Какой максимальной мощностью изготавливаются сухие трансформаторы

Преимущества и недостатки трансформаторов с сухой изоляцией

Сухие трансформаторы – это трансформаторы с воздушным охлаждением. Тепло от нагретых частей таких трансформаторов отводится благодаря естественным воздушным потокам. Для трансформаторов мощностью до 2500 кВт с напряжением обмоток высшего напряжения до 15 кВ такого естественного охлаждения вполне достаточно.

Свое применение такие трансформаторы находят в местах, где имеют место повышенные требования к безопасности людей и оборудования.

Мощные сухие трансформаторы применяются:

• на промышленных металлургических предприятиях,
• на предприятиях нефтяной промышленности,
• на целлюлозно-бумажном производстве,
• в машиностроении,
• а также при электроснабжении общественных зданий, сооружений и на транспорте.

Обмотки низшего напряжения (НН) и обмотки высшего напряжения (ВН) трансформатора заключены в защитный кожух, и атмосферный воздух служит для них основной охлаждающей и изолирующей средой.

Если сравнивать с маслом, то воздух обладает значительно более слабыми изолирующими свойствами, поэтому и требования к изоляции обмоток сухих трансформаторов значительно выше.

Эти трансформаторы устанавливаются лишь в сухих закрытых помещениях (влажность не выше 80%), поскольку их обмотки увлажняются при соприкосновении с воздухом, и для снижения гигроскопичности обмотки дополнительно пропитываются специальными лаками.

Как и любые иные трансформаторы, сухой трансформатор может быть:

• Понижающим трансформатором: для преобразования и понижения напряжения;
• Повышающий трансформатор: с прямо-пропорциональным принципом действия, повышения напряжения на вторичной обмотке.

Конструкция и принцип работы

Конструктивное устройство такого аппарата сходно с обычным масляным агрегатом. Трансформатор состоит из следующих основных узлов:

Конструкция сухого трансформатора

магнитопровода (кольцевидной, стержневой или броневой конструкции) – выступающего в роли передачи электродвижущей силы между обмотками на входе и выходе. Для его изготовления обычно применяется шихтованная, ленточная или пластинчатая сталь;

Виды магнитопроводов

Обмотки сухого трансформатора

Корпус

Принцип работы основан на выработке электрического тока во вторичной обмотке за счёт наведённой ЭДС на первичной катушке после подачи на неё напряжения, с преобразованием характеристик за счёт разницы количества витков на входе и выходе.

Устройство и принцип действия силового трансформатора

Электрическая преобразовательная установка или трансформатор напряжения имеет несколько основных конструктивных элементов:

1. Корпус – различного типа в зависимости от деталей монтажа может иметь различный конструктив, но его основная задача – надежно содержать в себе, безопасно изолировать от окружающих процессов всю электрическую часть устройства преобразования энергии.
2. Первичная обмотка – вход устройства (ввод) – катушка с медными проводниками, определенного количества витков, сечения, типа, внутренняя часть которой связана с внешними контактными выводами, установленными на изоляционной основе. В зависимости от общего функционала трансформатора (повышающий/понижающий тип) к ее контактной части подключаются токопроводящие элементы для дальнейшего проведения процесса трансформации. Обмотка первичного типа, как и вторичного связана (намотана) на конструктивную деталь магнитопровода – обязательная необходимость для выполнения основного процесса трансформации.
3. Вторичная обмотка – выходная контактная часть преобразователя. В зависимости от общего функционала оборудования имеет свои особенности и конструктивное исполнение, сечение проводника в своей катушечной намотке.
4. Магнитопровод – конструкция из электротехнической шихтованной, прессованной стали, или феррамагнитных материалов, определенного строения и формы, объединяющая своим «телом» обе обмотки. Благодаря его замкнутому контуру, практически реализуются электромагнитные законы, что позволяет выполнять процесс трансформации энергии по классу напряжения.
5. Дополнительная элементная база, если масштабировать устройства трансформатора по назначению и сфере применения. К ней относятся все остальные элементы, входящие в состав преобразователя напряжения.

Наиболее наглядно устройство трансформатора напряжения показано на Рисунке 1.

Рисунок 1. Детальная конструкция и устройство трансформатора напряжения

Радиаторы, изоляторы, расширительный бак и остальные дополнительные части могут меняться в зависимости от типа исполнения конкретного электротехнического оборудования.

Подробно объяснить принцип действия преобразователя напряжения легко на основе схемы оборудования:

Имеется первичная, вводная обмотка из намотанных на магнитопровод, как правило медных проводников, на которую подается определенная величина напряжения и вторичная, (вывод) обмотка, с выводных клемм которой производится снятие напряжение, но уже пониженной до требуемого значения величины напряжения. Обе обмотки намотаны на стороны сердечника и не имеют электрической связи между собой. Сердечник, он же магнитопровод, по закону электромагнитной индукции, реализует весь процесс преобразования напряжения в устройстве.

Рисунок 2. Принцип действия трансформатора

Переменный ток (изменяющийся во времени с рабочей частотой в 50Гц) поступает на ввод первичной обмотки и протекает по всем проводникам этой катушки, наводя тем самым со своей стороны сердечника ЭДС. Согласно закону электромагнитной индукции в магнитопроводе наводится и начинает свою циркуляцию магнитный поток определенной величины. Это магнитное поле в ходе кругового движения по сердечнику проходит сквозь проводники вторичной обмотки устройства, которая намотана с противоположной стороны оборудования и наводит там свою ЭДС меньшей величины (пример рассматривает именно понижающий тип устройства). Величина ЭДС вторичной обмотки своим действием создает номинальный ток и величину напряжения на вторичной обмотке, которые снимаются с ее выводных клемм и являются результатом всей работы электропреобразователя.

Изменяя конструкцию сердечника, сечение, тип проводников их количество витков в каждой из обмоток – возможно варьировать принцип действия оборудования используя его, как понижающий узел передачи электро энергии от источника питания к потребителю, повышающий элемент в составе установки «Генератор-Трансформатор-ЛЭП» или передающий элемент, когда необходимо не изменять величину напряжения, а использовать его в системах релейных защит в качестве безопасного устройства, обеспечивающего гальваническую развязку для автоматики и защиты.

Особенности

Сухие трансформаторы отличаются по виду применяемых обмоток, которые бывают открытого, монолитного и литого типов. Использование двух последних разновидностей ограничено за счёт худшего отвода тепла. Из-за этого для таких катушек используется провод с большим сечением. А для охлаждения требуется увеличение зазоров между обмотками и корпусом, выполнение специальных окон для улучшения циркуляции воздуха и организация принудительного обдува.

Для трансформаторов сухой изоляции используют следующие системы охлаждения:

• воздушную, с естественным отводом тепла – температура нагревающихся узлов снижается за счёт прямого контакта с воздушной средой, посредством процесса конвекции и циркуляции воздуха;
• воздушную форсированную – воздушный поток направляется вентилятором на обмотки, внутрь корпуса, с обеспечением снижения температуры узлов.

Воздушная система охлаждения с естественным отводом тепла для агрегатов большой мощности требует увеличения размеров корпуса, что ведёт к возрастанию массы и стоимости оборудования, что не всегда приемлемо.

Установка охлаждающих вентиляторов позволяет снизить цену и улучшить характеристики агрегата.

Что такое сухой трансформатор?

Понятие сухого трансформатора подразумевает, что пространство между обмотками и корпусом не заполнено жидким диэлектриком. Идея сухих преобразователей появилась относительно давно, однако их практическая реализация всячески тормозилась из-за отсутствия подходящих технических средств.

Поэтому на начальных этапах их изготавливали для внутренней установки в сухих помещениях, маломощных приборов с закрытым корпусом, лабораторных образцов и т.д. Но с появлением технологий и материалов, которые позволили не накапливать влагу из окружающего пространства, их сфера применения расширилась и на открытую часть электроустановок высоковольтного напряжения.

Технические характеристики

• Номинальная мощность – определяет объем перерабатываемой электроэнергии для сухого трансформатора.
• Номинальное напряжение – показывает значение уровня напряжения, которое может подаваться на каждую из обмоток высокого, среднего и низкого потенциала.
• Перегрузочный коэффициент – показывает, на какую величину рабочая нагрузка может превышать значение номинального тока.

Для увеличения таблица с характеристиками нажмите на неё:

Схемы подключения температурного реле

Система контроля температуры сухих преобразователей напряжения на всех трех фазах и в нескольких точках сердечника реализована автоматическим образом на базе подключения теплового реле типа РТ 100, соединённого посредством температурных датчиков с точками замера температуры действующего оборудования.

Тепловое реле располагается на корпусе энерго установки в удобном для обслуживания и снятия показателей месте корпуса на универсальную DIN-рейку.

Схема подключения к трансформатору контактных частей теплового релейного контроля приводится ниже.

Рисунок 5. Тепловое реле РТ 100

Лимит максимальных и минимальных порогов срабатывания на сигнализацию аварии или режима отключения силового устройства допускается устанавливать силами обслуживающего персонала, но он не должен превышать допустимых значений в 140-1500 С для стандартно класса стойкости изоляции и выше для более усиленных. В Табл. 6 эти характеристики расписаны по каждому классу в деталях.

Реле подключается к питанию через модульную дифференциальную защиту, а также связана своими контактами с катушками питания вентиляторов охлаждения определенных участков оборудования сухого типа, при срабатывании РТ 100 которые начинают принудительный обдув этих областей устройства.

Преимущества и недостатки

По сравнению с масляными, сухие трансформаторы обладают следующими преимуществами:

• экологической безопасностью – для их эксплуатации не предполагается использование токсичных веществ с последующей необходимостью их утилизации. Это значительно снижает негативное воздействие на окружающую среду,
• простотой в обслуживании – не требуется постоянная замена и доливка масла, контроль герметичности узлов,
• безопасностью в эксплуатации – у таких аппаратов значительно ниже пожарная опасность и риск возгорания, исключена угроза температурного расширения масла с возможным взрывом,
• простотой конструкции – это удешевляет производство и обеспечивает надёжность в работе,
• небольшим весом – что особенно актуально для агрегатов значительной мощности по причине того, что не используется жидкий диэлектрик.

Сравнение масляных, сухих и воздушного трансформаторов

Сравнение масляных и сухих трансформаторов

Экономическая выгода сухого трансформатора
Недостатки связаны со сравнительно большими габаритами. Для мощных машин возникает необходимость значительного увеличения объёма корпуса, чтобы увеличить воздушный зазор для охлаждения.

Применение литой изоляции вызывает опасность механического разрушения при эксплуатации в условиях пониженных температур или резких температурных колебаний.

Обслуживание

Не смотря на недостатки, сухие трансформаторные приборы используются в различных сферах человеческой деятельности часто. Обслуживание агрегата простое. Проверка производится раз в 6 месяцев. При этом проверяется система вентиляции.

Уход за агрегатом предполагает также его периодическую очистку от различных загрязнений. Частота уборки зависит от особенностей окружающей среды. В пыльных помещениях уход за поверхностью прибора необходимо выполнять чаще.

Обслуживание предполагает проведение внешнего осмотра оборудования. На нем не должно быть дефектов, механических повреждений. Крепежные элементы должны быть крепко затянуты. Болты проверяются раз в год. Выполняя простые рекомендации по проведению обслуживания, можно обеспечить длительную, надежную работу агрегата.

Область применения

Указанное оборудование повсеместно применяется в бытовой и производственной сфере. Сухие трансформаторы используются для преобразования электрической энергии на предприятиях в следующих областях:

1. Тяговых и трансформаторных подстанциях при передаче энергии,
2. Привода наземного электрического транспорта,
3. Электроснабжения производственных цехов и пр.

В быту такие машины устанавливаются для подачи преобразованной энергии на жилые дома и общественные учреждения. Миниатюрные устройства применяются для подключения различного бытового оборудования.

Допустимые перегрузки

Сухие трансформаторы силового типа делятся в зависимости от класса нагрева стойкости изоляции согласно созданным стандартам. Исходя из них существует параметрическая таблица допусков по температурным перегрузкам силовых устройств.

Таблица 6. Допустимые перегрузки трансформаторов сухого типа

Тип изоляции устройства по классу нагрева стойкости с диапазоном температур	Срабатывание установленных на трансформатор терм зондов по сигналу «ТРЕВОГА»	Срабатывание установленных на трансформатор терм зондов по сигналу «ОТКЛЮЧЕНИЕ»
Класс «B» = -50 до 1200 C	1200 С	1300 С
Класс «F» = -50 до 1550 C	1400 С	1500 С
Класс «H» = -50 до 1800 C	1600 С	1700 С

Таким образом, если сухие трансформаторы выбираются в климатической зоне с повышенным температурным балансом на длительную эксплуатацию – стоит обязательная необходимость их выбора с классом нагрева стойкости изоляции не менее «H», исходя из приведенных значений выше.

Основные параметры

Самый ответственный момент при эксплуатации рассматриваемых устройств – это обеспечение температурного режима обмоток. Чтобы помочь в выборе или приобретении аппарата сухого типа для электроснабжения различных объектов, рассмотрим несколько основных эксплуатационных параметров:

1. Мощность, кВА.
2. Номинальное напряжение первичной и вторичной обмотки.
3. Теплоотдача изоляционной системы – сумма максимальной температуры окружающей среды + средний подъем температуры в обмотках + разница между средним подъемом температуры в обмотках и самым высоким показателем в них.

Существуют различные конструктивные типы трансформаторов, определяемые, прежде всего, применяемыми способами изоляции их обмоток. Среди них известны: вакуумная пропитка, капсулирование и литая катушка. Рассмотрим каждый из них отдельно.

Литые катушки (в формованной уплотненной эпоксидной смоле)

Эти устройства содержат катушки, закапсулированные в эпоксидную смолу в процессе формирования. Они полностью заполняются смолой под действием вакуума.

Каждый из способов изоляции обмотки специально подходит для конкретных сред. Очень важно понять, где лучше использовать соответствующие типы устройств. Например, сухие трансформаторы с литой изоляцией стоят примерно на 50% дороже, чем изделия VPE или VPI. Таким образом, выбор конкретного типа устройства может значительно влиять на общую стоимость проекта.

Как устроить вентиляцию в отсеках

Для оптимального создания и проведения естественного воздушного охлаждения силового трансформирующего агрегата электроэнергии необходимо в отсеках, где планируется его постоянная установка и подключение, создание правильной схемы приточно-вытяжной вентиляции.

Некоторые рекомендации по их создании в короткой схеме и с небольшим описанием приводятся ниже.

Рисунок 6. Создание вентиляции для сухих трансформаторов в зоне их эксплуатации

Расчет выбора отверстий приточного и вытяжного отверстиях, обозначенных на Рис. 6 S1/S2 производится по специальным расчетным формулам и зависят от нескольких параметров силового преобразователя, а так же от размеров самого отсека в котором происходит установка. Данные расчеты лучше доверить или компьютеризированным сервисам просчета технических параметров для оптимальной работы трансформаторов или отнести на счет проектных бюро, которые проектируют будущую электроустановку или ее часть.

трехфазные сухие класса напряжения 6 | 10 | 20 кВ с классом нагревостойкости изоляции H (180ºC)

НИПО РусЭнерго предлагает к поставке преобразовательные трансформатор типа ТС и ТСЗ. Применение трансформаторов обусловлена применением электроустановок с потребляемым постоянным и переменным током в буровых установках; электроснабжения железных дорог; систем возбуждения; на производствах черной и цветной металлургии, в угольной промышленности, нефтегазовом секторе, химической промышленности и транспорте для железнодорожного и городского транспорта, в метрополитене, и в других областях промышленности и городской инфраструктуре.

Несколько слов о вентиляции

При оснащении трансформатора вентилятором обдува нагрузку можно существенно поднять. Так, для литых обмоток такая функция может поднять длительно допустимую нагрузку на 50% выше номинальной. Для VPE или VPI-типов прирост мощности в этом случае может составить до 33%.

Например, мощность стандартного трансформатора в 3000 кВА с литой обмоткой при оснащении его вентилятором обдува возрастает до 4500 кВА (на 50%). В то же время VPE- или VPI-тип мощностью 2500 кВА при наличии вентилятора поднимет ее до 3,333 кВА (на 33%).

Впрочем, нужно всегда учитывать, что наличие вентилятора обдува снижает общую надежность системы. Если при работе с обдувом под нагрузкой выше номинальной вентилятор откажет, то есть реальный риск возникновения тяжелой аварии, вследствие которой можно потерять весь трансформатор.

А что на российском рынке?

Стоит отметить, что в последние годы в России сформировалась устойчивая тенденция повторять опыт Европы, где до 90% всех вновь устанавливаемых трансформаторов относится к сухому типу. Соответственно реагирует и рынок. Сегодня в РФ есть предложения таких устройств от двух групп производителей. К первой из них можно отнести российские, итальянские, китайские и корейские бренды. В основном предлагаются конструктивные аналоги известных российских марок: ТСЗ, ТСЛ, ТСГЛ. Сколько же стоит такой сухой трансформатор? Цена типового «тысячника» варьируется от 900 тысяч до 1 миллиона рублей.

Ко второй группе относятся немецкие и французские производители. Они предлагают марки серий DTTH, GDNN, GDHN. Во что же обойдется такой импортный трансформатор? Цена все того же «тысячника» составит от 1,5 до 2 миллионов рублей.

Причины поломок

Одной из наиболее распространенных причин выхода из строя оборудования является выгорание в том месте, где ввод соединяется с ошиновкой. Эта проблема имеется у любого вида установки, поэтому вне зависимости от того, сухие или масляные, они нуждаются в постоянном уходе за токоотводами. Выводы также являются проблемными и опасными местами у любого трансформатора. Своевременный осмотр позволит вовремя найти и предотвратить проблему, чтобы она не привела к аварийной ситуации.

В сухом типе оборудования перегрев токоотвода фактически тут же приводит к проблеме с обмотками и выводит их из строя. Причиной является неэффективный отвод тепла. Производители предусматривают эти ситуации и используют в оборудовании токосъемы, однако это не всегда помогает. Поэтому здесь важен тщательный контроль над состоянием токоотводящих разъемов.

Изоляция способом вакуумной пропитки (VPI)

Эта технология создает лаковое покрытие проводников путем чередования циклов давления и вакуума. VPI-процесс использует полиэфирные смолы. Он обеспечивает проводникам лучшее покрытие лаком, чем при обычном погружении в состав. Катушки, покрытые им, затем помещаются в печь, где происходит запекание. Они получаются гораздо более устойчивыми к возникновению коронных разрядов. Как выглядит такой трансформатор? Фото его размещено ниже.

Почему трансформатор называют сухим ?

Сухие трансформаторы – это трансформаторы с воздушным охлаждением.

Тепло от нагретых частей таких трансформаторов отводится благодаря естественным воздушным потокам. Для трансформаторов мощностью до 2500 кВт с напряжением обмоток высшего напряжения до 15 кВ такого естественного охлаждения вполне достаточно.

Свое применение такие трансформаторы находят в местах, где имеют место повышенные требования к безопасности людей и оборудования.

Применение сухого трансформатора

Мощные сухие трансформаторы применяются:

• на промышленных металлургических предприятиях,
• на предприятиях нефтяной промышленности,
• на целлюлозно-бумажном производстве,
• в машиностроении,
• а также при электроснабжении общественных зданий, сооружений и на транспорте.

Обмотки низшего напряжения (НН) и обмотки высшего напряжения (ВН) трансформатора заключены в защитный кожух, и атмосферный воздух служит для них основной охлаждающей и изолирующей средой.

Если сравнивать с маслом, то воздух обладает значительно более слабыми изолирующими свойствами, поэтому и требования к изоляции обмоток сухих трансформаторов значительно выше.

Эти трансформаторы устанавливаются лишь в сухих закрытых помещениях (влажность не выше 80%), поскольку их обмотки увлажняются при соприкосновении с воздухом, и для снижения гигроскопичности обмотки дополнительно пропитываются специальными лаками.

Как и любые иные трансформаторы, сухой трансформатор может быть:

: для преобразования и понижения напряжения; : с прямо-пропорциональным принципом действия, повышения напряжения на вторичной обмотке.

Характеристики сухих трансформатов

Перед установкой сухого трансформатора важно точно определить его технические характеристики, которые предоставят базовую информацию о пригодности агрегата для работы в тех или иных условиях.

Среди наиболее важных параметров выделяют:

• Номинальная мощность – определяет объем перерабатываемой электроэнергии для сухого трансформатора.
• Номинальное напряжение – показывает значение уровня напряжения, которое может подаваться на каждую из обмоток высокого, среднего и низкого потенциала.
• Перегрузочный коэффициент – показывает, на какую величину рабочая нагрузка может превышать значение номинального тока.
• Коэффициенты потерь холостого хода и короткого замыкания.
• Степень пыле- влагоустойчивости и климатического исполнения – определяет внешние условия, при которых допускается эксплуатировать агрегат и сохраняется прочность изоляции.
• Габаритные размеры и масса сухого трансформатора.

Какой тип изоляции сухого трансформатора

конструкция сухого трансформатора практически такая же как и трансформатора с масляным охлаждением

Можно выделить два основных типа сухих силовых трансформаторов (помимо того, что обмотки изготавливаются либо из меди, либо из алюминия):

• сухие трансформаторы с литой изоляцией
• и воздушно-барьерной изоляцией (открытые обмотки).

Из-за применения монолитных и литых обмоток трансформаторы этой серии значительно хуже отводят тепло, поэтому в них используются проводники большего сечения. А в ходе работы отвод тепловой энергии может потребовать принудительной подачи воздуха или большего пространства в корпусе, наличия дополнительных вентиляционных каналов для отвода воздушных масс.

расположение вентиляционных отверстиий

На современном этапе развития сухих трансформаторов используется заливка изготовленных обмоток эпоксидными компаундами.

Подобные трансформаторы на сегодняшний день выпускаются как за рубежом, так и в России и странах СНГ (МЭТЗ им. В.И. Козлова РБ, ЗАО «Трансформер» г. Подольск; ГК «СВЭЛ» г. Екатеринбург и другие). Существует две технологии изготовления сухих силовых трансформаторов с литой изоляцией: 1) вакуумная технология; 2) ровинговая технология.

При производстве сухих трансформаторов по вакуумной технологии готовые обмотки трансформатора заливают в вакууме эпоксидным компаундом с кварцевым наполнителем (т.н. геафоль), процесс подготовки которого также происходит в вакууме. До конца 50-х г г. прошлого века повсеместно применялась технология заливки высоковольтных обмоток сухих трансформаторов эпоксидной смолой в воздухе. В соответствии с этой технологией обмотки высокого напряжения пропитывались изоляционным диэлектриком, а затем осуществлялась их сушка. Высоковольтные обмотки трансформатора, залитые по такой технологии, имели низкое качество, поскольку в составе катушек имелись различные примеси и микропоры, заполненные воздухом, что во многих случаях приводило к повышенным значениям частичных разрядов, быстрому старению изоляции, снижению срока службы трансформатора, а в некоторых случаях могло вызвать даже аварийный пробой изоляции.

Простота технологии изготовления пропитанных в воздухе обмоток приводила также и к другим, крайне нежелательным, последствиям: обмотки подвергались увлажнению и абсорбции влаги, что опять-таки вызывало поверхностные разряды и ускоренное старение изоляции; трансформаторы с такими обмотками не обладали необходимой механической прочностью, стойкостью к токам короткого замыкания и были достаточно громоздкими.

Вакуумная технология заливки обмоток трансформаторов, пришедшая на смену заливке обмоток в воздухе, позволила полностью исключить из состава изоляции различные примеси и газовые микропоры, значительно улучшила диэлектрическую прочность изоляции по отношению к частичным разрядам. Обработанные по этой технологии обмотки получались закрытыми со всех сторон эпоксидной оболочкой толщиной от 5 до 20 мм, что придавало им необходимую жесткость, защищало от влаги и воздействия агрессивной среды.

Конструкция и технология производства сухих трансформаторов на самом высоком техническом уровне были разработаны известной фирмой TRAFO-UNION, которая продала свою лицензию многим фирмам. Таким образом, вакуумная технология заливки обмоток распространилась на многие трансформаторные заводы и к середине 1970-х гг. стала господствующей при производстве эпоксидных трансформаторов.

Трансформаторы, изготовленные по описанной выше вакуумной технологии считались безотказными в любых условиях эксплуатации, даже в самых экстремальных. Но по мере увеличения количества трансформаторов в эксплуатации, стали выявляться следующие недостатки:

• образование трещин в эпоксидном корпусе обмотки при перегрузке порядка 60…80% номинальной мощности трансформатора, первоначально находившегося в холодном состоянии, или при охлаждении обмоток отключенного трансформатора до температуры ниже -15…-20°С;
• образование трещин было вызвано тем, что при резких перепадах температур быстро нагревающийся материал обмотки (медь) разрывал эпоксидно-кварцевый корпус обмотки. недостаточная стойкость к динамическим усилиям короткого замыкания;
• обмотки высокого и низкого напряжения составляют два независимых цилиндра обмоток, механическая прочность крепления которых в некоторых случаях оказывается недостаточным.

В результате исследований фирмой АВВ была разработана новая технология производства трансформаторов с литой изоляцией: путем герметизации слоевых обмоток с использованием чистой смолы и стеклонитей.

Идея блочной обмотки заключается в том, что обмотки низкого и высокого напряжения связаны друг с другом посредством реек из стеклопластика и образуют единый твердый блок.

Используя заполнение стекловолокном приблизительно на 80% и оптимальным образом сочетая поперечные и крестообразные направления стекловолокон в процессе намотки, удается получить чрезвычайно прочный блок обмоток с высокой механической прочностью, что исключает любое перемещение обмоток под действием поперечных или продольных сил. Это приводит к высокой устойчивости при коротких замыканиях и стабильности технических характеристик при воздействиях низких и высоких температур.

Сопротивление изоляции сухих трансформаторов

Сопротивление изоляции сухих трансформаторов при температуре обмоток 20-30 °С должно быть для трансформаторов с номинальным напряжением:

• До 1 кВ включительно – не менее 100 МОм;
• Более 1 кВ до 6 кВ включительно – не менее 300 МОм;
• Более 6 кВ – не менее 500 МОм.

Таблица 5. Сухие трансформаторы российского производства и стран СНГ

Производственные мощности (России и СНГ) действующих заводов, производящих сухие силовые трансформаторы	Шт./год (ориентировочные данные)	Тип производимых сухих трансформаторов
ОАО «ХК «Электрозавод», г. Москва	3000	Литая изоляция воздушно-барьерная изоляция
УП «МЭТЗ им. В. И. Козлова», РБ, г. Минск	4000	Литая изоляция воздушно-барьерная изоляция
ООО «Электрофизика», г. С.-Петербург	1000	Воздушно-барьерная изоляция
Группа компаний «СВЭЛ», г. Екатеринбург	1000	Литая изоляция
АО «Кентауский трансформаторный завод», ГК, г. Кентау	1000	Литая изоляция воздушно-барьерная изоляция
ОАО «Укрэлектроаппарат», Украина, г. Хмельницкий	500	Литая изоляция воздушно-барьерная изоляция
ЗАО «Трансформер», г. Подольск	1000	Литая изоляция
ОАО «СЗТТ», г. Екатеринбург	500	Литая изоляция
ВСЕГО:	12 000

Конструкция сухого силового трансформатора

Преимущества сухих трансформаторов перед масляными

Преимущества сухих трансформаторов

Пришло время рассмотреть многочисленные преимущества сухих трансформаторов.

1. Безопасность. В устройствах с использованием масла, возникает вероятность его утечки или возгорания преобразователя;
2. Простота использования и установки. Подобные трансформаторы можно устанавливать в любых помещениях. Для монтажа подходят короткие провода, а уход состоит в чистке протоков и периодическом осмотре. В то время как в «мокрых» преобразователях необходимо регулярно менять масло. Ведь в иных случаях оно меняет, а именно, ухудшает свои свойства и засоряет протоки;
3. Экологичность. Эти устройства можно устанавливать на территориях, где необходима безопасность окружающей среды. Это могут быть школы, детские сады, санатории и т.д. А стало это возможно, благодаря отсутствию масла в устройстве, а значит, отсутствует и выделение вредных веществ;
4. Простота приобретения. Вы всегда можете купить сухие печные трансформаторы на заказ или в специализированных магазинах. Стоимость приборов является относительно невысокая. Но при этом, необходимо понимать, что цена зависит от типа и мощности трансформатора.
5. Современные комплектующие. Благодаря современным комплектующим производителям удалось добиться снижения веса и уменьшения габаритов.

Недостатками сухих трансформаторов являются:

1. Высокая стоимость

Масляные трансформаторы стоят значительно меньше сухих. Это связано с увеличением количества вложений активных материалов вследствие увеличения изоляционных расстояний в воздухе и ухудшением условий охлаждения обмоток.

По отношению к масляным трансформаторам, сухие имеют большие потери холостого хода. Это происходит из-за увеличения размеров магнитной системы вследствие больших изоляционных расстояний.

Основные критерии выбора

Приступая к выбору модели сухого трансформатора, вы должны обратить внимание на следующее:

• Взрывозащищенность;
• Пожаробезопасность.

Помимо этого, необходимо уделить внимание эксплуатационным качествам прибора:

• Шумность;
• Размер;
• Масса;
• Экологичность.

Многие специалисты рекомендуют не экономить, и отдавать предпочтения проверенным фирмам производителям.

Конструктивные особенности сухих трансформаторов с литой изоляцией

Сухие воздушные трансформаторы с литой изоляцией могут быть высоковольтными и низковольтными. Мощность этих устройств будет зависеть от типа вентиляции.

Сухие трансформаторы с естественным воздушным охлаждением могут иметь:

1. открытое (С),
2. защищенное (СЗ)
3. герметизированное (СГ) исполнение.

Трансформаторы типа СЗ закрывают защитным кожухом с отверстиями, а типа СГ— герметическим кожухом. Для повышения интенсивности охлаждения применяют обдув обмоток и магнитопровода потоком воздуха от вентилятора. Сухие трансформаторы с воздушным дутьем имеют условное обозначение СД.

Трансформаторы малой мощности выполняют, как правило, с охлаждением типа С

В некоторых случаях их помещают в корпус, залитый термореактивными компаундами на основе эпоксидных смол или других подобных материалов. Такие компаунды обладают высокими электроизоляционными и влагозащитными свойствами. После затвердевания они не расплавляются при повышенных температурах и обеспечивают надежную защиту трансформатора от механических и атмосферных воздействий.

Низковольтные преобразователи будут иметь естественную систему охлаждения.

Сухой трансформатор мощностью 320 кВ без кожуха

1 — вертикальные стяжные шпильки;
2 — обмот­ки ВН;
3 — фарфоровые подкладки для прессовки обмоток;
4— стальное прессующее кольцо;
5 — опорные изоляторы отводов ВН;
б — отводы ВН;
7 — фарфоровые подкладки для крепления отводов НН;
8 — доска зажимов ВН

Высоковольтные преобразователи мощность которых достигает 10 КВА имеют принудительное охлаждение.

Как видно на схеме здесь изображен сухой трансформатор без кожуха. В большинстве случаев, чтобы использовать эти устройства, вам не потребуется дополнительная изоляция. При необходимости спроектировать специальный кожух можно самостоятельно. Его мощность составляет 320 кВа. При необходимости вы можете прочесть про трансформатор ТМН.

Отводы воздушных сухих преобразователей обычно изготавливают из алюминиевых или медных проводников. Все зажимы будут выводиться на доску. Для отводов производитель использует опорные изоляторы, а для низковольтных трансформаторов производитель использует фарфоровые подкладки.

Еще к одному подвиду сухих трансформаторов можно отнести измерительные преобразователи. Это важное оборудование, которое используется для понижения цепей высокого напряжения.

По своей конструкции эти устройства также могут быть и однофазными. В зависимости от области эксплуатации их можно разделить на масляные, сухие или устройства, которые будут иметь литую изоляцию.

Сухие трансформаторы с литой изоляцией (VCC)

Благодаря влагозащищенности сухие трансформаторы с литой изоляцией (VCC) могут эксплуатироваться во влажном климате или в сильно загрязненной окружающей среде.

Это идеальный трансформатор для климата с влажностью более 95%.

Их использование допускается при температуре ниже 25°C. Для установки трансформаторов требуется небольшая площадь и минимальные установочные работы, не требуется специальных условий по соблюдению пожаробезопасности.

Сухие трансформаторы с литой изоляцией практически не требуется техническое обслуживание, сниженный нагрев обуславливает долгий срок службы.

Их можно устанавливать вблизи объекта электропотребления, тем самым уменьшив потери при прокладке кабеля. Это экологически чистые и безопасные трансформаторы, отсутствует риск утечки воспламеняющихся или загрязняющих веществ.

Высокая устойчивость к коротким замыканиям и перегрузкам.

Сухие трансформаторы с литой изоляцией могут работать в условиях сильной вибрации.

Обслуживание сухих трансформаторов

Как уже было сказано выше, сухие трансформаторы являются одними из самых простых в эксплуатации. Они практически не нуждаются в обслуживании.

Согласно всем нормам, уход за подобными приборами заключается в проверке работоспособности системы вентиляции, которую осуществляют один раз в 6 месяцев.

Не стоит забывать и о периодической очистке поверхности трансформатора от различных загрязнений и пыли. Частоту проведения очистки определяют в зависимости от степени загрязнения в помещении. Один раз в год выполняется внешний осмотр устройства, на предмет ослабления крепежа или иных повреждений.

Средний срок службы сухого трансформатора 15-25 лет. Это примерно на 5-10 лет меньше, чем у масляного трансформатора.

Но учтите, что масляный трансформатор прослужит дольше только при регулярной замене масла в баке. А в сухом трансформаторе нет охлаждающей жидкости. Поэтому выбор в пользу сухого трансформатора – это реальная экономия на обслуживании и безопасность для потребителей электроэнергии.

Видео: Трансформатор сухой принцип работы

2 комментария для “ Почему трансформатор называют сухим ? ”

Остро стоит вопрос выбора силового трансформатора, сухой с литой изоляцией 1600 кВА 10/0,4кВ — 2 шт.
Сдаваться будет областным сетям.
Нужен иностранный, из того что смог найти сам, есть только trihal и tse, но ценник у них негуманный.

Кто может подсказать по аналогичным трансформаторам, может у кого нибудь есть опыт установки и эксплуатации качественного трансформатора по гуманной цене?

Из импортных трансформаторов на территории Российской Федерации чаще всего применяются следующие производители:

Trihal (Schneider Electric) — неплохие трансформаторы широко применяемые на территории России, изготавливаются во Франции, но стоимость у них в России запредельная. Возможно отчасти виноват Шнайдер. Имеют сертификат сейсмостойкости 9 баллов по шкале MSK64, но как показывает реальная практика испытаний данных трансформаторов и 7 баллов не держит. Кстати Шнейдер в свое время планировал открыть производство данных трансов в России, не думаю, что они получатся лучше оригинала.

aTSE (BEZ Transformatory) — хорошие трансформаторы, так же широко распространены в России, производятся в Словакии, помоему даже есть производство в России ( могу ошибаться) по качеству и характеристикам гораздо лучше Trihal, но стоимость этих трансформаторов тоже высокая, хоть и сравнительно ниже трансформаторов Trihal. Имеют сертификаты сейсмостойкости 9 баллов.

Zucchini (Legrand) — применяются на территории России, хоть и в меньших объемах. Производятся в Италии. По стоимости стандартная линейка трансформаторов которые продаются в России дешевле, чем Trihal и aTSE, но и качество данных трансформаторов далеко от идеала. У данного производителя есть хорошие серии трансформаторов green T и HE (high efficiency), но они значительно дороже, поэтому не пользуются популярностью.

SEA — неплохие трансформаторы применяются на территории России преимущественно в восточной части страны за Уралом и в Сибири. Трансформаторы производятся в Италии, стоимость трансформаторов высокая, хотя несколько лет назад, трансформаторы этого производителя стоили почти в два раза дешевле. С чем связано такое подорожание неизвестно.

IMEFY — хорошие трансформаторы в соотношении цена\качество. Трансформаторы применяются на территории России, бренд не так сильно расскручен как вышеперечисленные производители, но последнее время все больше встречается на объектах нашей страны. Трансформаторы обладают очень хорошими характеристиками при относительно не высокой цене. Производятся трансформаторы в Испании, но так же имеются производственные мощности дочерних предприятий в Португалии и Италии. В России доступны только испанские и итальянские трансформаторы. Насколько мне известно качество испанских трансформаторов выше, исходя из тонкостей производства и особенностей технологического процесса. Так же в ассортименте присутствуют дорогие линейки энергоэффективных трансформаторов, по информации с некоторых источников не имеющие аналогов в мире. Имеют сертификаты сейсмостойкости 9 баллов.

TMC (TMC Transformer) — хорошие трансформаторы. Применяются на территории России, несмотря на не расскрученность бренда. Завод находится в Италии имеет внушительные производственные мощности, так же имеются заводы в Испании, Израиле и Аргентине. Производтель поставляет обмотки и магнитопроводы для 20 предприятий по всему миру. Имеют сертификаты сейсмостойкости 9 баллов. Стоимость трансформаторов не высокая, но с недавних пор в продаже можно встретить очень много подделок, со всеми вытекающими последствиями. Если сможете приобрести настоящий итальянский трансформатор, он прослужит вам долго и за счет низких потерь съэкономит достаточно ваших средств.

Resibloc (ABB) — хорошие трансформаторы от известного бренда. Трансформаторы производятся в Германии. Оборудование данного производителя широко распространено в России. Стоимость трансформаторов высокая. Имеют сертификат сейсмостойкости 9 баллов.

GEAFOL (SIEMENS) — неплохие трансформаторы. Производятся в Венгрии. Имеют сертификаты MSK64 до 9 баллов. Стоимость трансформаторов такая же высокая, как и у предыдущего производителя.

TESAR (Sarel)- Трансформаторы производятся в Италии, применяются на территории России несмотря на не раскрученность бренда. Имеют не высокую стоимость в сравнении с конкурентами по списку, но и качество сборки стандартной линейки трансформаторов оставляет желать лучшего. Производитель производит и неплохие трансформаторы, но и ценник у данных трансформаторов перестает быть интресным.

Я постарался перечислить крупных зарубежных производителей трансформаторного оборудования, оборудование которых имеет соответствующие сертификаты, применяется на территории нашей страны и положительными образом зарекомендовало себя,исправной работой в «суровых российских сетях», а так же при покупке которого не возникнет проблем в гарантийном, пост гарантийном и сервисном обслуживании, благо у каждого из вышеперечисленных производителей есть свои официальные представители на территории России и стран СНГ.

Есть еще масса производителей, торговые марки которых зарегистрированы зарубежом, а сборка трансформаторов происходит в Московской области, таких производителей в расчет не берем, многие из них производят оборудование очень низкого качества, последствия использования данного оборудования могут быть самыми непредсказуемыми.

Так же существуют производители (иногда даже очень крупные), которые закупают комплектующие зарубежом, а сборку трансформаторов производят на территории России. За качество данного оборудования сказать ничего не могу, но у большинства напрочь отсутствует контроль качества и это не мешает им продавать. А в интернете масса историй о поставках неработающих трансформаторов.

Что касается отечественных производителей, а так же стран СНГ.

В зависимости от производителя стоимость трансформатора зачастую бывает +- равна стоимости импортного трансформатора, а в некоторых случаях и дороже (наверное сказывается политика импортозамещения). Нет… Конечно у некоторых производителей встречается и недорогая продукция, но здесь уже все очень сильно упирается в качество. Кто-то производит хорошие трансформаторы, кто-то не очень. Благо в наше время все отзывы можно найти в интернете.

МЭТЗ им. Козлова, СВЭЛ, Электрощит (Чехов), Электрощит (Самара), Трансформер (Подольск) — все эти производители +- равны между собой, большинство из них не так давно начали заниматься производством сухих трансформаторов. В сравнении с хорошими зарубежными трансформаторами, ценник на продукцию отечественных заводов сильно завышен в соотношении цена/качество. За эти же средства лучше присмотреться к TMC, IMEFY или Zucchini. Опыта в производстве сухих трансформаторов у этих производителей гораздо больше, многие из них производят сухие трансформатор более полувека и продукция отличается высоким качеством и энергоэффективностью.

В стране конечно есть и другие производители трансформаторного оборудования, но ввиду многих факторов таких как; повышенный процент брака выпускаемой продукции, опыт производства менее 5 лет, отсутствие должного выполнения гарантийных обязательств, маленькие производственные мощности, я не стал их здесь упоминать.

Сухие силовые трансформаторы. Выбор, устройство, характеристики трансформаторов.

Силовые трансформаторы являются одними из важнейших элементов электрических сетей и электроустановок. Ранее, вплоть до последней трети прошлого веко, в электросетях исключительно использовались силовые масляные трансформаторы. Однако за последние 40 лет вместо них все более широко стали применять сухие силовые трансформаторы, представляющие собой один из современных пожаро- и экологически безопасных типов трансформаторов, у которых магнитная система и обмотки не погружены в трансформаторное масло, кремнийорганическую жидкость (КОЖ) или какой-либо другой жидкий диэлектрик.

Этим сухие трансформаторы существенно отличаются от традиционных конструкций пожаро- и экологически опасных масляных трансформаторов, которые, с целью устранения опасности возгорания масла и бумажно-масляной изоляции, необходимо размещать в специально оборудованных помещениях с огнеупорными наружными стенами, потолками и полами, а также маслоприемника- ми в виде ям для стекания масла, или же помещать их в от-дельные камеры с выходом наружу. К тому же масляные трансформаторы в отличие от сухих трансформаторов требуют постоянного технического обслуживания, что ведет к дополнительным эксплуатационным расходам.

Сухие силовые трансформаторы по сравнению с масляными трансформаторами имеют целый ряд преимуществ, основные из которых приведены в таблице 1.

Стойкость к условиям повышеннойвлажности и загрязненности

Возможность оптимизацииэлектросетей благодаря установкесухих трансформаторов в центрах потребления электроэнергии, что снижаетпотерив ЛЭП и затраты на кабель в сетях низкого напряжения Простотаперенастройки приизменении условий эксплуатации
Отсутствие необходимости иметь специальные помещения дляустановки трансформаторов

Возможность работы приповышенной и пониженной температуре ивысокой влажности воздуха Возможность работы в условиях солесодержащей,агрессивной атмосферы, при наличии металлической пыли

Возмсжность существенного (до50%) увеличения мощноститрансформатора посредством установки вентиляторов охлаждения
Разнообразие вариантов техники подключения

Минимальная занимаемая площадьввиду компактности размеровсухих трансформаторов, что позволяет выгоднее использовать пространствопроизводственных помещений

Обслуживание практическиполностью исключается и сводится кпериодическому проведению визуальных осмотров

Сходная с маслянымитрансформаторами технология изготовленияБольшая доступность основных изоляционных материалов

Хотя маломощные однофазные сухие трансформаторы применялись в устройствах радиотехники, автоматики, сигнализации, связи и т.п. еще в первой половине прошлого века, технология производства силовых одно- и, в особенности, трехфазных сухих трансформаторов, предназначенных для преобразования электроэнергии в электросетях и электроустановках, была разработана намного позднее — в последней трети прошлого века.
За тридцатилетний период времени мощность сухих трансформаторов удалось повысить в 40 раз (с 0,5 до 20 МВА), рабочее напряжение — в 2 раза (с 18 до 36 кВ), испытательное напряжение — в 2,5 раза (с 80 до 200 кВ), что позволило наладить серийный выпуск различных конструкций сухих трансформаторов, которые согласно международному стандарту МЭК-726 имеют классификацию, приведенную в табл.2.

Общая характеристикаособенностей конструкции трансформатора

Трансформатор окружен воздухомили помещен в защитный кожух,уплотненный таким образом, что отсутствует заметный обмен между еговнутреннимобъемом и окружающей атмосферой

Конструкция трансформаторатакова, что окружающий воздух неохлаждает его магнитную систему и обмотки, однако он может сообщаться сатмосферой

Отметим, что применение трансформаторов в электроустановках обеспечивает возможность генерирования электроэнергии на одном уровне напряжения, а для минимизации потерь на ее передачу использовать более высокое напряжение. При этом передача электроэнергии на большие расстояния от места ее производства до места потребления требует применения в современных электросетях не менее 5-, 6-кратной трансформации, осуществляемой путем применения повышающих и понижающих трансформаторов. Поэтому, вследствие необходимости распределения энергии по разным радиальным направлениям между многими потребителями, требуется устанавливать значительно большее количество отдельных трансформаторов по сравнению с количеством генераторов. При этом суммарная мощность трансформаторов в сети на каждой следующей ступени трансформации с более низким напряжением в целях более свободного маневрирования электроэнергией выбирается обычно большей, чем мощность предыдущей ступени более высокого напряжения. Поэтому общая мощность всех трансформаторов, установленных в электросетях, в настоящее время превышает общую мощность генераторов не в 5-6, а в 7-8 раз. В связи с этим важнейшими задачами являются: повышение качества силовых трансформаторов, использование прогрессивной технологии их производства, экономия материалов при их изготовлении и достижение как можно более низких потерь энергии при их работе в сети.

Хотя КПД подавляющего большинства современных трансформаторов составляет 98. 99% и более, однако из-за необходимости многократной трансформации энергии и установки в связи с этим в сетях трансформаторов общей мощностью, в 7-8 раз превышающей мощность генераторов, общие потери энергии во всем парке транс-форматоров являются достаточно большими. Так, в сере-дине 50-х годов прошлого века они составляли около 6% всей энергии, выработанной электростанциями, а в последующие годы, когда потери XX были снижены до 50%, а потери КЗ — на 20. 25%, общие потери в парке трансформаторов несколько уменьшились. Еще большего уменьшения этих потерь можно достичь за счет широкого применения сухих силовых трансформаторов, имеющих низкие потери XX и КЗ.

Область применения сухих силовых трансформаторов благодаря их многочисленным достоинствам, указанным в табл.1, достаточно обширна, несмотря на то, что они, обладая намного лучшими по сравнению с масляными трансформаторами потребительских свойствах, такими как повышенная надежность, безопасность, удобство в эксплуатации и др., стоят в 2,5-3 раза дороже, чем масляные. Эти трансформаторы широко применяются в системах распределения электроэнергии в жилых, общественных, административных и бытовых зданиях, а также на целом ряде других объектов, к которым предъявляются повышенные требования в отношении пожаробезопасности и взрывозащищенности, экологической чистоты и низкого уровня шума. К таким объектам с повышенным уровнем безопасности людей, оборудования и окружающей среды относятся больницы, гостиницы, банки, офисные центры, высотные здания, метрополитен, наземный электротранспорт и др. Кроме того, сухие силовые трансформаторы, изготовленные по специальным заказам, применяются также в особых условиях эксплуатации, в том числе для морского, арктического или тропического климата, для районов с повышенной сейсмической активностью и т.п.

Особенности конструктивного исполнения сухих трансформаторов, изготовленных по вакуумной технологии

В настоящее время, подавляющее большинство зарубежных и отечественных фирм производят сухие трансформаторы по одной из следующих технологий: вакуумной или безвакуумной (ровинговой).

Охарактеризуем вначале сущность вакуумной технологии производства сухих силовых трансформаторов.
При производстве сухих трансформаторов по вакуумной технологии готовые обмотки трансформатора заливаются в вакууме эпоксидным компаундом с кварцевым наполнителем, процесс подготовки которого также происходит в вакууме. Трансформаторы с обмотками, изготовленными таким образом, получили название CAST RESIN TRANSFORMERS, или сокращенно CAST RESIN.

Достоинство этой технологии заключается в том, что она позволяет исключить из состава изоляции различные примеси, а также газовые микрополости, резко ухудшающие диэлектрическую прочность изоляции по отношению к частичным разрядам, действие которых вызывает быстрое старение изоляции и снижает срок ее службы. Обмотка трансформатора в результате вакуумной обработки получает прочную, закрытую со всех сторон, эпоксидную оболочку толщиной 5. 20 мм, которая придает обмотке необходимую жесткость и защищает ее от влаги и воздействия агрессивной среды.

Общий вид сухого силового трансформатора типа CAST RESIN, изготовленного по вакуумной технологии, показан на фотографии, помещенной в начале статьи, а вид наиболее важных конструктивных элементов этого трансформатора показан на рис.1, где обозначено:
1 — трехстержневой магнитопровод, состоящий из трех колонн, выполненных из магнитной стали с оптимальной зернистой структурой;
2, 3 — обмотки НН и ВН соответственно, изготовленные из алюминиевой ленты
4 — вводы НН, которые могут иметь либо нормальное расположение — сверху на противоположной стороне по отношению к вводам ВН, либо специальное расположение — снизу;
5 — вводы ВН, имеющие перемычки для согласования обмотки ВН с напряжением сети, которые расположены на стороне вводов НН; переключение перемычек осуществляется при невозбужденном трансформаторе;
6 — упругие опорные подкладки, предназначенные для снижения уровня шума трансформатора;
7 — опорная рама с переставляемыми роликами для перемещения трансформатора в продольном и поперечном направлениях;
8 — изоляция, представляющая собой смесь эпоксидной смолы и кварцевого наполнителя, не требующая дополнительного обслуживания.

Основные технические характеристики трансформаторов, изготовленных по вакуумной технологии компании ABB, приведены в табл.3.
Отметим наиболее существенные особенности обмоток и магнитопровода сухих силовых трансформаторов, изготовленных по вакуумной технологии заливки обмоток.
Отличительной конструктивной особенностью термообработанной обмотки ВН сухих силовых трансформаторов с литой изоляцией является то, что она изготавливается с применением автоматической намотки и состоит из выполненного из алюминиевой фольги набора катушек. Изоляция между витками осуществляется с помощью полиэфирной пленки. Каждая катушка армируется стекловолокном, подвергается глубокой сушке и затем заливается в вакууме эпоксидной смолой класса F, смешанной с кварцем и тригидроксидом алюминия. Такая технология изготовления обмотки ВН обеспечивает низкий уровень напряжения между соседними проводниками. Незначительная разность потенциалов между соседними витками обмотки позволила в трансформаторах с литой изоляцией отказаться от применения межслоевой изоляции и тем самым уменьшить габариты катушек и обеспечить высокое качество литой изоляции, покрывающей все проводники.

Обмотка НН сухих силовых трансформаторов, изготовленных по вакуумной технологии, также выполняется из алюминиевой фольги, изолированной диэлектрической пленкой класса F. Особенностью этой обмотки является то, что она, после предварительной пропитки и последующей вакуумной обработки, приобретает достаточно высокую механическую прочность, позволяющую не только сохранять целостность трансформатора при температурных деформациях и аварийных токах КЗ, многократно превышающих номинальный рабочий ток трансформатора, но и на порядок снизить в обмотке потери на вихревые токи по сравнению с потерями в обмотках обычного исполнения.

Магнитопровод, являющийся одним из важнейших элементов трансформатора, изготавливается из магнит-ной пластины с ориентированной зернистой структурой, которая защищена от удельных потерь энергии и обладает высокой магнитной проницаемостью. Кроме того, составные части магнитопровода в процессе его изготовления располагаются под углом 45°, с перекрывающимися соединениями по так называемой технологии «Step Lap», что приводит к снижению потерь и тока XX, а также уровня шума трансформатора.

Сухие силовые трансформаторы, изготовленные по безвакуумной технологии

Кроме изготовления сухих силовых трансформаторов по вакуумной технологии заливки обмоток, сухие трансформаторы создаются также и по другой технологии. Так, в конце 70-х годов прошлого века фирмой ASEA — LEPPER (теперешнее название ABB) была разработана безвакуумная технология производства сухих силовых трансформаторов. По этой технологии обмотка ВН сухого силового трансформатора изготовляется путем поочередного наматывания слоя обмотки и межслоевой изоляции, состоящей из ровинга, насыщенного эпоксидным компаундом без наполнителя, причем намотка производится «на мокро» при атмосферном давлении. Трансформаторы с обмотками, выполненными по такой технологии, получили название «РЕЗИБЛОК», отражающее тот факт, что такие обмотки имеют вид монолитного блока, усилены стекловолокном, пропитанным эпоксидным компаундом, и поэтому после последующей совместной термообработки способны выдерживать значительные усилия КЗ. Механическая прочность обмотки такого трансформатора исключает опасность возникновения трещин в обмотках и гарантирует долгий срок эксплуатации трансформаторов этого типа.

К основным преимуществам трансформаторов типа RES/BLOC относятся следующие:
• низкие потери XX и КЗ;
• низкий уровень частичных разрядов;
• высокая динамическая прочность обмоток,
• линейное распределение атмосферного перенапряжения;
• эффективная система естественного охлаждения (благодаря встроенным охлаждающим каналам), позволяющая их эксплуатировать в нормальном режиме работы при нагреве обмоток до 1 40°С;
• малошумность;
• исключительно высокая взрыво- и пожаробезопасность.
Общий вид сухого силового трансформатора типа RESIBLOC производства компании ABB, изготовленного по безвакуумной технологии, показан на рис.2, а его основные технические характеристики приведены в табл.4.

В столбце 4 числитель — стандартные потери XX, знаменатель — пониженные потери XX.

Трансформаторы RESIBLOC прошли длительные испытания при температуре окружающей среды -60°С, которые доказали, что данный тип трансформаторов пре-восходит по своим характеристикам требования существующих стандартов.

Сравнительная оценка основных достоинств сухих (эпоксидных) трансформаторов типа CAST RESIN, изготовляемых по вакуумной технологии, и трансформа-торов типа RESIBLOC, изготовляемых по безвакуумной технологии, показывает, что оба типа трансформаторов практически равноценны по пожаробезопасности; влаго- и химостойкости; экологической безопасности. В то же время трансформаторы типа RESIBLOC способны превосходить трансформаторы CAST RESIN по механической прочности, динамической стойкости к силам КЗ, стойкости к действию высоких и низких температур.

Что такое сухой трансформатор и как он работает?

Для преобразования электрических величин при передаче и потреблении используется различное трансформаторное оборудование. Среди большого разнообразия данного типа электрических машин существуют модели с различным типом изоляции, количества фаз и охлаждения. Отдельным видом трансформаторного оборудования является сухой трансформатор, который постепенно вытесняет маслонаполненные агрегаты.

Что такое сухой трансформатор?

Понятие сухого трансформатора подразумевает, что пространство между обмотками и корпусом не заполнено жидким диэлектриком. Идея сухих преобразователей появилась относительно давно, однако их практическая реализация всячески тормозилась из-за отсутствия подходящих технических средств.

Поэтому на начальных этапах их изготавливали для внутренней установки в сухих помещениях, маломощных приборов с закрытым корпусом, лабораторных образцов и т.д. Но с появлением технологий и материалов, которые позволили не накапливать влагу из окружающего пространства, их сфера применения расширилась и на открытую часть электроустановок высоковольтного напряжения.

Конструкция и принцип работы

Конструкция сухого трансформатора

Конструкция сухого агрегата практически не отличается от классического масляного трансформатора.

Среди элементов силовых трансформатором с воздушным охлаждением выделяют:

• Магнитопровод – является элементом передачи магнитодвижущей силы между обмотками. Чаще всего изготавливается из шихтованной, ленточной или пластинчатой стали. По конструкции сердечники трансформаторов сухого типа могут быть стержневыми, кольцевидными или броневыми.

• Обмотки – представляют собой элемент для протекания электрического тока и формирования электромагнитного взаимодействия, последующей генерации ЭДС и МДС. Для изготовления обмоток применяются медные или алюминиевые проводники, круглого или прямоугольного сечения. Как и в силовых масляных трансформаторах, обмотки высокого напряжения размещаются на обмотках низкого, а в маломощных могут разноситься по полюсам сердечника.

• Изоляция обмоток – применяется для электрического отделения токоведущих частей от заземленных, их защиты от воздействия окружающей среды. Литая изоляция производится электротехническим лаком, полиамидными и эпоксидными смолами, может покрываться полимерными составом, пропитанной тканью и прочими. В состав большинства материалов включаются антипирены – вещества, приводящие к самозатуханию при возгорании.
• Соединительные стяжки, болты, рамы, распорки и другие вспомогательные детали, обеспечивающие надежное закрепление и фиксацию всех частей. В каждой конкретной модели могут применятся все или только некоторые из вышеперечисленных.
• Защитный кожух или корпус – необходим для предотвращения приближения к токоведущим частям на недопустимое расстояние. Изготавливается специальный кожух из металла, а при работе заземляется.

• Изоляторы – необходимы для вывода концов обмоток высокого и низкого напряжения через корпус.

Принцип действия заключается в подаче напряжения на первичную обмотку сухого трансформатора, после чего по ней начинает протекать электроток. От направленного движения заряженных частиц возникает электромагнитный поток, наводящий во вторичной обмотке ЭДС. Которая и обеспечивает разность потенциалов во вторичной обмотке и возможность для протекания тока при подключении номинальной нагрузки.

Всего существует три типа обмоток в сухих агрегатах – открытые, монолитные и литые. Из-за применения монолитных и литых обмоток трансформаторы этой серии значительно хуже отводят тепло, поэтому в них используются проводники большего сечения. А в ходе работы отвод тепловой энергии может потребовать принудительной подачи воздуха или большего пространства в корпусе, наличия дополнительных вентиляционных каналов для отвода воздушных масс.

Рис. 5. Система вентиляции трансформатора

Технические параметры

Перед установкой сухого трансформатора важно точно определить его технические характеристики, которые предоставят базовую информацию о пригодности агрегата для работы в тех или иных условиях.

Среди наиболее важных параметров выделяют:

• Номинальная мощность – определяет объем перерабатываемой электроэнергии для сухого трансформатора.
• Номинальное напряжение – показывает значение уровня напряжения, которое может подаваться на каждую из обмоток высокого, среднего и низкого потенциала.
• Перегрузочный коэффициент – показывает, на какую величину рабочая нагрузка может превышать значение номинального тока.

• Коэффициенты потерь холостого хода и короткого замыкания.
• Степень пыле- влагоустойчивости и климатического исполнения – определяет внешние условия, при которых допускается эксплуатировать агрегат и сохраняется прочность изоляции.
• Габаритные размеры и масса сухого трансформатора.

Область применения

Рис. 7. Практическое применение сухих трансформаторов

В виду повсеместного использования электрической энергии для всех производственных и технологических процессов сухие трансформаторы, как высоковольтные преобразователи имеют довольно широкое применение. Их используют для электроснабжения систем наземного электрифицированного транспорта, тяговых и трансформаторных подстанций, питания производственных цехов. Кроме промышленного сектора сухие агрегаты используются в сельскохозяйственной отрасли, для торговых комплексов, курортных баз и поселков. В быту они применяются для электропитания многоквартирных домов, школ и дошкольных заведений.

Область применения слаботочных сухих трансформаторов малой мощности практически ничем не ограничена. Это всевозможные бытовые приборы, устройства и приспособления малой механизации, преобразователи и сварочное оборудование.

Преимущества и недостатки

В сравнении с широко применяемыми маслонаполненными электрическими машинами, сухие трансформаторы обладают рядом преимуществ:

• Не наносят вреда экологии местности в случае аварийной ситуации, в отличии от вытекающего трансформаторного масла.
• Более просты в обслуживании – нет нужды контролировать химический состав трансформаторного масла, температуру вспышки, производить слив для вскрытия крышки и т.д. Что существенно сокращает затраты собственника на текущее содержание сухого трансформатора.
• Обеспечивает высокую степень безопасности в аварийных ситуациях – отсутствует угроза возгорания масла, температурного расширения с последующим взрывом и т.д.
• Отличаются простотой конструкции, так как нет необходимости обеспечивать герметичность корпуса.
• Мощные модели обладают сравнительно меньшим весом из-за отсутствия жидкого диэлектрика.

Но, наряду с преимуществами сухие трансформаторы обладают и некоторыми недостатками. Во-первых, такое оборудование будет иметь сравнительно большие габариты, которые увеличиваются пропорционально увеличению мощности трансформатора. Это обуславливается необходимостью обеспечить достаточную ширину воздушного зазора для охлаждения. Во-вторых, из-за применения литой изоляции при низких температурах или их перепадах возможно механическое напряжение в диэлектрике, что может привести к его локальному разрушению в трансформаторе.