Применение сухих трансформаторов

10.11.14 11:22

Вплоть до последней трети прошлого века в электрических сетях России использовались в основном силовые масляные трансформаторы. Данный факт обусловлен их относительно невысокой стоимостью. Однако подобное оборудование обладает такими недостатками, как пожароопасность и экологическая опасность утечки масла. Также существует необходимость постоянно контролировать уровень и качество жидкого диэлектрика. Это усложняет эксплуатацию масляных трансформаторов и не позволяет применять их на объектах, расположенных максимально близко к потребителям.

Именно поэтому в течение последних 40 лет появилась тенденция к применению сухих трансформаторов, пожаро- и экологически безопасных. У них магнитная система и обмотки не погружены в жидкий диэлектрик, а охлаждаются воздухом. Такое оборудование можно устанавливать в непосредственной близости от потребителей или в жилых домах.

 

Где нужны сухие трансформаторы?

Сегодня масляные и сухие трансформаторы часто противопоставляются друг другу, причем довольно жестко — «или/или». На самом деле «вопрос ребром» не совсем корректен — то или иное оборудование появляется на свет как ответ технического интеллекта на вызов потребностей общества. И сухие трансформаторы, и устройства с жидким диэлектриком появились в результате развития электротехники, так что и те и другие устройства чрезвычайно важны. Так, в магистральных электрических сетях и на электростанциях устанавливают исключительно масляные трансформаторы, т.к. конструктивно сложно создать сухое оборудование мощностью сотни мегавольт-ампер.

А вот у потребителей или на небольших распределительных подстанциях сухие трансформаторы уверенно занимают свою нишу. Именно они устанавливаются в местах, требующих повышенной безопасности — например, в учебных заведениях, аэропортах, шахтах, метро, кинотеатрах, жилых зданиях. Кроме того, подобное оборудование должно применяться в местах с повышенными требованиями к охране окружающей среды — в курортных зонах, водозаборных станциях, спортивных сооружениях.

 

Модель SC (B) 13 series (фото Guangzhou zengyin silver Power Equipment Co. Ltd.)

 

Сухие трансформаторы широко применяются и на промышленных предприятиях, металлургических комбинатах, химических производствах, объектах нефтегазовой отрасли. Это объясняется двумя причинами. Первая — нет необходимости в системе пожаротушения, что выгодно с точки зрения промышленных потребителей. Вторая — возможность расположения оборудования в непосредственной близости от центра нагрузки, что позволяет оптимизировать схему электроснабжения, а также свести к минимуму использование цепей низкого напряжения. Получается, даже при солидных начальных капиталовложениях современное оборудование позволяет экономить электроэнергию за счет снижения потерь в кабельных сетях низкого напряжения.

Существуют и специфичные области применения сухих трансформаторов:

1) Добывающие предприятия;

2) Транспорт: морские суда (причем в данном случае к сухим трансформаторам предъявляют жесткие требования по уровню шума и вибрации, которые задаются стандартами судового регистра Ллойда, Бюро Веритас, DNV, RINA,ABS и РМРС); тяговые подстанции железнодорожного транспорта;

3) Электроснабжение приводов и двигателей, работающих с переменной частотой вращения: например, насосы, вентиляторы, компрессоры, транспортеры и т.д.;

4) Нетрадиционная энергетика, в частности, ветроэнергетика. Трансформаторы подбираются исходя из таких условий, как: наличие высших гармоник, большое количество коммутаций, вибрация и др. Ветроэлектростанции (ВЭС) строят в самых различных климатических условиях, поэтому часто сухие трансформаторы для ВЭС проектируют в соответствии с нормами страны и с учетом требований по безопасности, эффективности и экологии. Монтируется оборудование в обтекателе ветровой турбины или внутри башни.

 

Конструктивные решения

Сегодня на рынке есть сухие трансформаторы с открытыми обмотками и с литой изоляцией. Каждый производитель применяет свои уникальные технологии, но в общих чертах конструктивно трансформаторы схожи.

В трансформаторах с открытыми обмотками электрическую изоляцию осуществляет соответствующая изоляция проводов, механическую прочность обеспечивают бандажные ленты, а охлаждается трансформатор воздухом, проходящим по специальным вертикальным и горизонтальным каналам.

Сейчас более распространены трансформаторы с литыми обмотками. Старейшая технология заливки обмоток — эпоксидными компаундами. Она известна с 1970-х гг. и применяется многими производителями. Поначалу заливка обмоток проводилась в воздухе, это было просто и дешево. Однако при таком способе в изоляцию обмоток попадали примеси, влага, пузырьки воздуха, что приводило к многочисленным частичным пробоям изоляции и последующему отказу трансформаторов. Для повышения надежности технологию изменили, что позволило практически полностью избежать указанных проблем.

 

Трансформатор 11 кВ (фото Division System srl)

 

Технические преимущества сухих трансформаторов

За последние годы технологии производства сухих трансформаторов значительно выросли. Так, еще несколько лет назад общей проблемой данного оборудования являлось ограничение его максимальной мощности, обусловленное условиями охлаждения. Считалось, что предельная мощность сухих трансформаторов составляет 15 МВА. В настоящее время возможно изготовление трансформаторов на 63 МВА и напряжением до 72,5 кВ.

Кроме того, некоторые современные сухие трансформаторы могут устанавливаться в регионах с экстремальными климатическими условиями. Правда, следует отличать оборудование, которое прошло испытание на эксплуатацию в условиях низких температур и испытание на хранение.

Есть еще одна важная особенность современных сухих трансформаторов, которая повлияла на их широкое распространение в промышленности — даже при солидных начальных капиталовложениях современное оборудование позволяет экономить электроэнергию за счет снижения потерь в кабельных сетях низкого напряжения. Сократить потери помогает и само оборудование.

 

По информации компании АББ

На первой фото: трансформатор ПС 35 /10 кВ типа ST7 в г. Анадырь (фото АББ)

Читайте также: