ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к мощным преобразовательным трансформаторам, предназначенным для питания выпрямителей преобразовательных подстанций серий электролиза на алюминиевых заводах.
Известен преобразовательный трансформатор большой мощности, имеющий расположенные на крышке бака вводы высокого и низкого напряжения, содержащий две активные части, каждая из которых имеет магнито-провод с тремя стержнями и обмотки с отводами; одна из активных частей имеет 11-ую группу соединения обмоток, а другая - нулевую, активные части расположены в баке таким образом, что плоскости осей стержней их магнито-проводов параллельны, при этом отводы обмоток низкого напряжения каждой активной части расположены между ней и стенкой бака [Л.1].
Трансформатор такой конструкции достаточно прост в изготовлении. Однако он характеризуется следующими недостатками. Расположение отводов низкого напряжения, по которым протекают большие токи, вызывает значительные добавочные потери. При необходимости установки внутри бака такого трансформатора дросселей насыщения длины ошиновки, на которой расположены анодные и катодные дроссели, становятся не равными, что приводит к появлению в преобразователе неканонических высших гармоник тока, и, соответственно, к снижению эксплуатационных характеристик и надежности преобразовательного агрегата. Расположение вводов низкого напряжения на крышке бака не позволяет оптимизировать конструкцию соединения трансформатора с преобразовательными секциями.
Полезной моделью решается задача создания преобразовательного трансформатора большой мощности, лишенного отмеченных выше недостатков и характеризующегося более высокими к.п.д. и эксплуатационной надежностью
как преобразовательного трансформатора, так и всего преобразовательного агрегата в целом.
Для решения поставленной задачи в преобразовательном трансформаторе большой мощности, содержащем бак, имеющий стенки, вводы высокого и низкого напряжения, n активных частей, каждая из которых имеет магнитопровод с, по меньшей мере, двумя стержнями, и обмотки с отводами; по крайней мере, две активные части имеют разные группы соединения обмоток и расположены таким образом, что плоскости осей стержней их магнитопроводов параллельны; каждая из этих двух активных частей имеет отводы обмотки низкого напряжения, часть которых расположена по высоте на уровне магнитопровода, а другая часть - выше магнитопровода, предложено, согласно настоящей полезной модели, часть отводов обмотки низкого напряжения, расположенную по высоте на уровне магнитопровода, каждой из двух указанных активных частей, разместить между этими активными частями; при этом преобразовательный трансформатор может содержать 6k дросселей насыщения, и, по меньшей мере, одна из обмоток низкого напряжения может быть снабжена тремя вводами, расположенными на одной боковой стороне бака, и тремя вводами, расположенными на другой боковой стороне бака, и к каждому из указанных вводов может быть электрически подсоединен дроссель насыщения, где n - целое число, 2≤n≤5; k - целое число, 1≤k≤8.
Выполнение части ошиновки низкого напряжения, расположенной на уровне магнитопровода, между активными частями, позволяет значительно уменьшить добавочные потери в баке, повысив тем самым к.п.д. трансформатора. Расположение вводов низкого напряжения на боковых стенках бака позволяет соединять их с преобразовательными секциями шинами, имеющими минимальную длину, повысив тем самым к.п.д. преобразовательного агрегата, а также разнести анодные и катодные цепи на разные стороны бака трансформатора, повысив тем самым надежность как трансформатора, так и преобразовательного агрегата. Установка внутри трансформатора дросселей насыщения позволит обеспечивать тонкое регулирование напряжения и тока преобразовательного
агрегата и тем самым улучшить его эксплуатационные характеристики.
В дальнейшем полезная модель поясняется на примере выполнения. На чертежах схематично изображен заявляемый преобразовательный трансформатор большой мощности: на фиг.1 - вид сверху трансформатора (на его активные части при снятой крышке бака), на фиг.2 - вид сбоку трансформатора (на его активные части с обмотками низкого напряжения).
Преобразовательный трансформатор имеет бак 1, имеющий стенки, вводы высокого напряжения 2 и вводы низкого напряжения 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14. Трансформатор содержит также три активные части 15, 16, 17. Активная часть 15 представляет собой понижающий автотрансформатор, а активные части 16, 17 предназначены для подсоединения к преобразовательным секциям. Каждая из активных частей имеет трехстержневой магнитопровод: активная часть 15 имеет магнитопровод 18, активная часть 16 - магнитопровод 19, активная часть 17 - магнитопровод 20. Как видно из чертежей (фиг.1 и 2), оси стержней каждого из магнитопроводов 18-20 расположены в одной плоскости, причем, плоскости осей стержней магнитопроводов 19, 20 активный частей 16 и 17 соответственно параллельны.
Активная часть 15 имеет обмотки 21. Активные части 16, 17 имеют обмотки низкого напряжения 22 и 23 соответственно. На активной части 16 обмотки имеют схему соединения «звезда»/«треугольник» и одиннадцатую группу соединения, а на активной части 17 обмотки низкого напряжения имеют схему соединения «треугольник»/«треугольник» и нулевую группу соединения.
Активные части 16, 17 имеют отводы низкого напряжения 24, 25. Части 26, 27 отводов низкого напряжения 24, 25 соответственно расположены по высоте на уровне магнитопроводов 19, 20 соответственно, а части 28, 29 отводов низкого напряжения 24, 25 соответственно расположены выше магнитопроводов 19,20.
Части отводов низкого напряжения 24, 25, расположенные по высоте на уровне магнитопроводов 19, 20, размещены между активными частями 16, 17.
Вводы низкого напряжения 3-14 расположены на разных боковых сторонах бака 1 трансформатора таким образом, что вводы 3, 4, 5, 6, 7, 8 расположены на одной из боковых сторон бака 1, а вводы 9, 10, 11, 12, 13, 14 - на другой стороне бака 1.
Преобразовательный трансформатор содержит двенадцать дросселей насыщения (k=12), соответственно: 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41.
Дроссели насыщения 31, 33, 35 электрически соединены с вводами соответственно 4, 6, 8 обмотки низкого напряжения 22 активной части 16, выведенными на левую сторону бака 1 (см. фиг.1).
Дроссели насыщения 37, 39, 41 электрически соединены с вводами 10, 12. 14 обмотки низкого напряжения 22 активной части 16, выведенными на правую сторону бака 1 (см. фиг.1).
Дроссели насыщения 30, 32, 34 электрически соединены с вводами соответственно 3, 5, 7 обмотки низкого напряжения 23 активной части 17, выведенными на левую сторону бака 1, а дроссели насыщения 36, 38, 40 электрически соединены с вводами 9, 11, 13 обмотки низкого напряжения 23 активной части 17, выведенными на правую сторону бака 1 (см. фиг.1).
Вводы 3, 4, 5, 6, 7, 8, выведенные на одну (левую) сторону бака 1, подсоединяются к анодным преобразовательным секциям, а вводы 9, 10, 11, 12, 13, 14, выведенные на другую (правую) сторону бака 1, подсоединяются к катодным секциям. Таким образом, положительный и отрицательный полюса преобразователя оказываются разделены, чем обеспечивается высокая надежность преобразовательного агрегата.
Расположение частей 26, 27 отводов низкого напряжения 24, 25 соответственно между активными частями 16, 17 позволяет значительно уменьшить потери в баке, оптимально разместить дроссели насыщения 30-41 и тем самым повысить к.п.д. и уменьшить массу трансформатора.
По предварительным оценкам, в преобразовательном трансформаторе мощностью 125 МВА с питанием от сети 220 кВ, рассчитанным на ток преобразователя 75 кА, за счет применения заявляемого технического решения происходит уменьшение массы на 6-7%, а потерь электроэнергии - на 8-10%. Дополнительно повышается надежность как самого трансформатора, так и преобразовательного агрегата в целом.
В настоящее время в соответствии с заявляемым техническим решением разрабатывается рабочая документация на одном из трансформаторострои-тельных заводов России.
Литература:
1. Расчетная записка 1БП.739.180 РР и Сборочный чертеж 1БП.739.180 СБ трансформатора ТДПД-20000/10, серийно выпускаемого заводом «Уралэ-лектротяжмаш», г. Екатеринбург, с 1980 года.