CAPITOLUL IMEMORIU JUSTIFICATIVA. Transformatorul electric este o main electric static (fr pri n

micare) prin care se asigur modificarea parametrilor energiei electrice de curent alternativ (tensiune, curent, numr de faze) pstrnd constant frecvena. i n cazul transformatorului i pstreaz valabilitatea principiul reversibilitii: un transformator poate fi ridictor de tensiune sau cobortor de tensiune dup cum raportul tensiunilor din primar i secundar este subunitar, respectiv supraunitar. De aici, rezult posibilitatea de a alege cea mai convenabil valoare pentru tensiune sub care energia electric este produs (5000...24000 V), care transport (220, 380, 750 kV), distribuit (63 sau 150 kV i 5,5 sau 20 kV) i n final, utilizat (220 V sau 380 V) n orice transformator, curentul alternativ primar genereaz ntr-un circuit magnetic un flux alternativ care, la rndul su, induce n bobinajul secundar o tensiune electromotoare cu aceiai variaie (alternativ sinusoidal) i aceeai perioad ca i curentul primar. Un transformator ndeplinete trei categorii de funcii, i anume: 1. funcii magnetice: - crearea unui flux alternativ (funcie asigurat de nfurarea primar) - asigurarea circuitului magnetic pentru nchiderea liniilor de cmp (funcie asigurat de miezul magnetic) 2. funcii electrice: - generarea curentului indus (funcie asigurat de nfurarea secundar) - receptarea curentului primar i trimiterea celui secundar n circuitul exterior (funcie asigurat de borne i treceri izolante) - reglarea tensiunii (funcie asigurat de regulatorul de tensiune) 3. funcii mecanice: - susinerea i protejarea elementelor componente (funcie asigurat de cuv i capacul acesteia) - rcirea (natural sau forat, n aer sau ulei) - fixarea i manipularea (funcie asigurat de schel i de inelele de prindere)

1

- supravegherea

funcionrii i ntreinerea (funcie asigurat de termometre, nivelmetre pentru ulei. Dispozitive de golire i umplere pentru ulei etc.)

B. Transformatoarele de putere cobortoare din dotarea consumatorului i pe care acesta are dreptul s le exploateze, prezint urmtoarele caracteristici tehnice: - trifazate, cu dou nfurri, cu miez magnetic cu trei coloane; - gama de puteri aparent nominale: S= 100...1600 kVA; - grupele de conexiuni: Y-Z0-5; Y- Y0-12; - Y0-12; - rcirea: n ulei, natural; - reglajul tensiunii fr sarcin 5%; - gama de tensiuni de partea primar: 6...20kV; - tensiunea pe partea de joas tensiune: 380/22 V; - instalarea: n boxele de transformator din postul de transformare a consumatorului (PT); - gama tensiunilor procentuale de scurtcircuit: 4...6%; - gama curenilor procentuali de mers n gol: 1,7...3,4%; - gama pierderilor la mersul n gol 480W...3500W; - gama pierderilor la mersul n scurtcircuit: 2760...20200 W. Concluzie: Puterea, respectiv energia de curent alternativ, este transportat la tensiune ridicat din motive economice. Alimentarea consumatorilor de joas tensiune de la reelele de nalt tensiune impune folosirea transformatoarelor. Consumatori de joas tensiune ntlnim n toate domeniile de activitate: industrie, agricultur, transport cu traciune electric, servicii, gospodrie i iluminat, antiere de construcii etc. Elementele constructive de baz ale unui transformator sunt miezul magnetic i nfurrile dispuse de acest miez. Alte elemente au un rol de izolare, strngere, rcire, protecie etc., n funcie de soluia constructiv aleas. Transformatoarele cu destinaie special au i alte elemente constructive specifice.

2

CAPITOLUL IIREGIMUL DE FUNCIONARE AL TRANSFORMATOARELOR ELECTRICE Transformatoarele de putere cobortoare din dotarea consumatorului i pe care acesta are dreptul s le exploateze, prezint urmtoarele caracteristici tehnice: - trifazate, cu dou nfurri, cu miez magnetic cu trei coloane; - gama de puteri aparent nominale: S= 100...1600 KVA; - grupele de conexiuni: Y-Z0-5; Y-Y0-12, -Y0-12; - rcirea: n ulei, natural; - reglajul tensiunii fr sarcin 5%; - gama de tensiuni de partea primar: 6....20kV; - tensiunea pe partea de joas tensiune:380/22 V; - instalarea: n boxele de trasformator din postul de transformare al consumatorului (PT); - gama tensiunilor procentuale de scurtcircuit: 4...6%; - gama curenilor procentuali de mers n gol: 1,7...3,4%; - gama pierderilor la mersul n gol: 480W....3500W; - gama pierderilor la mersul n scurtcircuit; 2700...20 200W Funcionarea n paralel n funcie de puterea cerut de consumator, n postul de transformator pot funciona n paralel mai multe tranformatoare, fie n modul permanent, fie n mod intermitent, cuplate la barele colectoare prin dispozitivele de anclanare automate a rezervei (AAR), sau prin sistemul de reglat automat al puterii transferate (SRAP) n funcie de curba de sarcin a consumatorului. Pentru funcionarea lor n paralel trebuie respectate urmtoarele condiii: - grupe de conexiuni cu acelai indice numeric; - rapoarte de transformare egale; - tensiuni de scurtcircuit diferite cu maximum +10% fa de valoarea medie la toate unitile ce trebuie s funcioneze n paralel; - raportul puterilor nominale: sub 3:1. Transformatoarele aparinnd grupelor de conexiuni cu indici numerici 5 i 11 pot funciona n paralel n cazul cnd conexiunile sunt transpuse n mod corespunztor.3

Regimul economic de funcionare al transformatoarelor Puterea cerut de receptoarele racordate la postul de transformare uzinal variaz n cursul a 24 de ore, fiind diferit n perioada de var fa de cea de iarn. Ilustrarea grafic a acestei variaii este dat de curbele de sarcin zilnic, redate orientativ n figura 1. Dac n post sunt instalate mai multe transformatoare, nu se menin toate conectate n permanen, ci la o reducere a sarcinii, o parte dintre acestea se deconecteaz, la creterea sarcinii, din contr, ele se conecteaz. Momentele concetrii i deconectrii se stabilesc pe baza regimului economic al funcionrii transformatoarelor. Se consider drept regim economic, acel regim de lucru la care pierderile active i reactive de putere i de energie din tranformatoare sunt minime. Dup cum se tie de la disciplinele Electrotehnic i Maini Electrice, funcionarea unui transformator n sarcin este nsoit de pierderi de puteri active (n rezistenele nfurrilor i n miezul transformatorului) i de pierderi de puteri reactive (cele datorate magnetizrii miezului i n reactanele inductive ale nfurtorilor). Pierderile active n miezul tranformatorului i cele reactive pentru magnetizare sunt constante n raport cu sarcina; celelalte sunt variabile cu ptratul sarcinii. Plecnd de la faptul c un transformator are randamentul maxim la acea sarcin la care pierderile la funcionare n gol (pierderile active n miez i cele reactive pentru magnetizare) sunt egale cu pierderile la scurtcircuit (pierderile active n rezistenele nfurrilor i cele reactive n reactane) i introducnd noiunea de echivalent economic al puterii reactive K, se obine relaia (1),(kW) P max

Pmin

t(ore)Fig. 1.Curba de sarcin la o ntreprindere cu lucrul n trei schimburi, pe timp de iarn

care arat c la o ncrcare total >S este necesar ca la cele n transformatoare n funciune s se conecteze nc unul; la o ncrcare total < S i la un numr n+14

transformatoare n funciune este necesar s se deconecteze unul; la o ncrcare total = S, numrul de transformatoare n funciune poate fi n sau n+1 (n ambele cazuri pierderile sunt egale);S = Snom n(n + 1) P0 + KQ0 Psc + KQsc

(1)

n care: S ncrcarea total a postului n kVA; Snom puterea nominal a unui transformator (presupunnd c transformatoarele au puterea egal), n kVA; n numrul de transformatoare; P0 pierderile active la funcionarea n gol, n kW; P pierderile active la funcionarea n scurtcircuit, n kW; Q0 pierderile reactive la funcionarea n gol, n kVAR; Q pierderile reactive la funcionarea n scurtcircuit, n kVAR; K echivalentul economic al puterii reactive, care arat care este puterea activ ce se consum pentru a produce i a transporta 1 kVAR de putere reactiv, n kW/kVAR (spre exemplu: k=0,2 nseamn c pentru a produce i transporta 1kVAR de putere reactiv se consum 0,2 kW de putere activ) Reglajul tensiunii n reea cu ajutorul comutatorului cu ploturi al transformatorului n figura 2. este reprezentat shematic alimentarea radial a unui consumator, ce absoarbe un curent I, cu un factor de putere cos ;

Barele de medie tensiune

Barele de joas tensiuneFig 2. Schema electric monofilar simplificat pentru exemplificarea reglajului tensiunii

5

n ipoteza unei tensiuni constante pe barele de medie tensiune ale postului de transformare (meninut cu ajutorul sistemelor de reglare din reelele de nalt tensiune), pe barele de joas tensiune i n punctul C de racord al consumatorului tensiunea variaz n raport cu sarcina datorit pierderilor de tensiune din transformator i linie. Pentru a o pstra n limitele admisibile este necesar variaia numrului de spire ale infurrii primare1, care se face cu ajutorul comutatorului cu ploturi, cu care este dotat transformatorul. Din acest punct de vedere exist dou tipuri de transformatoare: - cele la care comutatorul se poate manevra de la distan n orice moment, sub sarcin (la transformatoarele mari din staiile electrice); - cele la care comutatorul se poate manevra numai cu scoaterea lui de sub tensiune, de la faa locului (cazul celor din PT ale consumatorilor) Suprancrcarea transformatoarelor de putere n exploatare se practic metoda de suprancrcare a transformatoarelor pe o durat limitat pentru a putea face fa unor vrfuri de sarcin, pentru care nu ar fi economic cuplarea n paralel a transformatoarelor de rezerv sau n cazul unor strangulri n alimentarea cu energie electric a consumatorului, cnd apar retrageri de echipamente din exploatare. Capacitatea de suprancrcare temporar a transferului depinde de: sarcina iniial, temperaturile agenilor de rcire, valorile maxime admisibile ale nfurrilor. Regimuri anormale de funcionare Funcionarea ndelungat a transformatoarelor este garantat de furnizorul de echipament numai dac, n exploatare, sunt respectate condiiile prevzute n catalogul constructorului (meninerea sarcinii electrice a transformatorului sub valoarea maxim pe toat durata de funcionare a acestuia, limitarea regimului de scurticircuit i a supratensiunilor la valorile i durata din prospect etc.). Funcionarea transformatorului la sarcin asimetric nu prezint un interes special, chiar n limitele care merg pn la curentul nominal, deoarece

1

Pentru un tranformator cu dou nfurri se poate scrie cu aproximaie

U2 w = 2 , w2 fiind numrul de spire U1 w1

din secundar, iar w1 cel din primar. Se deduce: U 2 = proporional cu numrul de spire din primar.

w2 U 1 . Dac U1 = ct i w2 = ct, U2 variaz invers w1

6

tensiunea secundar continu s rmn practic simetric n cazul conexiunilor , cum este cazul transformatoarelor de alimentare a consumatorilor. Y0 Din contr, scurtcircuitele, n special cele asimetrice, prezint un interes practic, ntruct valoarea curentului ce parcurge nfurarea depete frecvent cu peste 40% valoarea curentului nominal. Meninut pe o durat mai mare, el conduce la deteriorarea transformatorului, prin temperaturile ridicate ce apar n nfurare i care permit strpungerea izolaiei chiar la tensiunile de regim normal, precum i prin efectele electrodinamice asupra miezului magnetic i a bobinajelor (deformarea acestora). De asemenea, pentru izolaia transformatorului prezint un pericol mare apariia unor unde de supratensiune n reeaua de alimentare, fie ca urmare a unor descarcri atmosferice, fie ca efect al unor comutaii (conectri sau deconectri de aparate din circuitul primar al transformatorului). n scopul protejrii transformatorului de efecte de scurtcirtuit i de supratensiune se prevd, nc din faza de proiectare a instalaiei respective, dispozitive de protecie reglate s se sesizeze i s acioneze astfel nct s elimine posibilitatea apariiei unui defect n transformator. Sarcina personalului de exploatare este de a ntreine, verifica i regla corespunztor i periodic aceste sisteme de protecie.

7

CAPITOLUL III DEMONTAREA TRANSFORMATORULUI Demontarea transformatorului comport urmtoarele operaii: - evacuarea uleiului; - deurubri i desfacerea legturilor electrice; - demontarea subansamblelor (izolatoarele conservatorului de ulei; expandorul etc.) - decuvarea i demontarea prii active (miezul magnetic i nfurrile situate pe el); - demontarea radiatoarelor. Pentru identificarea acestor pri componente, n figura 1. se prezint un tranformator n ansamblu:

Fig.1. Vedere de ansamblu a unui transformator de putere de 1.000 kVA, 100 kV: 1- capac, 2-cuv, 3-crucior de transport, 4-born de punere la pmnt, 5- buon pentru curirea cuvei, 6-robinet golire, 7-buon pentru luarea probelor de ulei, 8- izolato ITr, 9-izolator JT, 10termometru cu mercur, 11- conservator, 12- nivel de ulei, 13- filtru de aer, 14-termometru de contacte, 15-cutie de borne.

8

Evacuarea uleiului se poate face total sau parial n funcie de starea lui i de caracterul i de volumul reparaiei. n cazul evacurii pariale, acesta se scurge pn la nivelul jugului de sus al miezului magnetic. Uleiul se evacueaz ntr-un vas pregtit dinainte, curat i uscat, prin robinetul de golire de la partea inferioar, lateral, care se leag de vas cu ajutorul unui tub de cauciuc. Deurubarea ncepe cu capacul cuvei. Apoi se desfac lagturile de

izolatoarele de trecere, precum i la comutatorul de prize. La deurubare trebuie s se aib n vedere urmtoarele reguli : - fiecrui buton, urub, prezon etc. Dup ce a fost deurubat trebuie s i se monteze la loc aibele, piuliele, contrapiuliele etc ; - toate elementele de prindere, reasamblate, trebuie pstrate ntr-un recipient (gleat, cutie etc); - dac buloanele nu pot fi deurubate, din cauz c sunt ruginite, se ung cu petrol lampant; - dac filetele au defecte, ele trebuie refcute folosind tarozi i filiere coprespunztoare; - piesele cu defeciuni iremediabile vor fi nlocuite cu altele noi. demontarea izolatoarelor care, pn la 35 de kV, se face, dup ce s-a desfcut legtura de la partea inferioar, prin demontarea piulielor care strang clemele de presare ale izolatoarelor. Apoi se demonteaz expandorul prin desfacerea legturii sale de la partea superioar, se leag cu frnghie i se aga de crligul macaralei, dup care se deurubeaz buloanele de pe flana inferioar, ridicndu-se eava de pe capac. Demontarea conservatorului de ulei ncepe prin detaarea lui de pe flana conductei de ulei, apoi piesele de care este fixat i cu o funie sau cu un cablu cu inele de ridicare se ridic de pe capacul cuvei, aezndu-se pe podea. Sticla indicatorului de nivel de ulei trebuie ferit de deteriorri n perioada demontrii conservatorului. Releul de gaze, precum i instrumentele de control al temperaturii uleiului (termometrul cu rezisten, termosemnalizatorul etc.) sunt demontate imediat dup evacuarea uleiului, pentru evitarea deteriorrii lor n cursul demontrii subansamblelor. Decuvarea nseamn scoaterea prii active din interiorul cuvei i aezarea Demontarea subansamblurilor ncepe prin

ei pe suporii din traverse de cale ferat, punndu-se dedesubt o tav din tabl de oel pentru colectarea uleiului ce se prelinge de pe partea activ. n timpul9

ridicrii, cu ajutorul macaralei, este necesar s se supravegheze ca nici o parte s nu se agae de pereii cuvei. Ridicarea, transportarea i coborrea prii active trebuie fcute cu atenie, fr smucituri i balansri, iar eliberarea din macara se va face numai dup ce se verific stabilitatea ei pe supori. prii active ncepe cu demontarea prizelor i a comutatorului de prize. Se recomand ca n prealabil s se schieze poziia prizelor i a pieselor de fixare, att n partea de nalt tensiune, ct i n cea de joas tensiune i s se numeroteze att prizele, ct i plcile de fixare, n care scop se leaga de ele etichete cu numerele corespunztoare. Toate mbinrile nedemontabile (lipituri) se cur n prealabil de izolaie; dac lipiturile sunt efectuate cu aliaj de lipit cositor, se dezlipesc cu ajutorul lmpii de lipit, iar dac sunt efectuate cu aliaj lipit tare, ele se taie cu dalta i ciocanul punnd sub ele un obiect metalic (bar, plac). Dup deconectarea prizelor de reglaj, comutatotul se scoate, de regul, separat de dispozitivul de fixare i se aeaz orizontal pe stelaj. Urmeaz demontarea grinzilor jugului i despachetarea jugului superior. n prealabil, se depreseaz nfurrile, n care scop se deurubeaz (dar nu complet) buloanele de presare, lsndu-se n aripile grinzilor jugului, se scot de pe inelele de presare paharele demontabile, tlpile etc. Precum i legtura la mas a inelelor de strngere i , dac exist triani verticali se deurubeaz i se scot de pe ei piuliele superioare. Se deurubeaz buloanele de strngere a jugului superior i grinzile respective, se leag cu funii grinzile jugului i se scot afar buloanele de strngere i aceste grinzi. Se marcheaz pe ele prile de nalt i joas tensiune, astfel c la remontare s fie aezate corect. Dup aceea se ridic grinzile jugului, scotndu-se de pe tiranii verticali i se aeaz pe pardoseal. Despachetarea jugului se face scond pachete formate din dou trei tole, de la capete spre mijloc, simultan din dou pri. n acest scop, pe nite schele provizorii, instalate la nlimea necesar, pe ambele laturi ale prii active, se plaseaz n funcie de lungimea jugului 1-3 muncitori de fiecare parte. Fiecare muncitor aeaz cu atenie lang el pe schel tolele despachetate una peste alta. Pe msur ce despachetarea progreseaz, tolele se iau de pe schel i se duc la locul de depozitare, unde se face cte o stiv din tolele aduse de pe aceiai parte. Pentru scoaterea nfurrilor se utilizeaz nite gheare ca cele din figura 2, care se aeaz n cruce una fa de alta. Ghearele trebuie introduse exact sub coloana de distanori, n care scop nfurarea se ridic puin cu o rang n acel loc, astfel nct gheara s prind numai nfurarea respectiv.10 Demontarea

ntre tijele ghearelor i nfurare se introduc fii de carton prepan i apoi se leag toate ghearele mpreun cu nfurarea, cu ajutorul unei funii, la intervale mici n sensul nlimii (formnd un tot rigid). Se aduce crligul macaralei la centrul nfurrii i se aga de el nfurarea cu ajutorul funiei legate de ghear n aa fel inct n timpul ridicrii s atrne de crlig strict vertical. Dup scoaterea nfurrii, ea se aeaz vertical pe pardoseal, pe dou grinzi, n mod stabil. Dup scoaterea tuturor nfurrilor, se scoate de pe miezul magnetic toat izolaia inferioar, aezndu-se n ordinea scoaterii pe stelaj.Fig2. Dispozitiv pentru scoaterea i montarea nfurrilor: a- ghear, b-cruce; 1-prezon; 2- tija ghearei de cornier, 3-plac pentru ntrirea ghearei, 4nervur, 5- cornierele crucii, 6- corniere laterale de consolidare

Demontarea radiatoarelor (cele detaabile). Ele se scot dup scoaterea

prii active. Mai nti se nchid robinetele radiatoarelor, se deurubeaz cele patru piulie ale flanei inferioare i ale celei superioare. Se deplaseaz radiatorul cu atenie de pe prezoane, se ridic, se transport i se aeaz pe podea. Pe flanele radiatoarelor se monteaz fie flane oarbe, fie dopuri de lemn.

11

CAPITOLUL IV MONTAREA TRANSFORMATORULUI ELECTRIC Remontarea nfurrilor pe miezul magnetic. Remontarea se face dup releveul ntocmit la demontarea nfurrilor. nainte de a se monta bobinele, se examineaz fiecare n parte pentru a se constata lipsa deteriorrii izolaiei spirelor, aezarea corect i uniform a distanelor pe periferie i pe nlime, lipsa piliturii metalice i a obiectelor strine, lipsa deplasrii spirelor.

Fig.1. Schema instalaiei de vid pentru uscare sub vid: 1-transformator, 2-nfurare de magnetizare, 3-condensator de vapori, 4-colector de condens, 5-vacuummetru, 6-ventil de reducere, 7-pomp de vid, 8-termometre

nfurarea, vertical astfel, se ridic deaspura miezului magnetic, pregtit n prealabil, la o distan mai mare dect coloana pe care se face instalarea ei, manevrnd apoi astfel macaraua, ca axa, nfurrii s coincid cu axa coloanei. Se coboar apoi nfurrile (lng miez se aeaz cea de joas tensiune, apoi, peste ea, cea de nalt tensiune). n timpul montrii, trebuie urmrit cu atenie aezarea nfurrilor de nalt tensiune cu capetele orientate n partea necesar, cu prizele de reglare aezate conform desenului anexat fiei tehnologice. In figura 2. este indicat schema legturilor (n pe partea de nalt tensiune i cu prize reglabile, n Y0 pe partea joas de tensiune).

Fig2. Schema conexiunilor la transformator

12

Dup montare, partea activ este supus unei operaii de uscare, n modul artat la uscarea nfurrilor. Remontarea transformatorului Dup asamblarea prii active, sunt revizuite, reparate i pregtite pentru montare toate prile exterioare ale transformatoarelor, adic: cuva, conservatorul de ulei, expandorul, radiatoarele, capacul, bornele, comutatorul, instrumentele de msur, robinetele, roile, garniturile de etanare etc. Urmeaz asamblarea transformatorului, constnd din urmtoarele operaii principale: - montarea conservatorului i a expandorului; - instalarea garniturilor de etanare; - montarea radiatoarelor, robinetelor, roilor; - ridicarea prii active i coborrea ei n cuv; - instalarea capacului, cu toate piesele remontate pe el; - umplerea transformatorului cu ulei i verificarea etaneitii garniturilor; - vopsirea exterioar a transformatorului. Uleiul pentru umplere trebuie s fie pregtit n prealabil ntr-o cantitate suficient, uscat i verificat chimic i electric prin : - determinarea rigiditii dielectrice (valoarea minim 120kV/cm); - determinarea densitii relative la +200C (sub 0,89); - determinarea punctului de inflamabilitate (minimum 1400C); - determinarea vscozitii la +200C (maximum 50E); - determinarea aciditii organice i minerale i a alcalinitii; - determinarea coninutului de cenu, impuriti mecanice; - determinarea punctului de congelat (-150C); - determinarea tangentei unghiului de pierderi dielectrice ( tg 2% la 200C)

13

CAPITOLUL VNORME DE TEHNICA SECURITII MUNCII Se vor respecta urmtoarele norme de tehnica securitii muncii pe durata exploatrii: - manevrarea echipamentelor de pornire cu acionare manual se va executa purtnd mnui electroizolante. n cazul instalrii dispozitivelor de comand n locuri cu umiditate se vor folosi mnui iar n faa acestor echipamente se instaleaz platforme electroizolante (grtar de lemn cu izolatoare suport) - la motoarele electrice protejate numai prin sigurane i care nu au alte elemente de separaie n faa lor, naintea nceperii oricrei lucrri pe circuitul de for se vor demonta siguranele folosind mnui electroizolante. n locurile umede se monteaz o platform electroizolant, iar n locul siguranelor se vor monta capace de siguran fr fuzibil, vopsite n rou. Corpurile mainilor electrice i cele ale echipamentelor din circuitul de for trebuie legate de pmnt. Elementele aflate n micare de rotaie trebuie ngrdite sau protejate de aprtoare. - izolarea electric a circuitului de for se realizeaz prin oprirea tensiunii i realizarea unei separaii vizibile. - este interzis lucrul la conductorul de legare la pmnt atta timp ct echipamentele funcioneaz i alimentarea lui este conectat. - la echipamente se pot executa lucrri pe baza instruciunilor tehnice - scoaterea plcilor avertizoare i repunerea n funciune a echipamentelor se va face numai dac n registrul seciei respective s-a consemnat faptul c lucrarea s-a terminat precum i numele persoanei care a comunicat acest lucru. - n scopul prevenirii personalului de exploatare asupra pericolului de atingere a pieselor aflate sub tensiune, n vecintatea acestora se afieaz inscripii sau pancarde specifice, pentru fiecare fel de tensiune i curent utilizndu-se notaiile prevzute n normative.

14