трансформаторное оборудование

Большая разветвленная сеть электроснабжения в нашей стране включает всебя огромное число понизительных подстанций и трансформаторных пунктов. Уровень напряжения 0. 4 - 0. 6 кВ является характерным для наиболее массовыхпотребителей внутрицеховых сетей. При передаче и распределении энергиисамый распространенный уровень напряжения в России 3-20 кВ с суммарноймощностью 111 ГВА и общим количеством трансформаторных пунктов свыше 513тысяч штук.

Из-за большой степени износа сетей нарушается энергоснабжениепотребителей. При регламентированном сроке службы трансформаторногооборудования 25 лет, реальный срок их работы составляет зачастую свыше 40лет. Надежность электроснабжения определяется в существенной меретехническим уровнем трансформаторного оборудования. Очевидна необходимостьпланомерной замены стареющего трансформаторного оборудования, техническогоперевооружения и реконструкции сетей.

Структура энергоснабжения внутри большинства предприятий сформирована всоветское время и содержит значительную долю масляных трансформаторов. Происходящая в последнее время перестройка производственных мощностейпредприятий связана с заменой станочного парка, с переходом на новыеэнергосберегающие технологии и требует зачастую замены систем цеховогоэнергоснабжения предприятий. Это и определяет потребность производствановых трансформаторов на напряжение 3-10 кВ мощностью до 1600 кВА.

Отказ от применения масляных и совтоловых трансформаторов и замена их насухие дает возможность размещать понизительные трансформаторные пунктымаксимально близко к потребителям низкого напряжения. А это, даже прибольших начальных капиталовложениях в сухие трансформаторы, позволяетэкономить электроэнергию за счет снижения потерь в кабельных сетях низкогонапряжения. Кроме того, нет необходимости в организации маслоприемника,снимаются количественные ограничения на расположение трансформаторов водной камере, появляются более широкие возможности размещениятрансформаторов по различным этажам здания.

Это в какой-то степени отражаетобщую тенденцию распределения электроэнергии в сетях на более высокомуровне напряжений. При сооружении новых распределительных сетей преимущества становятсяболее очевидными. Их применение обеспечивает снижение затрат настроительство, поскольку:обычно габариты и масса могут располагаться существенно ближе к потребителям, чем масляные. Обычное промышленное использование трансформаторов характеризуетсядостаточно длительными нагрузками в течение рабочего дня с пикамипотребления.

Потери электроэнергии в трансформаторе под нагрузкойувеличиваются пропорционально квадрату тока и, следовательно, становитсяневыгодно использовать трансформаторы с большими перегрузками по току илипри длительных режимах близких к номинальному. Это вызывает необходимостьвыбора трансформаторов с запасом мощности 20-25%.

В таком случаесокращается количество типоразмеров трансформаторов в сетях. А значит, всвою очередь, становятся проще организация резервирования питанияпотребителей, обслуживание и ремонт трансформаторов. В результате (и этостановится особенно важным при росте стоимости электроэнергии)снижаются эксплуатационные затраты. На заводах России и СНГ была широко освоена для производства мощныхдвигателей и технология монолит, которая достаточно хорошо себя зарекомендовала замноголетний период ее использования. Электропрочность обмоток обеспечивается применением соответствующей изоляции проводов. Механическая прочностьконструкции достигается благодаря использованию бандажных лент,гарантирующих монолитность после пропитки лаками и последующим запеканием. Правда, после пропитки несколько снижается электропрочность изоляции, ноиз-за разнесения функций обеспечения изоляции и механической жесткости наразные материалы, такая технология дает возможность длительной эксплуатацииоборудования при циклических тепловых нагрузках без снижения электрическиххарактеристик изоляции.

В последнее время на рынке России появились с литойобмоткой. В них механическая жесткость конструкции обмотки обеспечиваетсятехнологией ее изготовления.

Применение специальных наполнителей позволилосущественно улучшить механические, теплопроводящие и противопожарныесвойства трансформаторов с литой изоляцией. Однако, поскольку масса изоляционного материала в конструкции литойобмотки существенно больше, а так же из-за имеющихся неоднородностейматериала при вакуумной пропитке, увеличивается вероятность возникновениячастичных разрядов. Большая толщина изоляции создает определенные проблемы и с охлаждениемобмотки высокого напряжения. Кроме того, чаще возникают механическиенапряжения в изоляции при перепаде температур обмотки и воздуха. Этоособенно важно учитывать при работе в тяжелых климатических условиях ирезко переменных нагрузках. При низких температурах окружающей среды (ниже-25 С) в изоляции на основе эпоксидных смол наблюдаются деструктивныеизменения, что делает невозможным использование таких трансформаторов дляработы в морозном климате.

Литая обмотка дает возможность в тех же габаритах получитьтрансформаторы для использования в сетях с более высоким уровнемнапряжения. В будущем трансформаторы с такой технологией изготовления можнобудет успешно применять при переходе распределения энергии на более высокийуровень напряжения 35 кВ. В отличие от трансформаторов с жидким диэлектриком или литой изоляцией,вс открытой обмоткой,пропитанной под вакуумом полиэстерными смолами, частичные разряды не возникаютиз-за малой массы и толщины изоляции.

Изоляционные свойства проводников обмотки из стекло-шелка или номекса итвердые изоляционные материалы в виде специальных прессованных профилей(придающих одновременно и механическую жесткость конструкции)обеспечиваются изоляционные свойства трансформатора. При использовании изоляционных профилей и высокопрочных изоляторов изфарфора, в конструкции трансформатора формируются вертикальные игоризонтальные каналы для охлаждения, что эффективно охлаждает обмотоки. Благодаря конвекционным потокам воздуха при охлаждении трансформаторустойчив к загрязнениям. Слабая чувствительность изоляции к воздействию влаги и химическаяинертность используемых материалов дают возможность использоватьтрансформаторы во влажных условиях и с химически агрессивной атмосферой. Высокие противопожарные свойства придает ему минимальное использование вконструкции горючих материалов.

Изоляционный цилиндр между обмотками обеспечивает надежную изоляциюмежду обмотками. Использование высокотемпературных изоляционных материалови эффективное конвекционное охлаждение позволяют трансформаторам с сухойизоляцией работать при более высокой температуре, поэтому они оказываютсяменьше и легче трансформаторов с жидким диэлектриком. Современные обеспечивают уровень прочности изоляции такой же, как и трансформаторы с жидкимдиэлектриком, а по удобству в обслуживании и монтажу существенно их превосходят. Преимущества сухим трансформаторам дают новые изоляционные материалы, современныепринципы конструирования и технологии изготовления.

Высокая механическая прочность гарантирует сейсмостойкость этихаппаратов. с открытой обмоткой оптимальны для использования на атомных электростанциях и вподземных сооружениях, где необходима значительная устойчивость к вибрациям. Высокий уровеньбезопасности обеспечивает возможность использования таких трансформаторов свысокой рабочей температурой обмоток (класс H 155 - 180C) врайонах высокого риска, в том числе в шахтах и взрывоопасных зонах.

Благодаря своим эксплуатационным качествам трансформаторы с сухойизоляцией постепенно должны заместить масляные трансформаторы внутрицеховыхсетей. Использованы материалы журнала Новости электротехники..