении уровня масла в корпусе реле по другим причинам, например при утечке масла из бака трансформатора (автотрансформатора) или понижении температуры. При этом отключающий элемент, расположенный ниже сигнального, срабатывает при более глубоком понижении уровня масла в реле. При повреждениях внутри бака трансформатора (автотрансформатора), сопровождающихся бурным газообразованием, поток масла и газов, устремляющийся в расширитель через газовое реле, воздействует на лопасть 6 отключающего элемента (нижней чашки). При этом колодка 4 поворачивается на оси 11, и контактный мостик 5 замыкает неподвижные контакты 6 в цепи отключения выключателей поврежденного трансформатора (автотрансформатора). Предусматривается следующее использование элементов газового реле. Обычно — при слабом газообразовании на сигнал и при интенсивном на отключение.

Допускается действие на сигнал как при слабом, так и при сильном газообразовании на трансформаторах (автотрансформаторах), имеющих дифференциальную защиту или отсечку, не имеющих выключателей, а также — внутрицеховых мощностью 1600 кВА и меньше при наличии защиты от к.з. со стороны источника питания. Для обеспечения действия газовой защиты на отключение при кратковременном замыкании контактов газового реле выполняется подхват отключающего импульса. При масляных и воздушных выключателях с общим приводом подхват отключающего импульса производится с помощью удерживающих обмоток выходных промежуточных реле. При воздушных выключателях с индивидуальными приводами у каждого полюса подхват отключающего импульса предусматривается в схеме управления.

а)	б)
Рисунок 18.12 - а) вводы съемные ВП, ВСТ для трансформаторов 0,5 - 35 кВ, 100 - 4000 А; б) конструкция ввода: 1- стержень, 2 - гайка М8, 3 – шайба, 4 – кольцо, 5,6 – прокладка, 7,8 – кольцо, 10,11 – изолятор.

Трансформаторные вводы.Вводы съемного типа применяются для присоединения отводов обмоток масляных силовых трансформаторов и электрических реакторов к проводникам внешних электрических цепей, эксплуатируемых на открытом воздухе или закрытых распределительных устройствах, в условиях умеренно-холодного (УХЛ или О) или тропического (Т) климатических районов ГОСТ 15150, в условиях не взрывоопасной и не содержащей токопроводящей пыли окружающей среды, агрессивных газов и паров в концентрациях разрушающих фарфор и глазурь.

Конструкция вводов. Вводы состоят из фарфорового изолятора, токоведущего стержня (стержень), деталей уплотнения и опорных элементов для уплотнений, зажимов контактных (шпильки и пластины), элементов крепления и изготавливаются по техническим требованиям чертежей. Устанавливаются вводы на крышке или стенке бака трансформатора в конструкциях установок вводов, которые имеют дополнительные детали для крепления ввода: бобышки, крепеж, фланец, кулачки, прокладки и диск (заглушка бака транспортная, если ввод демонтируется).

Вводы устанавливаются под углом к вертикали от 0 ° до 90 ° включительно. Длительные консольные нагрузки на ввод соответствуют МЭК 60137.

Вводы, установленные на трансформатор, эксплуатируются под давлением трансформаторного масла в расширителе трансформатора. Все вводы съемные и позволяют осуществить замену в эксплуатации фарфорового изолятора, при необходимости, без демонтажа токоведущего стержня. Контактные детали высоковольтного ввода покрыты оловом, и металлические детали, расположенные на открытом воздухе, покрыты антикоррозийным покрытием. По требованию заказчика поверхность контактных зажимов может быть покрыта серебром.

Обмотки трансформаторов.Все обмотки трансформаторов по характеру намотки можно подразделить на следующие основные типы: цилиндрические из круглого и прямоугольного провода, винтовые, непрерывно катушечные и др. Эти типы обмоток в свою очередь могут подразделяться по ряду второстепенных признаков: числу слоев или ходов, наличию параллельных ветвей, наличию транспозиций и т. д. Простой цилиндрической обмоткой называется обмотка, сечение витка которой составляет один провод, а витки расположены без интервалов на цилиндрической поверхности так, что для перехода от какого-либо витка к любому другому витку нужно двигаться в осевом направлении обмотки. Цилиндрической параллельной обмоткой называется обмотка, сечение витка которой составляет несколько параллельных проводов, а витки расположены (без интервалов между витками и проводами) на цилиндрической поверхности так, что для перехода от какого-либо провода одного витка к любому проводу другого витка нужно двигаться в осевом направлении обмотки. Двухслойной простой цилиндрической или двухслойной цилиндрической параллельной называется обмотка, составленная из двух концентрически расположенных простых цилиндрических параллельных обмоток. Цилиндрическая обмотка может быть намотана из нескольких проводов прямоугольного сечения. При этом желательно все параллельные провода брать одного сечения. Если же приходится комбинировать сечение витка из разных проводов, то рекомендуется брать не более двух различных сечений проводов. Обычно применяется намотка «плашмя». Допускается намотка на «ребро», в радиальном направлении обмотки, размеры обоих проводов следует выбирать обязательно равными между собой.
В производстве при намотке на обмоточном станке цилиндрическая обмотка является самой простой и дешевой из применяемых типов обмоток. Цилиндрическая обмотка из прямоугольного провода может применяться при сечении витка не менее 5 мм², равном минимальному сечению прямоугольного провода по сечению, что соответствует при наименьшей плотности тока в медном проводе нижнему пределу тока обмотки 15–18 А. Цилиндрическая двухслойная обмотка из прямоугольного провода широко применяется для обмоток НН трехфазных и однофазных масляных силовых трансформаторов с мощностью на один стержень S ≤ 200 кВ*А при напряжении обмотки не выше 6 кВ. В тех же пределах этот тип обмотки иногда применяется для обмоток ВН, однако более удобна в этом случае многослойная цилиндрическая обмотка из круглого провода. Широкое применение находит цилиндрические многослойные обмотки из прямоугольного провода в одни или несколько параллельных проводов. Для таких обмоток напряжение составляет до 35 кВ, а мощность трансформатора до 80000 кВ*А. Они используются для изготовления обмоток как низкого напряжения, так и обмоток высокого напряжения трансформатора. Основное достоинство этих обмоток состоит в простоте, малой стоимости и достаточно высокой электрической и механической прочности (рис. 18.13).

Рисунок 18.13 - Цилиндрические обмотки: а – однослойная; б – двухслойная; в – многослойная из круглого провода; 1 – витки из прямоугольного провода; 2 – разрезные выравнивающие кольца; 3 – бумажно-бакелитовый цилиндр; 4 – конец первого слоя обмотки; 5 – вертикальные рейки; 6 – внутренние ответвления обмотки

Обычно винтовая (рис. 18.14) обмотка наматывается на бумажно-бакелитовом цилиндре на рейках, расположенных по образующим цилиндра. Радиальные каналы между витками образуются межвитковыми прокладками из электроизоляционного картона, нанизываемыми на рейки. В параллельной винтовой

Рисунок 18.14 - Винтовая обмотка: а – из одного провода в витке; б – из нескольких параллельных проводов в витке

обмотке параллельные провода наматываются на цилиндрические поверхности с разными диаметрами. Вследствие этого активные и реактивные сопротивления (в виду различной индукции поля рассеяния) параллельных проводов получаются неравными. Для выравнивания полных сопротивлений проводов во избежание неравномерного распределения тока в винтовой обмотке обязательно должна производиться транспозиция (перекладка) проводов (рис. 18.15, 18.16).

Рисунок 18.15 - Транспозиции проводов в винтовых обмотках: а – групповая; б – общая	Рисунок 18.16 - Схема транспозиции в винтовой обмотке из четырех параллельных проводов: 1–4 – провода

Применяются винтовые обмотки как обмотки НН в трансформаторах с напряжением на стороне НН от 230 В до 15,75 кВ включительно при мощности трансформатора на один стержень от 45 до 350 кВ*А. Благодаря простоте и дешевизне изготовления наиболее часто применяется многослойная цилиндрическая обмотка трансформаторов, мощностью на один стержень до 200 кВ*А при классе напряжения не выше 35 кВ. Разновидностью многослойной цилиндрической обмотки является катушечная обмотка, составленная из ряда отдельно расположенных в осевом направлении катушек, представляющих собой многослойные цилиндрические обмотки.

Рисунок 18.17 - Непрерывная катушечная обмотка

Выполняется она, как правило, из одного круглого провода без применения параллельных проводов. Применяется для трансформатора с мощностью на один стержень не выше 350 кВ*А, при токе 40–45 А, и только для выполнения обмоток ВН.

Особое внимание уделяется междуслойной изоляции, так как вследствие большого числа витков и последовательного соединения слоев между соседними витками, лежащих в разных слоях, возникают значительные напряжения. Так, например, в трансформаторах с мощностью на один стержень до 200 кВ*А при классе напряжения от 3 до 35 кВ суммарное рабочее напряжение двух слоев может достигнуть 5000–6000 В, а испытательное 10000–12000 В. В качестве междуслойной изоляции хорошие результаты дает кабельная бумага, положенная в несколько слоев. Применение меньшего числа слоев более толстого электрокартона не оправдывает себя, так как картон менее эластичен, чем кабельная бумага, а при намотке сильно натянутого провода дает листные изломы, что в дальнейшем приводит к прибою междуслойной изоляции. Простой непрерывной катушечной обмоткой называется обмотка, составленная из ряда расположенных в осевом направлении и соединенных последовательно катушек, намотанных из прямоугольного провода по плоской спирали, с радиальными охлаждающими каналами между всеми или частью катушек. Высота катушки равна высоте провода. Непрерывная катушечная обмотка называется параллельной, если сечение каждого витка составлено двумя или более параллельными проводами и число витков в катушке более одного (рис. 18.17). Обмотка называется непрерывной, если ее намотка ведется одним (двумя, тремя и более) проводом без перепайки концов последовательно соединенных катушек. Непрерывная катушечная обмотка не имеет обрывов и паек провода.

Благодаря высокой механической прочности, легкости распределения витков обмотки по катушкам, удобству выполнения регулировочных ответвлений, сравнительной простоте намотки, отсутствию перепаек между катушками и простоте насадки на сердечник, непрерывная катушечная обмотка находит широкое применение в качестве обмотки ВН для трансформаторов с мощностью на один стержень от 50 до 20000 кВ*А и выше, при токах нагрузки от 10–15 А и выше. Этот тип обмотки находит применение также и в качестве обмоток НН при токах от 17–20 и до 300 А (рис. 18.18, 18.19).

Рисунок 18.18 - Часть катушки непрерывной обмотки с двумя параллельными проводами в витке	Рисунок 18.19 - Переходы в катушках непрерывной обмотки

При напряжении 110 кВ и выше применяется только непрерывная катушечная обмотка. Если виток обмотки выполняется из нескольких параллельных проводов, то необходимо проводить транспозицию параллельных проводов аналогично, как это производится в винтовых параллельных обмотках.