Книга рассчитана на специалистов в области электроэнергетического оборудования, инженерно-технических работников трансформаторных заводов, персонала энергетических систем, связанного с эксплуатацией трансформаторов, а также может быть использована как пособие для студентов энергетических вузов.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие......................   15
Глава первая. Охлаждение  .......   16
1. Потери в трансформаторе   .......   16
1.1. Составляющие потерь ....... 16
1.2. Потери короткого замыкания . 16
1.3. Потери холостого хода....... 16
2. Нормы нагрева................. 16
2.1. Основные принципы установления норм нагрева трансформаторов  ..........................   16
2.2. Условия окружающей среды . .   17
2.3. Изоляционные материалы, применяемые в трансформаторостроении и нормы нагрева трансформаторов .......................   17
2.4. Стандарты, нормирующие требования, связанные с нагревом и охлаждением трансформаторов......   18
3. Системы охлаждения трансформаторов .........................   18
3.1. Обозначение систем охлаждения ..........................   18
3.2. Естественная циркуляция масла и воздуха (система М).........   18
3.3. Естественная циркуляция масла и принудительная циркуляция воздуха (система Д) .............   19
3.4. Принудительная   циркуляция масла и воздуха (система ДЦ).....   19
3.5. Система с направленной циркуляцией масла в обмотках (система НДЦ)  ........................  20
3.6. Система с принудительной циркуляцией масла и воды (система Ц) .  21
4. Процессы теплопередачи и тепловые расчеты ...................  21
4.1. Общее понятие о теплообмене, простейшая модель процессов теплопередачи ....................  21
4.2. Реальные условия теплопередачи в обмотках и магнитоироводе  . .  24
4.3. Особенности передачи тепла при принудительной циркуляции масла и воздуха и направленной циркуляции масла ..............  25
4.4. Нестационарные (переходные) процессы нагрева и охлаждения ...  26
4.5. Тепловой расчет обмоток и маг-нитопровода ..................   29
4.5.1. Основные принципы расчета ......................   29
4.5.2. Краткая характеристика обмоток ..................   29
4.5.3. Тепловой расчет катушечных обмоток ..............   30
4.5.4. Тепловой расчет цилиндрических обмоток ..........   31
4.5.5. Тепловой расчет магнитной системы...............   31
4.6. Наружное охлаждение и вопросы выбора систем охлаждения ....   31 Литература к главе 1............   32
Глава вторая. Нагрузочная способность  ........................... 33
1. Общие положения  ............. 33
2. Определения.................. 33
2.1. Распределительный трансформатор ........................   33
2.2. Силовой трансформатор средней мощности.................   33
2.3. Большой силовой трансформатор ..........................   34
2.4. Режим циклических нагрузок .   34
2.5. Кратковременная   аварийная нагрузка......................   34
3. Основные ограничения и воздействия режимов нафузок, превышающих номинальные значения ....   34
3.1. Последствия  воздействия  нагрузки выше номинальной.......   34
3.2. Предельные значения тока и температуры  ..................   36
3.3. Специальные ограничения ...   36
3.3.1. Распределительные трансформаторы (мощностью
до 2500 кВ • А)............. 36
3.3.2. Трансформаторы    средней мощности ............. 37
3.3.3. Большие трансформаторы . 37
4. Определение температуры ....... 38
4.1. Непосредственное измерение температуры наиболее нагретой точки . .   38
4.2. Расчетные тепловые характеристики ......................   38
5. Старение изоляции.............. 40
5.1. Закон теплового старения..... 40
5.2. Относительная скорость теплового старения .................. 40
5.3. Расчет уменьшения срока службы ........................... 41
6. Окружающая температура (температура окружающей среды)......... 41
6.1. Средневзвешенная (эквивалентная) окружающая температура 0Е . . 42
6.2. Окружающая температура для расчета температуры наиболее нагретой точки................... 42
6.3. Непрерывно меняющаяся окружающая температура........... 42
6.4. Поправки окружающей температуры для трансформаторов, установленных в помещениях ........ 42
7. Графики и таблицы допустимых нагрузок ........................ 43
7.1. Принятые допущения........ 43
7.2. Метод преобразования фактического графика нагрузки в эквивалентный двухступенчатый график . . 44
7.2.1. График нагрузки с одним максимумом................ 44
7.2.2. График нагрузки с двумя максимумами равной амплитуды, но различной продолжительности ..................... 44
7.2.3. Графики нагрузки с последовательными максимумами . 44
7.3. Нормальная   продолжительная нагрузка....................... 44
7.4. Нормальный циклический нагрузочный режим ............... 44
7.5. Аварийная циклическая нагрузка ............................ 50
Литература к главе 2............. 50
Приложение 2.1. Эквивалентные мощности и полные сопротивления короткого замыкания автотрансформаторов ............... 50
Приложение 2.2. Трансформаторы средней и большой мощности
с охлаждением OF, / = 8 ч. Допустимые нагрузки и соответствующее суточное сокращение срока службы . . 51
Глава третья. Регулирование напряжения ............................ 53
1. Требования стабилизации напряжения и регулирование напряжения в энергосистемах и в электроустановках потребителей................ 53
2. Трансформаторы с переключением ответвлений без возбуждения  ..... 54
3. Регулирование под нагрузкой (РПН) ........................ 57
3.1. Принципы   выполнения   устройств РПН...................   57
3.2. Основные схемы устройств РПН   58
4. Схемы трансформаторов с РПН . . .   64
4.1. Трансформаторы со встроенным регулированием напряжения .   64
4.2. Автотрансформаторы со встроенным регулированием напряжения и линейные регулировочные трансформаторы ....................   65
5. Типы и элементы конструкции устройств РПН...................   66
5.1. Классификация    устройств РПН.........................   66
5.2. Контакторы устройств РПН и условия их работы..............   67
5.3. Электрические приводные механизмы переключающих устройств   68
5.4. Компоновка   переключающих устройств на трансформаторе.....   69
6. Автоматический контроль напряжения на трансформаторах.........   70
7. Особенности испытаний и эксплуатации регулируемых трансформаторов .   70
7.1. Испытания регулируемых трансформаторов и переключающих устройств ........................   70
7.2. Общие вопросы эксплуатации и контроль износа переключающих устройств.....................   71
8. Обзор современного состояния и перспективы развития переключающих устройств.................   72
8.1. Производство переключающих устройств в Российской Федерации
и странах СНГ.................   72
8.2. Производство переключающих устройств в других странах.......   72
8.3. Перспективы развития переключающих устройств...........   72
9. Термины и определения, относящиеся к устройствам переключения ответвлений трансформаторов (переключающим устройствам)........   73
Литература к главе 3.............   75
Глава четвертая. Снижение потерь.
Капитализация потерь .............. 76
1. Введение ..................... 76
2. Снижение потерь............... 76
2.1. Потери в трансформаторах ... 76
2.2. Потери холостого хода....... 76
2.3. Аморфная сталь............ 77
2.4. Нагрузочные потери  ........ 78
2.4.1. Снижение потерь в проводе ......................   78
2.4.2. Снижение   добавочных потерь....................   78
Содержание
2.4.3. Расчетное   определение
потока рассеяния ...........  79
2.5. Измерение потерь...........  79
2.5.1. Измерение потерь холостого хода..................  79
2.5.2. Измерение   нагрузочных потерь....................  80
3. Капитализация потерь...........  80
3.1. Полная стоимость трансформатора и его оптимизация..........  80
3.2. Коэффициент капитализации. Удельная капитализированная стоимость потерь...................  81
3.3. Оценка удельной капитализированной стоимости потерь холостого хода и нагрузочных потерь ...  82
4. Оптимизация полной стоимости ...  83
5. Заключение ...................  85
Литература к главе 4 ............  85
Глава пятая. Схемы соединения обмоток. Параллельная работа .........  86
1. Условия эксплуатации...........  86
2. Векторная диаграмма напряжений трансформатора................  87
3. Группы соединения обмоток......  88
4. Измерение группы соединения обмоток ........................  92
5. Фазировка и кольцевание сети ....  94
6. Коэффициент трансформации, циркулирующий ток ...............  96
7. Распределение тока нагрузки .....  99
8. Экономика параллельной работы ...  99
9. Схема замещения и особенности трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов............100
10. Данные, необходимые для определения возможности параллельной
работы  .......................103
Литература к главе 5 ............103
Приложение 5.1. Условия параллельного включения трансформаторов .......................103
Литература к приложению 5.1.....103
Глава шестая. Автотрансформаторы 104
1. Основные принципы............104
2. Эквивалентные размеры .........104
3. Регулирование напряжения в автотрансформаторах ...............105
3.1. Регулирование на стороне ВЫ или СН.......................105
3.2. Регулирование напряжения в нейтрали......................107
3.3. Сравнение методов регулирования на основе типовой мощности  . 108
4. Напряжение короткого замыкания автотрансформаторов............ПО
5. Режимы работы автотрансформаторов .......................... 111
5.1. Расположение обмоток автотрансформаторов  .............. 111
5.2. Режимы работы............ 112
6. Особенности перенапряжений в автотрансформаторах ............. 113
7. Третичная обмотка автотрансформатора ....................... 115
7.1. Стабилизация междуфазовых напряжений при несбалансированной нагрузке.................. 115
7.2. Подавление третьей и кратной
ей гармоник  .................. 116
7.3. Уменьшение сопротивления нулевой последовательности ..... 116
7.3.1. Сопротивление нулевой последовательности со стороны обмотки, соединенной в звезду с заземленной нейтралью, при разомкнутой вторичной обмотке .................... 116
7.4. Подключение источников реактивной мощности или питание местных сетей................. 117
8. Преимущества и недостатки автотрансформаторов  .............. 118
8.1. Преимущества............. 118
8.2. Недостатки................ 118
8.3. Условия применения автотрансформаторов .................. 118
Литература к главе 6............ 119
Глава седьмая. Импульсные перенапряжения ........................ 120
1. Введение ..................... 120
2. Расчет начального распределения напряжения...................  120
3. Индуктивные параметры схемы ... 122
4. Перенапряжения в однородных обмотках ....................... 123
5. Факторы, влияющие на снижение перенапряжений в обмотках  ..... 129
6. Наведенные перенапряжения..... 131
7. Особенности переходных процессов
в автотрансформаторах.......... 131
8. Особенности переходных процессов в трехфазных трансформаторах с изолированной нейтралью.......... 132
Литература к главе 7............ 132
Глава восьмая. Изоляция........ 133
1. Введение .....................  133
2. Выбор изоляции между обмотками трансформатора  ............... 135
2.1. Изоляция в средней части обмоток ........................ 135
2.2. Изоляция края обмотки .....  138
2.3. Определение размеров изоляционных промежутков главной изоляции .........................138
2.4. Оценка электрической прочности маслобарьерной изоляции при длительном воздействии рабочего напряжения................139
разрядов в изоляции масляных
трансформаторов от времени......147
Литература к приложению 8.1.....150
Глава девятая.    Трансформаторное масло............................151
1. Введение......................151
2. Применение   трансформаторного масла.........................151
3. Характеристики трансформаторного масла.......................152
3.1. Физические характеристики ... 152
3.2. Химические характеристики ... 153
3.3. Основные диэлектрические характеристики  ..................154
3.3.1. Электрическая прочность масла .....................154
3.3.2. Диэлектрические  потери
и электропроводность........155
3.3.3. Влияние влаги на диэлектрические потери в масле.....156
3.4. Причины повышенных диэлектрических потерь в свежих маслах . . 157
3.5. Причины повышения tg5 масла при старении в эксплуатации, связанные с его качеством  ..........157
3.5.1. Влияние кислородосодер-жащих соединений на tg5 масла 158
3.6. Характеристики масла при низких температурах ...............158
3.7. Газостойкость трансформаторного масла.....................160
3.8. Электрическая прочность масла при импульсном напряжении ... 161
4. Старение трансформаторных масел .161 4.1. Влияние температуры на скорость окисления масла...........162
4.2. Влияние продуктов окисления
на целлюлозную изоляцию.......162
4.3. Совместимость масла с твердыми материалами................162
5.   Контроль масла в эксплуатации ... 163
5.1. Введение..................163
5.2. Состояние масла в эксплуатации ..........................163
5.3. Защита масла от увлажнения  . 164
5.4. Контроль масла в эксплуатации 164
5.4.1. Периодичность и объем испытаний масла в эксплуатации ......................164
5.4.2. Испытания масла из трансформаторов в эксплуатации ......................165
Обработка, регенерация и замена масла ........................168
6.1. Обработка масла  ...........168
6.2. Регенерация масла..........168
6.3. Замена масла ..............169
Причины ухудшения характеристик масла в высоковольтных вводах ... 169
7.1. Процессы воскообразования в бумажномасляной изоляции негерметичных высоковольтных вводов, заполненных маслом марки ГК . . . 169
7.2. Причины повреждения вводов на напряжение 110—750 кВ на силовых трансформаторах и шунтирующих реакторах.................170
Литература к главе 9............171
Приложение 9.1. Показатели качества  свежих  отечественных
трансформаторных масел ........172
Приложение 9.2. Требования к качеству свежих масел, подготовленных к заливке в новое электрооборудование ..................174
Приложение 9.3. Требования к качеству эксплуатационных масел . . 176 Приложение   9.4.   Нормативы МЭК 60296(1982) для свежего трансформаторного масла ............ 178
Приложение 9.5. Стандартные методы испытаний жидких диэлектриков ........................180
Приложение 9.6. Характеристики масла некоторых европейских
фирм   ........................182
Приложение 9.7. Спецификация трансформаторных масел в соответствии с американскими стан-дар гам и ASTM.................184
Глава десятая. Сушка и дегазация
изоляции на заводе................. 186
1. Требования к сушке ............ 186
2. Сушка обмоток ................ 187
3. Изоляция отводов...............140
3.1. Изолированный отвод-плоскость .........................140
3.2. Изоляционный   промежуток между отводом и обмоткой .......141
3.3. Изоляция крепления отводов . . 142
3.4. Выбор изоляционных промежутков от отводов до заземленных деталей с острыми кромками......143
4. Продольная изоляция............145
4.1. Межкатушечная изоляция  .... 145
4.2. Витковая изоляция..........146
Литература к главе 8.............147
Приложение 8.1. Зависимость напряжения зажигания частичных
3.   Сушка трансформаторов.........188
3.1. Вакуумная сушка ...........188
3.2. Вакуумная сушка в парах теплоносителя ....................190
Приложение 10.1. Равновесное влагосодержание по данным разных
авторов.......................193
Литература к главе 10  ...........194
Глава одиннадцатая.    Стойкость при токах короткого замыкания.......195
1. Введение. Общие замечания, требования к стойкости трансформаторов при коротких замыканиях (КЗ) .... 195
2. Ток КЗ, напряжение КЗ .........195
3. Электромагнитные силы.........200
4. Магнитное поле................203
5. Осевые силы в обмотках.........205
6. Радиальные силы в обмотках .....211
7. Тангенциальные силы ...........215
8. Термическая стойкость трансформаторов при КЗ ................218
9. Испытания на стойкость при КЗ . . 220
10. Отраслевая методика расчета и система программ РЭСТ(ВЭИ) для расчета электродинамической стойкости трансформаторов при КЗ......225
Литература к главе 11   ...........225
Приложение 11.1............226
Глава двенадцатая. Токи включения  .............................227
1. Введение......................227
2. Схема замещения для расчета режимов трансформаторов с насыщением стали ......................227
3. Расчет процесса включения трансформатора на холостой ход (XX)  . . 229
4. Формула для максимального броска тока XX и параметры, входящие в эту формулу ...................231
5. Затухание бросков намагничивающего тока .....................233
6. Рекомендации по снижению бросков намагничивающего тока......235
7. Магнитное поле, электродинамические силы в присутствии намагничивающего тока..............239
Литература к главе 12  ...........241
Приложение 12.1 ............242
Глава тринадцатая. Ограничение шума и вибраций трансформаторов и реакторов ..........................243
1. Введение......................243
2. Физические основы звука и вибрации ..........................243
2.1. Характеристики звука........243
2.2. Распространение звука.......244
2.3. Характеристики вибрации  . . . 246
3. Источники вибрации и шума в трансформаторах ................... 247
3.1. Магнитострикция .......... 248
3.2. Электромагнитные силы .... 248
3.3. Влияние системы охлаждения   249
3.4. Влияние конструкции и режимов работы ................... 250
3.4.1. Зависимость шума трансформатора от размеров магнитной системы............... 250
3.4.2. Влияние массы и электрической мощности......... 250
3.4.3. Влияние индукции..... 251
3.4.4. Влияние бака......... 251
3.4.5. Влияние режимов работы трансформатора............ 251
3.4.6. Качество питающего напряжения ................. 252
4. Методы измерений............. 252
4.1. Контроль шума трансформаторов .......................... 252
4.2. Контроль вибраций......... 255
4.3. Средства   виброакустических измерений и испытаний......... 255
4.3.1. Аппаратура для  измерения шумовых характеристик . . 255
4.3.2. Аппаратура для измерения вибрационных характеристик ...................... 256
5. Методы снижения шума трансформаторов ...................... 256
5.1. Улучшение магнитных характеристик электротехнической стали и конструкции магнитной системы . . 257
5.2. Возможности снижения шума обмоток...................... 258
5.3. Снижение шума, создаваемого баком........................ 258
5.4. Снижение шума вентиляторов   258
5.5. Снижение шума трансформаторов малой мощности  ........... 258
5.6. Вибро- и звукоизоляция активной части..................... 259
6. Снижение вибрации шунтирующих
и заземляющих реакторов  ....... 259
7. Внешние меры снижения шума . . . 260
8. Активное подавление шума...... 261
9. Заключение................... 262
Литература к главе 13........... 262
Глава четырнадцатая. Устройства контроля, защиты и охлаждения (комплектующие изделия)........... 263
1. Классификация   комплектующих изделий трансформаторов ....... 263
2. Контрольные   и   сигнальные  устройства ...................... 263
2.1. Указатели уровня масла (масло-указатели) .....................263
2.2. Термодатчики ..............264
2.3. Манометры и мановакуумметры ...........................265
2.4. Встроенные  трансформаторы тока..........................265
3. Защитные устройства............267
3.1. Расширители...............267
3.2. Клапан предохранительный ...269
3.3. Реле давления ..............269
3.4. Газовое реле  ...............270
3.5. Клапан отсечной............272
3.6. Устройство КИВ............272
4. Устройства защиты масла от воздействий окружающей среды......273
4.1. Воздухоосушитель...........273
4.2. Пленочная защита...........274
4.3. Герметичные трансформаторы
с гофрированными баками  .......274
5. Средства очистки масла..........275
5.1. Термосифонный и адсорбционный фильтры  ..................276
5.2. Маслоочистительный фильтр . . 277
6. Охлаждающие устройства  ........277
6.1. Система охлаждения с естественной циркуляцией масла М (ONAN).......................278
6.2. Система охлаждения с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха
(с дутьем) Д(ОЫАР).............279
6.3. Система охлаждения с принудительной циркуляцией масла и с дутьем ДЦ (OFAF) ..............279
6.4. Система охлаждения с принудительной циркуляцией масла и воды U(OFWF) .   .................280
6.5. Групповые охлаждающие устройства .......................282
6.6. Электронасосы  .............282
7. Трубопроводная запорная арматура 283
7.1. Плоские затворы............283
7.2. Вентили...................283
7.3. Задвижки..................283
7.4. Пробки  ...................284
8. Системы   мониторинга  состояния
трансформаторов ...............284
Литература к главе 14............284
Приложение 14.1. Технические характеристики.................285
Глава пятнадцатая.   Высоковольтные вводы  .......................290
1. Общие сведения о высоковольтных вводах ........................ 290
2. Основные технические характеристики вводов...................294
3. Конструкции вводов.............297
4.   Контроль состояния вводов в эксплуатации .....................303
Литература к главе 15 ...........303
Глава шестнадцатая. Испытания   304
1. Введение .....................304
2. Виды испытаний...............304
3. Подготовка трансформаторов к испытаниям .....................305
4. Испытательные нормы ..........306
4.1. Испытание электроизоляционной жидкости  .................306
4.2. Основные характеристики трансформатора................306
4.3. Испытания изоляции переменным напряжением..............307
4.4. Испытания импульсными напряжениями ...................307
4.5. Испытания    переключающих устройств.....................310
4.6. Испытание бака на плотность .311
4.7. Испытания на нагрев........311
4.8. Испытания  на  механическую прочность.....................312
4.9. Измерение сопротивления нулевой последовательности........312
5. Методы испытаний.............312
5.1. Измерение сопротивлений обмоток постоянному току.........312
5.2. Проверка коэффициента трансформации и группы соединения обмоток ........................313
5.3. Измерение потерь и тока холостого хода, потерь и напряжения короткого замыкания .............314
5.4. Измерение сопротивления нулевой последовательности........315
5.5. Измерения диэлектрических характеристик изоляции.........316
5.6. Испытания электрической прочности изоляции...............316
5.7. Испытание на нагрев........319
5.8. Механические испытания бака
и активной части...............322
5.9. Испытания переключающих устройств .....................
6. Испытательные стенды и их оборудование  ......................322
6.1. Силовое оборудование.......323
6.2. Средства измерений.........324
6.3. Специальное оборудование для
управления и регулирования  .....326
Литература к главе 16 ...........326
Глава семнадцатая. Установка на месте эксплуатации ................327
1. Введение  .....................327
2. Опыт эксплуатации, как критерий качества работ при монтаже......327
2.1. Механизм ухудшения состояния изоляции в процессе транспортирования, хранения и монтажа . . . 328
2.2. Увлажнение при прямом контакте с сырым воздухом..........328
3. Перевозка и разгрузка трансформаторов .........................328
3.1. Перевозка железнодорожным транспортом...................328
3.2. Перевозка    автомобильным транспортом...................329
3.3. Перевозка транспортом других видов.........................329
3.4. Погрузочно-разгрузочные и такелажные работы...............330
4. Хранение и консервация трансформаторов .......................330
5. Опасность ухудшения качества изоляции при транспортировании и хранении......................331
5.1. Увлажнение................331
5.2. Снижение пропитанности изоляции ........................331
5.3. Насыщение изоляции газом ... 331
6. Методы защиты изоляции от увлажнения при перевозке и хранении . . 332
6.1. Выбор методов и условий хранения ........................332
6.2. Защита от увлажнения при вскрытии бака .................332
7. Контроль увлажнения изоляции после хранения.................333
7.1. Оценка увлажнения изоляции во время транспортирования и хранения ........................333
7.2. Методы определения влагосо-держания изоляции .............333
8. Порядок проведения монтажных работ ...........................333
8.1. Подготовительные работы. Документальное сопровождение монтажных работ..................334
8.2. Монтаж составных частей .... 335
9. Обработка изоляции трансформаторов перед вводом в эксплуатацию  . 336
9.1. Требования к состоянию изоляции перед вводом в эксплуатацию . 336
9.2. Вакуумная обработка активной части.........................336
9.3. Прогрев трансформатора.....337
9.4. Методы сушки изоляции.....337
9.4.1. Циркуляция горячего сухого масла.................338
9.4.2. Термовакуумная  диффузия .......................338
9.4.3. Метод холодного вакуума 338
9.4.4. Метод   разбрызгивания масла.....................338
9.4.5. Циклическая сушка.....339
9.4.6. Сушка горячим воздухом 339
9.4.7. Критерии   окончания сушки.................... 339
9.5. Заливка маслом и пропитка . . 339
9.6. Обработка масла ........... 340
9.6.1. Методы сушки масла . . . 340
9.6.2. Очистка масла от механических частиц ............. 340
10. Испытания трансформаторов перед вводом в эксплуатацию  ......... 341
11. Опробование и ввод в эксплуатацию 343 Приложение 17.1. Контроль и оценка состояния изоляции трансформаторов перед вводом в эксплу-
атацию ....................... 344
Приложение 17.2. Объем проверок и требования к трансформаторному маслу. Вакуумирование и заливка трансформатора маслом . . 345 Приложение 17.3. Отбор и определение влагосодержания деталей
макета твердой изоляции........ 345
Приложение 17.4. Подсушка изоляции трансформатора с использованием установки «Иней»...... 346
Приложение 17.5. Ревизия трансформатора с подъемом съемной части бака и активной части . . 348 Приложение 17.6. Сушка изоляции трансформатора индукционным методом.................. 348
Литература к главе 17........... 348
Глава восемнадцатая. Координация изоляции ..................... 349
1. Уровень напряжения  ........... 349
2. Уровень изоляции электрооборудования ........................ 350
3. Процедура координации изоляции   351
4. Снижение уровня изоляции...... 354
Приложение 18.1 ........... 355
Литература к главе 18........... 371
Глава девятнадцатая. Состояние изоляции в эксплуатации............ 372
1. Ухудшение состояния изоляции в эксплуатации.................. 372
2. Влагосодержание............... 372
2.1. Источники воды в трансформаторе ......................... 372
2.2. Распределение воды в изоляции  ......................... 373
2.3. Снижение электрической прочности ....................... 376
2.4. Классы влагосодержания  .... 378
2.5. Влияние на механическую прочность и скорость температурного старения  ..................... 378
3. Газосодержание................ 379
3.1. Растворимость газов в трансформаторном масле .............379
3.2. Снижение электрической прочности масла, содержащего растворенный газ ....................380
4. Содержание твердых частиц в масле 381
4.1. Источники образования твердых частиц, их состав............381
4.2. Оценка результатов определения количества частиц...........381
4.3. Влияние частиц на электрическую прочность .................382
5. Старение изоляции..............383
5.1. Старение трансформаторного масла.........................383
5.2. Старение целлюлозной изоляции ..........................383
6. Заключение....................386
Литература к главе 19............386
Глава двадцатая.   Пожаробезопасное™ ............................387
1. Введение......................387
2. Статистические данные о повреждаемости трансформаторов .........387
3. Предотвращение разрыва бака масло-наполненных трансформаторов вследствие внутреннего повреждения .... 388
4. Характеристики предохранительного клапана.....................391
5. Защитное устройство фирмы Sergi (transformer protector)............392
6. Пожаробезопасные трансформаторы с элегазовой изоляцией  .......395
6.1. Введение ..................395
6.2. Конструкция элегазовых трансформаторов ....................395
6.3. Высоковольтные элегазовые трансформаторы большой мощности .... 396
6.4. Преимущества     элегазовых трансформаторов  ...............398
7. Пожаробезопасные распределительные трансформаторы с малогорючей экологически безопасной жидкостью  ..........................398
7.1. Краткий обзор..............398
7.2. Физико-химические    характеристики жидкости ПЭТ..........399
7.3. Характеристики огнестойкости жидкости ПЭТ отечественного производства ......................400
7.4. Характеристики токсичности жидкости ПЭТ и возможности ее утилизации ....................400
7.5. Электрические характеристики изоляции трансформаторов, залитых жидкостью ПЭТ.............401
7.6. Влагосодержание малогорючих жидкостей.....................402
8. Заключение....................402
Приложение 20.1. Защитные устройства фирмы Sergi с применением пожаротушения ...........403
Приложение 20.2. Характеристики некоторых малогорючих жидкостей, применяемых в трансформаторах .......................405
Литература к главе 20 ........... 406
Глава двадцать первая. Диагностика в эксплуатации ................ 407
1. Задачи диагностики.............407
2. Изменения в трансформаторе в течение эксплуатации.............407
2.1. Ухудшение  состояния   изоляции в эксплуатации.............407
2.2. Изменение механического состояния  ......................409
3. Методология диагностики  .......409
3.1. Концепции обслуживания оборудования .....................409
3.2. Оценка состояния трансформаторов по результатам периодических испытаний....................409
3.3. Система двухступенчатых профилактических испытаний (обслуживание по состоянию)..........411
3.4. Концепция   функциональной диагностики...................412
3.5. Приемы диагностики........414
3.5.1. Сравнение с исходными данными..................414
3.5.2. Анализ тенденции изменения характеристик........414
3.5.3. Статистический метод . . 414
3.5.4. Количественное определение состояния. Модель дефекта .....................414
3.5.5. Ранжирование   оборудования но состоянию.........414
3.5.6. Составление модели дефектов ....................415
3.5.7. Анализ конструкции .... 415
3.5.8. Оценка условий эксплуатации оборудования ......... 415
3.5.9. Некоторые особенности конструкции, влияющие на диагностические характеристики . 416
4. Диагностические характеристики . . 417 4.1. Диагностические характеристики, основанные на измерении электромагнитных   параметров   трансформатора ....................417
4.1.1. Определение коэффициента трансформации  ........417
4.1.2. Измерение тока и потерь холостого хода .............417
4.1.3. Измерение сопротивления короткого замыкания .... 417
4.1.4. Измерение потерь короткого замыкания  ............418
4.1.5. Измерение  сопротивления обмоток постоянному току 418
4.2. Характеристики изоляции .... 418
4.2.1. Возможность обнаружения дефектов по характеристикам изоляции .............. 418
4.2.2. Тангенс угла диэлектрических потерь и емкость изоляционного промежутка  .......419
4.2.3. Сопротивление изоляции . 420
4.2.4. Абсорбционные характеристики ...................420
4.3. Частичные разряды  .........421
4.4. Переходные и частотные характеристики обмоток..............423
4.4.1. Метод низковольтных импульсов (НВИ)..............423
4.4.2. Метод частотного анализа (МЧА)....................423
4.5. Вибрационные характеристики 423
4.6. Тепловизионное обследование   424
4.7. Диагностика трансформаторного оборудования под рабочим напряжением ....................425
4.8. Диагностика состояния посредством измерения характеристик масла.........................425
5. Диагностика состояния трансформаторов по результатам анализа растворенных в масле газов .........428
5.1. Классификация дефектов.....428
5.2. Диагностические характеристики растворенных в масле газов .... 428
5.3. Диагностические схемы определения типа дефекта ...........428
6. Диагностика увлажнения изоляции 429
6.1. Распределение влаги в трансформаторе  ....................429
6.2. Оценка степени увлажнения по температурной миграции влаги
в масло.......................430
6.3. Оценка влажности барьеров по данным измерения сопротивления изоляции (методика НИЦ ЗТЗ — Сервис) ....................... 432
7. Диагностика состояния вводов .... 433 Литература к главе 21   ...........433
Глава двадцать вторая.   Методы
продления срока службы.............434
1. Срок службы трансформатора. Оценка фактического ресурса изоляции ........................434
1.1. Срок службы трансформаторов . 434 1.1.1. Особенности состояния парка силовых трансформаторов . . . 434
1.1.2. Категории окончания эффективного срока службы .... 435
1.2. Технический срок службы  . . . 435
1.2.1. Снижение электрической и механической прочности изоляции .................... 435
1.2.2. Механическое   ослабление креплений............. 436
1.2.3. Изменение состояния остова ...................... 436
1.2.4. Ухудшение   состояния комплектующих узлов....... 436
1.3. Тепловое старение.......... 436
1.3.1. Механизм   и   продукты старения.................. 436
1.3.2. Основные   задачи   диагностики старения.......... 438
1.4. Оценка фактического ресурса изоляции..................... 438
1.4.1. Нормирование ресурса по условию снижения степени полимеризации (СП).......... 438
1.4.2. Оценка ресурса изоляции
по изменению СП.......... 438
1.4.3. Измерение степени полимеризации ................ 439
1.4.4. Учет температурного профиля обмоток ............. 440
1.5. Влияние   эксплуатационных факторов на скорость старения ... 441
1.5.1. Режимы работы и скорость старения............. 441
1.5.2. Влияние защиты от окружающего воздуха и состояния изоляции ................. 441
1.6. Оценка степени старения изоляции с помощью измерения фура-новых производных ............ 441
1.6.1. Фурановые производные как показатели старения изоляции ...................... 441
1.6.2. Определение значений СП через концентрацию фура-новых производных......... 442
1.6.3. Выявление повышенного нагрева и старения изоляции . 444
2.   Методы продления срока службы трансформаторов  .............. 445
2.1. Экономические методы продления эксплуатации парка трансформаторов ................... 445
2.1.1. Метод продленной жизни 445
2.1.2. Метод ранжирования . . . 446
2.2. Методы продления срока службы крупных трансформаторов .... 446
2.2.1. Учет индивидуальных отличий .................... 446
2.2.2. Методы продления срока службы................... 446
3. Модернизация и реконструкция . . .447
3.1. Устранение характерных дефектов ........................447
3.1.1. Устранение короткоза-мкнутых контуров в остове и других потенциальных источников образования горючих газов в масле.................447
3.1.2. Устранение перегрева электромагнитных шунтов .... 448
3.2. Реконструкция системы дыхания, улучшение герметичности .... 448
3.2.1. Предотвращение прямого проникновения влаги........448
3.2.2. Предотвращение перелива масла из расширителя через воздухоосушитель ...........448
3.2.3. Реконструкция расширителя бака контактора РПН . . . .448
3.3. Замена высоковольтных вводов ...........................448
3.4. Модернизация системы охлаждения .........................449
3.5. Усовершенствование   системы контроля и защит...............449
4. Обновление состояния изоляционной системы ...................449
4.1. Цели и задачи обновления . . . .449
4.2. Улучшение состояния трансформатора посредством сушки, дегазации и фильтрации масла......450
4.2.1. Дегазация и осушка масла с помощью вакуумно-дегазаци-онной установки............450
4.2.2. Осушка масла с помощью бумажных фильтров .........451
4.2.3. Осушка масла с помощью фильтров из адсорбирующей пластмассы  ................451
4.2.4. Сушка масла с помощью цеолитов  ..................451
4.2.5. Фильтрация масла......451
4.3. Сушка изоляции............451
4.3.1. Особенности сушки изоляции в эксплуатации........451
4.3.1.1. Фазы сушки .....452
4.3.1.2. Параметры сушки . 452
4.3.1.3. Критерии окончания сушки.............453
4.3.2. Методы нагрева........453
4.3.3. Методы сушки.........454
4.4. Регенерация изоляционной системы  .........................455
4.4.1. Состояние изоляции и масла, требующее проведения регенерации................455
4.4.2. Регенерационные жидкости .....................455
4.4.2.1. Технология регенерации с применением регенерационного масла   . 456
4.5. Методы поддержания и восстановления состояния изоляционной системы трансформатора без отключения от сети..................457
4.5.1. Методы обработки под напряжением ..............457
4.5.1.1. Параметры процесса обработки........457
4.5.1.2. Требования безопасности при обработке масла под напряжением . . 457
4.5.2. Установки и устройства для восстановления состояния изоляционной системы под напряжением ................458
4.5.2.1. Абсорбционные и термосифонные фильтры . 458
4.5.2.2. Установка для регенерации изоляции и
масла Fluidex..........458
4.5.2.3. Установка для очистки и сушки трансформатора TDS 5 АВ (фирмы Velcon, США) ... 458
4.5.2.4. Установка для очистки и сушки трансформатора Dry-Keep (фирмы Rotek, Южная Африка) . . 458
Литература к главе 22 ........... 458
Приложение 22.1. Оценка фактического ресурса изоляции......459
Литература к приложению 22.1 ..... 460
Глава двадцать третья. Распределительные маслонаполненные трансформаторы. Сухие трансформаторы  ... 461
1. Введение  .....................461
2. Маслонаполненные распределительные трансформаторы ........461
3. Конструктивно-технологические особенности маслонаполненных распределительных трансформаторов .... 463
4. Распределительные трансформаторы, заполненные негорючей или малогорючей жидкостью...........463
5. Сухие трансформаторы..........463
5.1. Системы изоляции распределительных сухих трансформаторов . . . 464
6. Применение арамидной изоляции в распределительных трансформаторах 465
7. Нагрузочная способность сухих трансформаторов...............466
8. Установка РТ на распределительных подстанциях...................468
9. Заключение ...................469
Приложение 23.1. Типы распределительных масляных трансформаторов серий ТМ и ТМГ класса напряжения 10 кВ и их основные характеристики ..................469
Литература к главе 23 ........... 470
Глава двадцать четвертая.   Остов трансформатора ................471
1. Общие сведения................471
2. Электротехническая сталь........471
3. Типы магнитопроводов..........472
4. Поперечное сечение стержня и ярма 474
5. Прессовка магнитопровода.......475
6. Устройство соединения верхней и нижней ярмовых балок и расчет механической прочности...........475
7. Заземление остова..............476
8. Основные рекомендации по снижению добавочных потерь в конструктивных элементах остова.........477
Литература к главе 24  ........... 478
Глава двадцать пятая. Обмотки . 479
1. Общие сведения................479
2. Проводниковые материалы.......479
3. Детали электрической изоляции обмоток ........................481
4. Винтовая обмотка ..............482
5. Непрерывная обмотка...........486
6. Переплетенная обмотка..........488
7. Цилиндрическая слоевая обмотка . . 491
8. Дисковая катушечная обмотка .... 491 Литература к главе 25  ........... 491
Глава двадцать шестая.    Трансформаторы сверхвысокого напряжения . 492
1. Введение......................492
2. Основные параметры............492
2.1. Мощности и напряжения короткого замыкания  .............495
2.2. Испытательные напряжения . . 497
2.3. Регулирование напряжения . . . 498
2.4. Потери электроэнергии ......501
3. Особенности конструкции  .......503
3.1. Обмотки и их расположение на стержне магнитопровода.........503
3.2. Главная изоляция...........503
3.3. Система охлаждения.........504
3.4. Конструктивные и технологические решения по повышению электродинамической стойкости трансформаторов при коротком замыкании ..........................505
4. Технологические   процессы   обработки изоляции трансформаторов  . 506
5. Защита внутренней изоляции трансформаторов в эксплуатации  ......507
Литература к главе 26  ........... 508
Гл а в а д в а д ц а т ь с е д ь м а я.   Шунтирующие реакторы ................509
1. Режимы работы линий и роль реакторов .........................509
2. Технические требования к реакторам ..........................511
3. Виды реакторов ................512
4. Конструкции реакторов ......... 513
5. Особенности испытаний  ........ 516
6. Особенности эксплуатации ...... 520
Литература к главе 27 ........... 522
Глава двадцать восьмая. Трансформаторы для промышленных электропечей ........................... 523
1. Режимы работы и особенности технических требований к электропечным трансформаторам .......... 523
1.1. Трансформаторы для дуговых сталеплавильных печей.......... 523
1.2. Трансформаторы для руднотер-мических печей................ 524
1.3. Трансформаторы для установок электрошлакового переплава..... 525
1.4. Трансформаторы для индукционных печей .................. 526
1.5. Трансформаторы для печей сопротивления .................. 527
2. Схемы регулирования вторичного напряжения в электропечных трансформаторах ................... 527
3. Конструктивные особенности основных узлов ЭПТ............. 530
3.1. Обмотки.................. 530
3.2. Отводы................... 533
3.3. Вводы.................... 533
3.4. Переключающие    устройства ЭПТ......................... 535
3.5. Сварные конструкции и охлаждающие устройства ЭПТ ........ 537
4. Основные серии электропечных трансформаторов  .............. 540
4.1. Трансформаторы для дуговых сталеплавильных печей.......... 540
4.2. Трансформаторы для электрошлаковых печей ............... 542
4.3. Трансформаторы для индукционных печей .................. 542
4.4. Трансформаторы для руднотер-
мических печей................ 544
Литература к главе 28 ........... 547
Глава двадцать девятая. Трансформаторы для преобразовательных установок .......................... 548
1. Назначение и области применения   548
2. Режимы работы и особенности технических требований ........... 548
2.1. Функции  преобразовательных трансформаторов  .............. 548
2.2. Схемы и фазность преобразования .......................... 550
2.3. Схемы и группы соединения обмоток...................... 550
2.4. Классификация напряжений и сопротивлений короткого замыкания .......................... 552
2.5. Требования к сопротивлениям и напряжениям короткого замыкания  ..........................555
2.6. Внешняя характеристика преобразователя ...................558
2.7. Регулирование выпрямленного напряжения и стабилизация выпрямленного тока...............558
2.8. Схемы регулирования напряжения и стабилизации тока..........559
2.9. Испытательные напряжения  . . .561
2.10. Классификация преобразовательных трансформаторов.........562
2.11. Классификация реакторов.....563
3. Конструктивные особенности.....563
3.1. Магнитопроводы............563
3.2. Обмотки...................564
3.3. Отводы сетевых обмоток ......565
3.4. Отводы вентильных обмоток . . . 565
3.5. Сварные конструкции, общая компоновка трансформаторов.....566
3.6. Системы охлаждения  ........566
4. Основные серии преобразовательных трансформаторов............566
Литература к главе 29 ............ 567
Глава тридцатая. Новое в транс-форматоростроении.................568
1. Управляемые шунтирующие реакторы ...........................568
1.1. Реакторы, управляемые подмаг-ничиванием....................568
1.1.1. Преимущества реакторов, управляемых подмагничивани-
ем........................568
1.1.2. Принципиальная   схема
УР и описание его работы .... 568
1.1.3. Параметры изготовленных реакторов и опыт эксплуатации .....................573
1.2. Реакторы-трансформаторы с выключателями или тиристорными ключами на вторичной стороне .... 574
2. Разработка и освоение трансформаторов на напряжение 1150 кВ .....579
2.1. Автотрансформаторы  ........579
2.2. Генераторный трансформатор . . 580
2.3. Методология разработки силовых трансформаторов сверхвысокого напряжения....................581
2.4. Изоляция ..................581
2.5. Электромагнитные вопросы .... 583
2.6. Особенности конструкции и технологии изготовления трансформаторов ультра вы со ко го напряжения 585
3. Создание силовых трансформаторов сверхвысокого напряжения со сниженным уровнем изоляции .......585
4. Применение высокотемпературной изоляции .....................588
4.1. Недостатки обычной цемолози-омасляной изоляции............588
4.2. Эмалиевая изоляция ........588
4.3. Арамидные изоляционные материалы (бумага, картон)  ........589
4.4. Эффект повышения температуры ...........................590
4.5. Высокотемпературные трансформаторы ....................590
4.5.1. Передвижные трансформаторы ...................590
4.5.2. Тяговые трансформаторы для железнодорожных локомотивов .....................591
4.5.3. Повышение мощности трансформаторов при их ремонте после повреждения .... 591
4.5.4. Новые высокотемпературные трансформаторы.........591
4.6. Испытания и опыт эксплуатации ..........................591
4.7. Экономическая оценка ......592
4.8. Заключение  ...............592
5. Кабельные трансформаторы......592
5.1. Краткий обзор .............592
5.2. Устройство кабельного трансформатора ....................592
5.3. Надежность  ...............595
5.4. Перегрузочная способность . . . 595
5.5. Кабельные трансформаторы в энергосистеме .................596
5.6. Заключение  ...............596
6. Трансформаторы с использованием высокотемпературной сверхпроводимости (ВТС).................596
6.1. Введение..................596
6.2. Опытные образцы трансформаторов с использованием высокотемпературной сверхпроводимости . . . 598
6.3. Экономическая оценка ......602
6.4. Заключение................602
7. Заключение ...................596
Литература к главе 30............ 603
Приложение к справочной кни-г е. Указатель действующих стандартов . 605
1. Межгосударственные стандарты стран СНГ (ГОСТ) и государственные стандарты Российской Федерации (ГОСТ Р).....................605
2. Стандартизация в электротехнической промышленности: Руководящие документы (РД), Технические условия (ТУ)......................610
3. Стандарты МЭК (IEC) по трансформаторам и реакторам ............611