Измерительные трансформаторы

Измерительный трансформатор – электромагнитное преобразующее устройство для контроля уровня напряжения или величины тока в высоковольтной сети. Он преобразует ток или напряжение до значения, удобного для измерения. Благодаря его наличию можно измерять ток, напряжение и мощность в высоковольтных цепях с помощью приборов, имеющих относительно небольшие пределы измерений. Кроме того, такой трансформатор изолирует измерительную цепь от первичной цепи высокого напряжения, обеспечивая тем самым безопасность измерений. В зависимости от измеряемого значения измерительные трансформаторы делят на трансформаторы тока и напряжения.

Масло или элегаз?

Элегазовый трансформатор тока ТРГ-35

По материалу диэлектрика измерительные трансформаторы делятся на масляные, газонаполненные и сухие. На высоковольтных сетях распространение получили масляные и элегазовые измерительные трансформаторы, причем каждый из них имеет свою нишу на рынке.

Измерительный трансформатор тока с элегазовой изоляцией на 110кВ

«Элегазовые трансформаторы появились в нашей стране около 10 лет назад, - поясняет член комитета по строительству объектов энергетики и электросетевого хозяйства НОСТРОЙ, член Правления СРО НП «Объединение энергостроителей» Александр Щукин. - Их поставляли зарубежные производители. Сейчас и отечественные изготовители освоили данный вид продукции. Тем не менее, говорить о 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».

«Нельзя однозначно сказать, какой тип измерительных трансформаторов лучше, - считает Алексей Алябьев, начальник службы подстанций ОАО «Екатеринбургская электросетевая компания». - В большинстве случаев мы стараемся применять антирезонансные трансформаторы с литой или элегазовой изоляцией. Связано это с тем, что у маслонаполненных трансформаторов напряжения наблюдаются течи масла. К сожалению, данный недостаток встречается почти у всех производителей. Также были утечки элегаза и у элегазовых трансформаторов тока, но это исключительные случаи. Сегодня на рынке представлен широкий ассортимент импортного и отечественного оборудования, он позволяет более конструктивно подходить к вопросу выбора».
Между тем, спрос на трансформаторы с масляной изоляцией на мировом рынке стабильно растет, и связано это прежде всего со значительным улучшением их характеристик. Современные высоковольтные измерительные трансформаторы с масляной изоляцией стали взрывобезопасными, хорошо работают при низких температурах и при этом обладают сравнительно низкой ценой. К тому же они дешевле в эксплуатации, так как требуют минимум специального обслуживания. Однако, по мнению экспертов, для целей АИИС КУЭ масляные измерительные трансформаторы будут постепенно заменяться на элегазовые и маломасляные с повышенным количеством обмоток и обмотками повышенной точности.

Таблица 1. Сравнение трансформаторов различных исполнений (Автор: В. Смирнов, СПбГПУ).


 
 

Литые трансформаторы

Традиционно литые измерительные трансформаторы использовались на сетях среднего класса напряжения. Их неоспоримые преимущества перед масляными - меньшие масса и габаритные размеры, возможность установки в любом положении и пожаробезопасность. Герметичность конструкции литых трансформаторов исключает влияние на них внешних воздействий, таких как влажность, механические удары, вибрации. Это повышает надежность работы трансформаторов в любых климатических условиях при наружной установки.

Опорный трансформатор тока ТОЛ-110

Опорный трансформатор тока ТОЛ-10-1

«Производство измерительных трансформаторов с литой изоляцией до 35 кВ было организовано в СССР на высоком уровне, - рассказывает Сергей Рычков, ведущий специалист отдела маркетинга и ВЭС ОАО «Свердловский завод трансформаторов тока». - С распадом СССР производство было снижено, но потребности России, Украины, Белоруссии, Казахстана и сейчас обеспечиваются отечественными измерительными трансформаторами. Попытки выйти на российский рынок иностранных компаний по трансформаторам с литой изоляцией не увенчались успехом, так как отечественные аппараты ничем не уступают иностранным, а по цене остаются дешевле. К тому же за последние годы значительно обновилась номенклатура продукции».

Встроенный трансформатор серии ТВ наружной установки

Есть несколько ключевых направлений, в которых развивается рынок трансформаторов тока и напряжения с литой изоляцией. Во-первых, сегодня определенные виды литых трансформаторов с успехом применяются на классы напряжения 35, 110 и 220 кВ.

Во-вторых, разрабатываются трансформаторы, оптимально подходящие для систем коммерческого учета электроэнергии. Для них увеличивается число вторичных обмоток и вводится пломбирование выводов измерительных обмоток защитной крышкой, предохраняющей от несанкционированного доступа.

Трансформатор тока нулевой последовательности ТЗЛК-СЭЩ-0,66

В-третьих, увеличивается количество вторичных обмоток всех существующих типов трансформаторов. За счет этого одним трансформатором решаются комплексные задачи учета, измерения и защиты.
Говоря о последних тенденциях, нельзя не упомянуть новинку, представленную ОАО «СЗТТ». Это опорный измерительный трансформатор тока на 110 кВ наружной установки. Опытные трансформаторы тока ТОЛ-110 успешно эксплуатируются уже более 1,5 лет. Готовится к производству новый, облегченный вариант трансформатора. Преимущества нового изделия в том, что оно не требует обслуживания, имеет пожаробезопасное исполнение и срок службы 30 лет. Рабочих аналогов ТОЛ-110 в мире пока нет.

Оптические трансформаторы

В последние 10 лет в мире стал активно развиваться новый вид измерительных приборов - так называемые оптические, или оптоволоконные, трансформаторы напряжения и тока, в основе действия которых лежат эффекты Поккельса и Фарадея. Подобные трансформаторы производит несколько зарубежных фирм, к примеру, NXTPhase, ABB, DynAmp и др. В последнее время аналогичные разработки появились и в России. Их ведут ФГУП «Всероссийский электротехнический институт», ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», ЗАО «Электро». А российская компания ЗАО «Профотек» уже разворачивает производство волоконно-оптических преобразователей тока и напряжения.

Оптический трансформатор

Толчком к поискам новой технологии производства измерительных трансформаторов стали слабые места традиционных аппаратов. Благодаря новому принципу работы оптические трансформаторы имеют более высокий класс точности измерений и могут передавать цифровой сигнал неограниченному количеству принимающих устройств. Кроме того, технология позволяет совместить в одном аппарате измерители тока и напряжения. В числе основных преимуществ оптических трансформаторов также их низкие массогабаритные показатели, широкий динамический и частотный диапазон измерений, устойчивость к явлениям феррорезонанса, взрывопожаробезопасность и простота эксплуатации, обусловленные отсутствием масла и элегаза.

Как отметили в одном из своих докладов Михаил Ярмаркин, к.т.н., доцент Петербургского энергетического института повышения квалификации, и Александр Мокеев, директор ЗАО «Электро», этот новый класс изделий, использующий последние достижения в оптике, электронике и системах цифровой обработки и передачи сигналов, может получить широкий спектр применений. Так, уникальные свойства волоконно-оптических измерительных трансформаторов (компактность, небольшой вес, полная гальваническая развязка) позволяют использовать эти устройства на ОРУ 110-750 кВ, в мобильных передвижных метрологических лабораториях, прочих энергетических объектах. Применение оптических трансформаторов напряжения позволит облегчить (ускорить) создание систем АИИС КУЭ, т.к. они имеют не только аналоговые, но и цифровые интерфейсы, которые полностью совместимы с существующими (и проектируемыми) системами АИИС КУЭ.


ГОСТ или МЭК?

Производители измерительных трансформаторов всерьез обеспокоены попыткой заменить существующие ГОСТы на стандарты Международной электротехнической комиссии (МЭК).

«Российские ГОСТы предъявляют более жесткие требования к трансформаторам, чем международные, - поясняет Сергей Рычков. - Отступление от этих требований может привести к выходу из строя трансформаторов, хотя они и будут соответствовать международным стандартам. Проблемы могут возникнуть в первую очередь с иностранными трансформаторами. Эта тема горячо обсуждалась производителями на международной конференции по измерительным трансформаторам, проходившей в Санкт-Петербурге в ноябре 2011 г. Печальный опыт применения стандартов МЭК в Украине вместо ГОСТ был рассказан на конференции украинскими производителями.

Потребность переработки ГОСТов по измерительным трансформаторам в России появилась в связи появлением новых материалов, обеспечивающих улучшенные характеристики, не предусмотренные существующими стандартами. Сейчас производители трансформаторов совместно берутся за переработку ГОСТов».

Хоть поверьте, хоть проверьте...

Основной характеристикой измерительного трансформатора остается точность, гарантировать которую может только регулярная метрологическая поверка. Для эксплуатирующих организаций она является определяющим фактором необходимости замены оборудования. Как отмечает Алексей Алябьев, в большинстве случаев, именно по результатам плановых метрологических проверок приобретаются новые измерительные трансформаторы взамен забракованных.

В то же время интересный факт сообщил Александр Кузьмин, начальник производственно-диспетчерского центра Уральской энергетической компании, занимающейся поверкой измерительных трансформаторов: «Нам и сейчас нередко приходится иметь дело с трансформаторами, выпущенными в 50-60-х годах прошлого века. Кого-то это удивит, но эти аппараты работают и успешно проходят поверку». И статистические исследования производителей подтверждают, что определенные типы измерительных трансформаторов действительно пригодны к применению после нескольких десятков лет эксплуатации.

При таком положении дел не удивительно, что эксплуатирующие организации беспокоит не столько обновление имеющегося у них оборудования, сколько необоснованно заниженные межповерочные интервалы (МПИ). К выводу о целесообразности увеличения МПИ приходят на основании исследований Александр Данилов, д.т.н., заместитель директора ФБУ «Пензенский ЦСМ», и Василий Жалдыбин, начальник службы метрологии и контроля качества электроэнергии филиала ОАО «МРСК Волги» «Пензаэнерго». Метрологическая служба ОАО «Сетевая компания» (Татарстан) по результатам своих наблюдений предлагает обратиться в Ростехрегулирование с предложением увеличить МПИ на измерительные трансформаторы.
Выходит, производители измерительных трансформаторов, выпуская продукцию с большим сроком службы, сталкиваются с низкой мотивацией потребителей обновлять имеющиеся у них аппараты? Но потребность в измерительных трансформаторах более высокого класса точности или аппаратах, подходящих для целей АИИС КУЭ, все-таки заставляет эксплуатирующие организации интересоваться новинками. А это верный признак того, что рынок измерительных трансформаторов все же будет развиваться.

Екатерина ЗУБКОВА, Андрей ГУБАНОВ (EnergyLand.info)
Использованы материалы МНТК «Инновационные решения для обеспечения качества изготовления и надёжности эксплуатации измерительных трансформаторов тока и напряжения» (С.-Петербург, 21-23 ноября 2011 г.)
При перепечатке активная ссылка на EnergyLand.info обязательна