Масло, элегаз, в перспективе оптика…

Измерительный трансформатор – это электрический понижающий трансформатор, к вторичной обмотке которого подключаются измерительные приборы, счетчики или устройства защиты/управления. Измерительный трансформатор включается в сеть специально, для передачи характеристик тока/напряжения сети на измерительный прибор. Благодаря наличию такого трансформатора можно измерять ток, напряжение и мощность в высоковольтных цепях с помощью приборов, имеющих относительно небольшие пределы измерений. Фактически применение измерительных трансформаторов позволяет использовать для измерения различных напряжений/токов одни и те же приборы со стандартными пределами измерения. Кроме того, эти трансформаторы изолируют измерительные цепи от первичной цепи высокого напряжения, обеспечивая тем безопасность измерений.

Масло или элегаз?

Измерительные трансформаторы делят на трансформаторы тока и трансформаторы напряжения (измерительные трансформаторы постоянного тока в данной статье не рассматриваются). По материалу диэлектрика эти устройства делятся на масляные, газонаполненные и сухие. Последний тип (в основном трансформаторы с полимерной изоляцией) применяются почти исключительно на классе напряжения до 35 кВ. На высоковольтных сетях распространение получили масляные и элегазовые измерительные трансформаторы. Каждый из них имеет свою собственную нишу на рынке. Появившиеся 40 лет назад, трансформаторы с элегазовой изоляцией пользуются все большей популярностью. Однако, эксперты считают, что в обозримом будущем они не вытеснят с рынка «классические» масляные. Вот что говорит начальник департамента подстанций ОАО «ФСК ЕЭС» Андрей Епифанов: «Количество выпускаемых элегазовых трансформаторов постоянно растет, однако их применение в различных странах происходит по разному. Наибольшее количество трансформаторов с элегазовой изоляцией было внедрено в Европе, где их количество составляет 15-25% от общего числа применяемых высоковольтных измерительных трансформаторов. С другой стороны, в США и Канаде за все это время их количество не превысило 5%. В России этот рынок новый и объективных данных нет». При этом эксперт замечает, что спрос на трансформаторы с масляной изоляцией на мировом рынке стабильно растет. Это связано, прежде всего, со значительным повышением их характеристик. Современные высоковольтные измерительные трансформаторы с масляной изоляцией стали взрывобезопасными. Большой положительный опыт их применения при низких температурах, а также сравнительно низкая цена, во многих случаях сделала их незаменимыми.

Современные масляные измерительные трансформаторы не уступают элегазовым по степени безопасности, а по некоторым критериям их превосходят – например:

- отсутствие элегаза под давлением в трансформаторе увеличивает его взрывобезопасность и надежность;

- масляные трансформаторы имеют большую надежность при работе в условиях низких температур (менее -50°С.).

По мнению Андрея Епифанова, благодаря выросшему качеству изготовления и относительно низкой цене масляные измерительные трансформаторы с рынка вытеснены не будут. С этим согласен член комитета по строительству объектов энергетики и электросетевого хозяйства НОСТРОЙ, член Правления СРО НП «Объединение энергостроителей» Александр Щукин. По его наблюдениям в ближайшие 5-7 лет масляные трансформаторы точно не будут вытеснены с рынка элегазовыми. Собственно, такая задача и не ставится. Тем не менее, эксперт считает, что конкретно для целей АИИС КУЭ масляные измерительные трансформаторы будут постепенно заменяться на элегазовые и маломасляные с повышенным количеством обмоток и обмотками повышенной точности. Андрей Епифанов так же замечает рост спроса на измерительные трансформаторы с повышенным классом точности 0,2S и 0,2; 0,5S и 0,5 на классы напряжения 10 кВ и выше с установкой систем АСКУЭ.

Перспективные ниши

В целом, по мнению Александра Щукина, наиболее актуальными в ближайшее время будут следующие тренды в развитии измерительных трансформаторов используемых на ПС 220 кВ и выше:

- трансформаторы тока с классом точности обмоток для целей АИИС КУЭ не ниже 0,2S, обеспечивающие повышенную надежность, взрыво- и пожаробезопасность;

- элегазовые и маслонаполненные трансформаторы тока;

- емкостные трансформаторы напряжения с классом точности обмоток для целей АИИС КУЭ не ниже 0,2;

 - антирезонансные электромагнитные трансформаторы напряжения, при соответствующем проектном обосновании, для установки на объектах расширения и реконструкции со значительной вторичной нагрузкой;

- трансформаторы не требующие ремонта в течение всего срока службы;

- применение емкостных делителей с пониженным значением температурного коэффициента емкости;

- сниженный объем масла;

- применение литых коррозионностойких корпусов.

- комбинированные трансформаторы тока и напряжения для установки в ячейках ВЛ 110-500 кВ в целях компактизации распредустройства.

Очень хорошие перспективы, по мнению Андрея Епифанова, у цифровых трансформаторов тока с катушками Роговского и волоконно-оптических датчиков тока, работа которых основана на эффекте Фарадея и эффекте Поккельса.

Упомянутые устройства, по сравнению с обычными измерительными трансформаторами имеют меньшую массу, могут передавать цифровой сигнал неограниченному количеству принимающих устройств. Кроме того данная технология позволяет повысить класс точности измерений (вплоть до 0,1) и перевести системы измерений, защиты, управления оборудования подстанции на качественно новый технологический уровень. Помимо всего прочего цифровые технологии позволяют совместить в одном аппарате измерители тока и напряжения, что в свою очередь, ведет к снижению площадей, занимаемых распределительными устройствами.

Сегодня на подстанции Испытательная (НТЦ Электроэнергетики) проходят опытно-промышленную эксплуатацию оптические трансформаторы тока и трансформаторы напряжения канадской компании NXT Phase. Кроме того ФГУП «Всероссийский электротехнический институт» и ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина» ведут разработки измерительных трансформаторов использующих оптические технологии для измерения и/или передачи сигнала в ОПУ. А российская компания ЗАО «Профотек» уже разворачивает производство оптических трансформаторов тока, трансформаторов напряжения с оптической передачей измерительного сигнала от трансформатора, установленного на ОРУ в ОПУ.

Комментарии экспертов Energyland.info

Андрей Епифанов, начальник департамента подстанций ОАО «ФСК ЕЭС»:

- Переход на цифровые технологии измерений в классе точности 0,1 позволит увеличить точность учета электроэнергии и тем самым сократить небалансы мощности, вызванные недостаточной точностью учета. Экономическая выгода от использования новых технологий становится очевидна и сетевые, генерирующие компании, крупные потребители электроэнергии будут заинтересованы в их применении при новом строительстве и реконструкциях.

Александр Щукин, член комитета по строительству объектов энергетики и электросетевого хозяйства НОСТРОЙ, член Правления СРО НП «Объединение энергостроителей»

- Элегазовые трансформаторы появились в нашей стране около 10 лет назад. Их поставляли зарубежные производители. Сейчас и отечественные изготовители освоили данный вид продукции. Тем не менее, говорить о резкой замене, вытеснении масляных трансформаторов элегазовыми, считаю преждевременным. Главная проблема эксплуатации элегазовых трансформаторов в том, что не всегда можно отследить утечку элегаза. Если утечка все же произошла – необходимо восстановить потери. Однако, как показывает практика, не всегда у эксплуатационной службы в наличии есть необходимое оборудование и газ для восполнения потерь. Таким образом, при закупках элегазовых трансформаторов необходимо заранее озаботиться этим вопросом, и заказать с поставкой трансформатора соответствующее оборудование.

Андрей ГУБАНОВ, Energyland.info

Ссылки по теме:

Компактная подстанция

Куда идет трансформатор

Трансформаторы: в масляный сегмент иностранцев не пускают