Сухие трансформаторы представлены двумя классами – это оборудование с литой и воздушно-барьерной изоляцией на напряжение 6 или 10кВ. В компании предлагают конструктив оборудования под конкретные запросы заказчика.
Область применения сухих трансформаторов
Благодаря специфической конструкции сухие трансформаторы используются для решения большого числа задач в городской инфраструктуре и промышленности. Они применяются там, где требуется соблюдение мер экологической безопасности людей и окружающей среды.
К главным задачам относятся следующие направления деятельности:
-
Распределение электроэнергии. Благодаря надежной конструкции и отсутствию протечек масла сухие трансформаторы устанавливают в помещениях и на территориях административных зданий: банков, больниц, торговых и культурно-развлекательных центров, офисов, учебных корпусов, IT-центров. Они широко применяются в городской инфраструктуре: военных объектах, аэропортах, морских платформах и портах, складских терминалах, для жилищно-коммунального комплекса и в промышленности.
-
Повышение электроэнергии. Применение в ветроэнергетике, на гелиостанциях и ТЭЦ, использование в промышленных электроустановках.
-
Преобразователи и выпрямители. Применение на предприятиях непрерывного цикла, в грузоподъёмных системах, в системах кондиционирования воздуха и в конструкциях индукционных печей, сварочных линий и насосных установок
Рис. №1. Пример распределения электроэнергии
Цель задействования сухих трансформаторов в конструкции выпрямителей и тяговых преобразователей – это стремление достичь комфортных для эксплуатации характеристик. Что позволяют сделать сухие трансформаторы?
К положительным эффектам использования оборудования с оптимизированной конструкцией, учитывающей допустимые условия гармоник, относится достижение низких суммарных потерь. Компактные размеры за счет отсутствия радиаторов и расширителя позволяют установку в стесненных пространствах. Для применения трансформатора в качестве тягового преобразователя важны устойчивость оборудования к частым колебаниям характеристик электросети. Конструкция выполнена с запасом надежности к нагреву во время работы.
При использовании трансформатора в конструкции ветрогенераторов и гелиостанций, помимо низких потерь, важным является стойкость к атмосферным разрядам до 125 кВ и адаптация к изменяющимся нагрузкам. Невысокий уровень шума создает комфортные условия эксплуатации. Компактные размеры позволяют монтировать оборудование внутри колонны ветрогенератора.
Применению трансформаторов в морских портах, терминалах и прочем способствуют:
-
Конструктивная особенность, учитывающая приложения уровня гармоник
-
Компактные размеры и небольшая масса
-
Адаптация конструкции в любом небольшом месте установки
-
Эффективный теплоотвод и охлаждение из-за специальной оболочки.
Особенности конструкции
Для изготовления сухих трансформаторов задействованы передовые технологии проектирования и производства. Каждый трансформатор проходит обязательную сертификацию качества на соответствие ISO9001:2000.
Надежность и безопасная эксплуатация сухих трансформаторов достигается за счет качества изоляции обмоток и конструктива. На эффективность характеристик влияет технология производства. Самая распространенная – заливка обмоток изоляционным компаудом с вакуумировкой.
Рис. №2. Конструкция сухого трансформатора с литой изоляцией
Магнитный сердечник (2) в виде колонок набранных из специальной зернистой электротехнической стали, нормализующий и уменьшающий потери.
Рис. №3. Внешний вид магнитного сердечника
Обмотки ВН (1) изолированы компаудом, залитым при вакуумировании.
Обмотка НН (3) выполнена из алюминиевых полос фольги, изолирована специальной пропиткой в вакууме.
Сердечник отделен от обмоток резиной (6), которая поглощает расширение компонентов под воздействием тепла и вибрацию, что понижает рабочий шум.
Колонны обмоток изолированы (10) эпоксидной смолой, которая минимизирует обслуживание, в отличие от маслонаполненных трансформаторов.
Изоляция (14) с классом по нагревостойкости F- 155ОС допускает превышение температуры обмоток на 100 градусов Цельсия. Повышение температуры допускается в соответствии со стандартом МЭК 60076 и ГОСТ Р 52719.
Со стороны ВН установлены выводы для размещения регулировочных перемычек (7), которыми выставляют требуемое напряжение первичной обмотки. Регулировка производится при отключении оборудования от питающей сети.
Шинопроводы (13) можно присоединять прямо к контактам трансформатора.
Контакты низкого напряжения (4) размещаются стандартно сверху, или снизу в зависимости от запроса.
Контакты высокого напряжения (5) расположены внизу или наверху, по стандартным правилам или в зависимости от желаний заказчика. Контакты соединены перемычками, соединяющими обмотки в схему «треугольник».
Для наблюдения за температурой предусмотрены термодатчики РТ и РТС (11), которые внедрены в обмотку НН.
Корпус размещается на стальной раме (8), оборудованной металлическими роликами (9) для безопасного перемещения трансформатора к месту монтажа в кожухи с определенным уровнем защиты. С их помощью оборудование транспортируется к мету хранения. Подъем осуществляется с помощью четырех рым-болтов (12).
Что собой представляют обмотки
Конструктив обмотки высокого напряжения
Обмотка производится на специализированых обмоточных станках с компьютеризированным управлением и настройкой. Изготавливается из цельного рулона алюминиевой фольги, прослоенной с двух сторон изоляцией. Технология обеспечивает равномерное распределение слоев изолирующей смолы изнутри и снаружи обмотки. Подобный способ гарантирует распределение диэлектрического потенциала по высоте обмотки и предупреждает образование трещин при испытаниях и во время работы.
«Первичка» оборудована латунными выводами в виде втулок с медными болтами и гайками, к которым крепятся перемычки, благодаря которым напряжение устанавливается с точностью ±2 х 2,5%.
Рис. №4. Распределение напряжения между витками в обмотках ВН.
В сухих трансформаторах используется обмотка из фольги, которая обладает стойкостью к импульсным перенапряжениям и повышению напряжения сети. В изоляции нет частичных разрядов. А при коротких замыканиях на обмотки воздействуют минимальные осевые силы.
Особенности обмотки низкого напряжения
Изготовление производится на обмоточных станках из алюминиевой ленты. Изоляция обладает классом нагревостойкости F или H. Обмотка представляет собой компактный цилиндр, что повышает стойкость к осевым и радиальным деформациям при возникновении короткого замыкания в питающей внешней цепи напряжения.
Рис. №5. Обмотка низкого напряжения
Вводы и выводы привариваются по всей протяженности под электронным управлением в среде инертного газа. Это дает гарантию механической и электрической надежности контактного соединения. Эпоксидная смола, которой пропитана обмотка в вакууме равномерно распределена по всей изоляции и обеспечивает компактность устройства.
Рис. №6. Сварка выводов обмоток низкого напряжения вольфрамовым электродом в среде инертного газа
Влагонепроницаемость трансформатора гарантирована в течение всей службы.
Для контроля состояния обмоток предусмотрены терморезисторы РТС с положительным коэффициентом. Они размещены в самом нагреваемом месте обмотки. Порог срабатывания устанавливается в зависимости от требований и условий эксплуатации.
Достоинства и недостатки
Рассмотрим достоинства и недостатки сухих трансформаторов в сравнении с маслонаполненными.
Достоинства сухих трансформаторов
К преимуществам относятся следующие факторы:
-
Конструктивная надежность не требует наличия специальной системы пожаротушения. Пожарная безопасность достигается заливкой эпоксидным компаудом.
-
Низкий уровень шума и безопасная, не требующая больших затрат, эксплуатация позволяют оптимизировать систему электроснабжения, так как подразумевают установку внутри помещения. Это дает возможность снизить протяженность линий низкого напряжения.
-
Несмотря на капиталовложения по приобретению оборудования потребитель значительно экономит электричество за счет минимизации потерь в кабелях низкого напряжения.
-
Потери сокращает и сам трансформатор за счет снижения потерь на холостой ход и короткое замыкание. При средних перегрузках потери снижаются на 45%, при высоких на 45%.
-
Сохранение экологической безопасности при низких выбросах углекислого газа и уменьшении отрицательного влияния на экологию. После окончания эксплуатации трансформатора все конструктивные материалы перерабатываются и утилизируются.
-
Монтаж сухого трансформатора с литой изоляцией не нуждается в предварительных подготовительных работах, как, например, строительство площадки для маслонаполненного оборудования.
-
Применение воздушного охлаждения повышает перегрузочную способность в отличие от маслонаполненных. Трансформаторы обладают стойкостью к кратковременным повторяющимся нагрузкам, например, большим пусковым токам. Работают в перегруженном состоянии до тех пор пока обмотки не нагреются сверх допустимой долговременной температуры. Нагрузочную способность можно увеличить с помощью принудительной вентиляции. С помощью дополнительного охлаждения обеспечивается запас мощности на случай аварийных ситуаций при неработающем параллельном трансформаторе.
Характеристика |
Маслонаполненные |
Сухие |
Установка и эксплуатация |
Наружная, обязательно наличие маслохозяйства, большая протяженность кабельных линий |
Внутренняя и внешняя, короткие кабельные линии |
Категория пожарной и взрывобезопасности |
В1 – пожароопасная 1 |
Д – безопасная 2 |
Охлаждение |
Воздух (-40оС..+60оС) |
Воздушная (-60оС..+60оС |
Перегрузка |
Длительное время незначительные перегрузки |
Большая перегрузочная способность непродолжительное время |
Обслуживание |
Ежегодная проверка масла на наличие воды и газа. |
Очистка от пыли, обследование соединений тепловизором и визуальный осмотр |
Выбросы СО2 |
Есть |
Отсутствуют |
Потери |
Большие потери на короткое замыкание |
Низкие потери кз, снижение потерь на токи ХХ и КЗ. |
Таблица сравнения сухих трансформаторов и масляных
Если сравнивать сухие трансформаторы с литой и воздушно-барьерной изоляцией, то первые чувствительны к перегрузкам из-за того, что обмотка заключена в литую компаудную «рубашку». Компауд вследствие аварийных перегрузок стареет и разрушается. Для воздушно-барьерной изоляции такой проблемы нет. Воздух, который является основной изоляционной средой, изменяется в процессе работы. Значит, трансформатор выдерживает большие электродинамические и тепловые нагрузки.
Минус воздушно-барьерной изоляции перед литой – влажность и загрязненность воздуха. Поглощение пыли и влаги, особенно с наличием агрессивных веществ уменьшает электрическую прочность обмоток.
Рис. №7. Сравнение сухих трансформаторов с воздушно-барьерной изоляцией (воздушные), масляных и трансформаторов с литой изоляцией
Недостатки сухих трансформаторов
Потенциальную опасность для подобного оборудования представляют: повышенная влажность, загрязнения и химическое воздействие, ветер. То есть факторы, которые создает среда, в которой трансформаторы эксплуатируются. Эти опасности касаются как оборудования с литой изоляцией, так и с воздушно-барьерной изоляцией. Как следствие – ограничение по климатическому исполнению. Из-за чувствительности к перепадам температур оборудование не рекомендуется устанавливать на открытом воздухе без защитного кожуха.
Конструктивный недостаток – отсутствие анцапфы, то есть убавить или повысить напряжение можно только перемычками со стороны высокого напряжения.
Стоимость сухих трансформаторов выше, чем у масляных, но минимум затрат на эксплуатацию оправдывают покупку.
Рис. №8. Экономические преимущества трансформаторов с литой изоляцией
Обслуживание
Обслуживание сухого трансформатора с литой изоляцией начинается перед включением в работу. Трансформаторы подвергаются осмотру, приемо-сдаточным и, если необходимо, типовым испытаниям. Испытания подтверждаются протоколом проверки.
После испытания трансформатор вводится в эксплуатацию. Сухие трансформаторы не требуют больших расходов на обслуживание. Все обслуживание сводится к минимуму. Включает: визуальный осмотр, проверку нагрева контактных соединений тепловизором, очистку от загрязнений и пыли. Контроль за нагревом обмоток с помощью температурных датчиков.
Вывод.
При эксплуатации сухого трансформатора, например, в качестве ТСН на подстанции или понижающего трансформатора 10/0,4 кВ на любом объекте масло не капает, шума нет. Эксплуатационники могут только радоваться подобному оборудованию.
Таким образом, мы видим, что сухие трансформаторы с литой и воздушно-барьерной изоляцией с классом напряжения 6 – 10кВ создают потенциальные экономические преимущества при работе. Энергоэффективные сухие трансформаторы окупаются за счет минимизации затрат на потери и расходы на эксплуатацию.