СТАТЬИ

Сухие трансформаторы серии TTR - обоснованное капиталовложение

Довгий Александр, менеджер отдела электротехники ООО «СЭА Электроникс», aa@sea.com.ua

Трансформатор – один из важнейших и обязательных элементов энергосистемы. Изобретение трансформатора более 120 лет назад обеспечило возможность генерировать электроэнергию на одном уровне напряжения, а для минимизации потерь на ее передачу использовать более высокое напряжение. Также трансформаторы позволяют осуществить обратное преобразование (понижение) напряжения непосредственно перед потребителем до уровня, рассчитанного на параметры электроприемников. На сегодняшний день парк трансформаторов быстро стареет, поскольку, в основном, установлен в 60-70-х гг. прошлого столетия. На большинстве объектов установлены и устанавливаются масляные трансформаторы. В большинстве случаев это обусловлено их относительно невысокой стоимостью. Однако масляные трансформаторы обладают рядом серьезных недостатков, такими как: пожароопасность и экологическая опасность утечки масла. Кроме этого существует постоянная необходимость осуществлять контроль уровня и качества масла. Также их масса и габаритные размеры превышают аналогичные по мощности сухие трансформаторы. Это, безусловно, усложняет их эксплуатацию и не позволяет применять масляные трансформаторы на объектах, расположенных максимально близко к потребителям. Исходя из выше изложенных условий и быстрого развития научного прогресса, а также повышенных норм безопасности при эксплуатации высоковольтного оборудования, все это позволило ввести в эксплуатацию другой тип оборудования— сухие трансформаторы. При этом значительно снижаются потери при передаче электроэнергии в сетях низкого напряжения и отпадает необходимость отводить под застройку отдельного здания ТП столь дорогую нынче землю. К тому же нет необходимости строить само здание.

Режим работы трансформатора сегодня определяется ростом потребления электроэнергии: ключевой элемент подстанции должен выдерживать огромные нагрузки, причем нередко в экстремальных условиях окружающей среды. При этом, современная эксплуатация предъявляет жесткие требования не только к основным техническим характеристикам оборудования, но и к его экологичности. Растущий спрос на безопасное, в том числе и экологически безопасное электрооборудование, обладающее вместе с тем высоким энергетическим КПД, могут удовлетворить только сухие трансформаторы, изготовленные по технологии, которая за последние десятилетия доказала свою надежность. Сухие трансформаторы с литой изоляцией объединили в себе идеи нескольких смежных областей науки и техники. Эта оборудование, в отличие от маслонаполненного, обеспечивает высокий уровень экологической и эксплуатационной безопасности. Такие трансформаторы компактны, устойчивы к воздействию влаги, не требуют дополнительных противопожарных мер в местах установки. Затраты на их эксплуатацию минимальны. Благодаря своим многочисленным достоинствам сухие трансформаторы приобретают все большую популярность во всем мире. Их широко применяют в системах распределения электроэнергии в торговых центрах, больницах, на заводах и фабриках, на судах, объектах нефтегазодобывающей промышленности, словом везде, где особое значение имеет высокий уровень безопасности людей, оборудования и окружающей среды. Те компании и предприятия, которые приняли решение применять сухие трансформаторы и установили это оборудование, уже сейчас считают прибыль от их использования.

На вопрос: «Почему вы применяете сухие трансформаторы?», ответ простой: «Это обоснованное капиталовложение!».

Если говорить об особенностях различных вариантов конструктивного исполнения и технологий изготовления сухих трансформаторов, представленных на рынке, то наиболее критичный и ответственный элемент конструкции сухого трансформатора, определяющий его потребительские свойства, это обмотки высокого напряжения. Их качество зависит от используемых материалов и технологии изготовления. В них механическая жесткость конструкции обмотки обеспечивается применением специальных наполнителей. Она состоит из эпоксидной смолы с инертными и огнестойкими наполнителями. При этом, процесс смешивания и заливки осуществляется в вакууме. Это позволило существенно улучшить механические, теплопроводящие и противопожарные свойства трансформаторов с литой изоляцией. Такая технология придает обмоткам высокие диэлектрические свойства с предельно низким уровнем возникновения частичных разрядов.

Кроме этого, литая обмотка дает возможность в небольших габаритных размерах получить мощные сухие трансформаторы для использования в сетях с более высоким уровнем напряжения. Пример исполнения сухого трансформатора большой мощности итальянского производителя SEA SpA приведен на рис. 1

Рис. 1.

В дополнение к вышесказанному, хотелось бы отметить, что на производстве компании SEA SpA обмотка высокого напряжения изготавливается с применением автоматической намотки (см. рис. 2, 3) и состоит из набора катушек, выполненных из ленточного алюминия:

Рис. 2. Рис. 3.

Изоляция между витками выполняется с помощью полиэфирной пленки. Катушка армируется стекловолокном, подвергается глубокой сушке и затем заливается в вакууме эпоксидной смолой класса «F», смешанной с кварцем и тригидрооксидом алюминия. Благодаря такой технологии достигаются превосходные механические характеристики и соответствие классам C1 и С2 нормативной документации CENELEC. Многолетний опыт использования автоматического оборудования на производстве (контроль всех процессов производства) позволяет обеспечить крайне низкий уровень частичных разрядов и, как следствие, высокую надежность и длительный срок службы.

Выводы регулировки напряжения (как правило, ±2x2,5%) выполнены непосредственно по центру обмотки. Контактные соединения осуществляются с помощью латунных перемычек (пластин), фиксируемых болтами.

Обмотка низкого напряжения выполнена из алюминиевой фольги, изолированной диэлектрической пленкой класса «F». Сборка обмотки выполняется по технологии «pre-preg» с сушкой в печи. Выводы обмотки НН выполнены из набора алюминиевых пластин, сваренных в инертной среде и жестко закрепленных к каркасу при помощи опорных изоляторов.

Такая конструкция обеспечивает:

 повышенную стойкость к влажности и агрессивной промышленной среде;

 большую диэлектрическую прочность;

 высокую электродинамическую стойкость трансформатора в режиме короткого замыкания.

По желанию заказчика обмотки могут быть выполненными из меди или изготовлены со специфическими свойствами. Выводные зажимы обмоток, механически прикрепленные к держателям, – практичны, компактны и легкодоступны.

Еще одним важным элементом сухого трансформатора является магнитный сердечник, который изготавливается из магнитной пластины с ориентированной зернистой структурой, которая защищена от удельных потерь и обладает высокой магнитной проницаемостью, благодаря тонкой прокладке из неорганического материала Carlyte, установленной с обеих сторон. Составные части расположены под углом 45 град., с перекрывающимися соединениями по технологии step lap, что снижает потери и ток холостого хода, а также уровень шума трансформатора.

Особенности высокотехнологичной сборки трансформаторов SEA SpA, которые повышают надежность:

- обмотка низкого напряжения насаживается на сердечник и удерживается в этом положении при помощи специальных пластин из стекловолокна;

- вводы низкого напряжения, выполняются из медных шин, соединяются между собой и фиксируются на профиле сердечника с помощью стекловолоконных распорок;

- обмотка высокого напряжения фиксируется изолирующими распорками, с расчетом возникновения температурных расширений под воздействием тока нагрузки.

Возможны также специальные индивидуальные исполнения:

• для эксплуатации при температуре окружающей среды от –50 до +55 град С;

• сейсмостойкие, в специальном усиленном исполнении с внутренними каркасами жесткости (выдерживают без повреждений землетрясения силой до 9 баллов по шкале MSK);

• класса нагревостойкости Н/Н;

• с уменьшенными потерями и улучшенными шумовыми характеристиками;

• с противовибрационными приспособлениями;

• с вентиляторами принудительного охлаждения и приборами автоматики;

• в специальном исполнении для эксплуатации на высоте более 1000 м над уровнем моря;

• с блоком контроля температуры трансформатора;

• с защитным кожухом IP21, 23, 31.

Трансформаторы производства SEA SpA подвергаются типовым испытаниям согласно предписаниям нормативной документации IEC60076-11. По желанию могут быть проведены все типовые и специфические испытания, предусмотренные нормативно-технической документацией заказчика:

• нагрев трансформатора под нагрузкой (имитация),

• метод последовательного включения машин (проверка потерь),

• устойчивость к грозовым и остаточным перенапряжениям,

• измерение уровня шума,

• измерение содержания гармонических составляющих тока холостого

хода,

• измерение полярного сопротивления,

• измерение емкостей обмоток,

• испытание динамической стойкости току короткого замыкания

(проводятся в независимой аккредитованной лаборатории),

• испытание на огнестойкость и проверка соответствия климатическим

классам (проводятся в независимой аккредитованной лаборатории),

• другие специфические испытания, по желанию заказчика

(электромагнитная эмиссия, тепловые удары и пр.).

Трансформаторы производства SEA SpA поставляются во многие страны мира, исключением не является и Украина.

По вопросам получения дополнительной технической информации и приобретения продукции SEA SpA обращайтесь к официальному поставщику SEA SpA в Украине компании «СЭА Электроникс»

т/ф 8-044-296-24-00, info@sea.com.ua.

Детальную техническую информацию по продукции SEA SpA можно найти на сайте www.seatrasformatori.it

Качество – проверенное кризисом

Довгий Александр, менеджер отдела электротехники ООО «СЭА Электроникс», aa@sea.com.ua

В Европе необходимость замещения масляных трансформаторов сухими была осознана более 30 лет назад. Однако украинский рынок сухих трансформаторов, показывает большую инерционность в этом переходе. Неуклонный рост рынка происходит благодаря следующим тенденциям:

• повышение требований к экологической и пожарной безопасности эксплуатируемого электротехнического оборудования;
• необходимость пересмотра габаритов трансформаторных подстанций в городской черте в меньшую сторону из-за увеличения стоимости земли, а так же потребность в увеличении мощностей существующих подстанций путем замены старых трансформаторов на более мощные с меньшими габаритными показателями;
• экономический расчет на более долгую перспективу;
• упрощение процесса обслуживания оборудования;
• возможность встраивания трансформаторных подстанций в здания, исключая отдельно стоящие трансформаторные помещения.

Существенным фактором, способствующим росту спроса на сухие трансформаторы, был строительный бум, характерный для докризисного периода.

Общее сокращение инвестиций в экономику решающим образом повлияло на объемы продаж электротехнической продукции в сторону сокращения. Подобные обстоятельства естественным образом открывают реальные способности производителей сохранять конкурентную позицию. Очевидно, что происходит некоторая реструктуризация рынка. Сохранить и развить долю рынка становится под силу только действительно сильным игрокам, чья позиция основана на реальных преимуществах, а запас прочности способен обеспечить предложение, интересное потребителю.

Что касается сегмента сухих трансформаторов в общем объеме трансформаторного рынка, то в краткосрочной перспективе, очевидно, он будет сокращаться. Все согласятся с тем, что экономически неэффективно вкладывать средства в разработку продукции и технологии ее производства, которые были освоены развитыми странами несколько десятилетий назад. Поэтому говорить об инновационной политике отечественных предприятий в данном сегменте сложно. К тому же наши предприятия, специализирующиеся на выпуске сухих трансформаторов, весьма молоды, а их продукция не прошла еще проверку временем. Хотя, следует отметить, что диапазон качества среди зарубежных производителей достаточно широк, а утверждение, что зарубежное оборудование априори качественнее отечественного, ошибочно. В каждом конкретном случае потребитель делает выбор, ориентируясь на свой собственный комплекс требований к техническим характеристикам, качеству, репутации марки и, наконец, цене. Одним словом, любая продукция с помощью грамотного маркетинга найдет своего покупателя. Вопрос только в распределении долей рынка.

С эксплуатационной стороны – кризис является как бы индикатором качества сухих трансформаторов. Примером стал опыт применения трансформаторов производителя SEA SpA в офисных зданиях. Трансформаторы, установленные в Харькове, торгово-офисный центр «Антошка», проработали на холостом ходу в течении месяца. И только после этого были подключены к нагрузке. Как известно – многие европейские производители сухих трансформаторов не рекомендуют продолжительную работу на холостом ходу. В отличие от них, трансформаторы серии TTR производства SEA SpA могут длительно работать в данном режиме, что подтверждается не только официальным письмом производителя, но и практической эксплуатацией.

Еще одним не мало важным фактором качества трансформаторов является перегрузочная способность. На рис. 2, 3, 4 приведены кривые перегрузки трех различных производителей сухих силовых трансформаторов с классом изоляции 155 ^oС (F) и исполнения согласно стандартов IEC60076-11, IEC60905. На кривых приняты следующие обозначения:

t_p [h, часы] - время работы при коэффициенте загрузки K2

θa [^oC] – температура наружного воздуха, 20 °С.

К1 – коэффициент загрузки в течении 24-х часов, перед включением перегрузки.

К2 - коэффициент перегрузки, работа в течении времени t_p  , (К2 не более 1,5)

Рис. 2. Кривые перегрузочной способности сухих трансформаторов серии TTR. Производитель SEA SpA.

Масляные трансформаторы итальянского производителя SEA SpA

Рис.1. Масляный трансформатор 132кВ.

Довгий Александр, менеджер отдела электротехники ООО «СЭА Электроникс», aa@sea.com.ua Компания «СЭА Электроникс» совместно с итальянской компанией SEA Spa предлагает для украинского рынка силовые и преобразовательные трансформаторы, широко используемые в электроэнергетике, а также более специфичное оборудование — печные трансформаторы. Главным преимуществом поставляемого оборудования является возможность изготовления по предъявленным индивидуальным требованиям. Предлагаемые масляные трансформаторы будут адаптированы для Ваших условий не только по электрическим параметрам, но также и по габаритным размерам, согласно спецификаций и требований.

Основные виды поставляемых масляных трансформаторов:

·         Силовые трансформаторы мощностью от 5 до 63 МВА и напряжением до 170 кВ, предназначенные для эксплуатации в составе распределительных сетей высокого и среднего напряжения. Нужно отметить, что силовые трансформаторы масляного типа обладают повышенными характеристиками надежности и безопасности.

·         Преобразовательные трансформаторы мощностью до 40 МВА и напряжением до 132 кВ. Этот вид масляных трансформаторов имеет расщепленную обмотку НН, регулировку зазора сердечника и используется при работе с преобразователями. По требованию заказчика возможна поставка трансформаторов с дробным сдвигом фаз, установленным сглаживающим реактором, нулевым выводом и т.п.

·         Печные трансформаторы мощностью до 25 МВА для использования в составе печей металлургических производств. Печные трансформаторы могут поставляться с оборудованием регулировки потока, бустером или установленным автотрансформатором. Токоведущие части таких трансформаторов выполняются на выбор заказчика с круглым или прямоугольным сечением.

Ниже рассмотрены особенности конструкции масляных трансформаторов производства SEA SpА, которые позволяют значительно повысить эффективность и надёжность их работы.

Магнитопровод
Низкий уровень магнитных потерь в предлагаемых масляных трансформаторах обусловлен применением высококачественных материалов с высокой магнитной проницаемостью, изолированных между собой неорганическим изоляционным материалом (карлитом).

Особая форма исполнения сердечника позволяет создавать соединения, называемые “STEP-LAP”, отлично зарекомендовавшие себя низким уровнем шума и низкими потерями холостого хода.

Магнитный пакет запрессован в профиль из гнутого листового металла и ленточного переплета из стекловолокна. Соединения без болтов позволяют минимизировать потери на намагничивание и избежать точечного нагрева отдельных мест магнитопровода. При необходимости, внутри магнитопровода выполняются специальные осевые каналы с целью равномерного распределения температуры.

Рис.2 Обмотки масляного трансформатора

Обмотки низкого (НН) и среднего напряжения (СН) Обмотка НН выполнена из меди. Топология, форма проводника и тип обмотки напрямую зависят от расчетного тока нагрузки и уровня выбранного напряжения. Таким образом, выбор токоведущих частей и материалов выполняется индивидуально для каждого трансформатора. При токах нагрузки, составляющих несколько кА, предпочтение отдается многожильному медному проводнику, соединяющему в себе отличные механические характеристики и минимальные потери, возникающие при циркуляции паразитных токов. Для наиболее тяжелых условий эксплуатации (например, испытательные, печные трансформаторы), используется массивный медный проводник, который после предварительной обработки позволяет получать крайне прочную с точки зрения динамической устойчивости обмотку, способную выдерживать многократные перегрузки током короткого замыкания.

В преобразовательных трансформаторах вторичные обмотки (СН или НН) делятся на несколько радиальных секторов.

Обмотка высокого напряжения (ВН)

Обмотка ВН, как правило, выполняется из медной полосы с бумажной изоляцией из чистой целлюлозы.  Материал для обмотки высокого напряжения выбирается индивидуально для каждого конкретного случая, исходя из будущих условий применения масляного трансформатора.

Для оптимизации распределения перенапряжений с крутыми фронтами, обмотки класса напряжения 72,5 кВ и выше наматываются в виде дисков.

Регулировка

В силовых трансформаторах специального исполнения выбор типа регулировки и соответственно типов применяемых обмоток должен выполняться крайне компетентно и внимательно, т.к. регулировка сильно влияет на основные конечные технические характеристики проектируемого трансформатора такие, как: потери, нагрев, поведение устройства при коротком замыкании.

По требованию заказчика возможно выполнение различных способов регулирования:

·         Регулировка без напряжения, с ручным управлением. Наиболее простая и недорогая модель. Управление выполняется при помощи маховика, расположенного на крышке трансформатора или в стенке корпуса на уровне человеческого роста.

·         Регулировка без напряжения, с электрическим приводом. Устройство, аналогично указанному выше, за исключением того, что вал устройства переключения приводится в движение электродвигателем привода.

·         Без нагрузки, но под напряжением, с электрическим приводом. Устройство переключения работает непосредственно с обмоткой НН.

·         Устройство регулирования напряжения под нагрузкой. Оптимальное решение, позволяющее поддерживать напряжение на стороне потребителя стабильным в заданном диапазоне. Поставляется в комплекте с электроприводом регулирования под нагрузкой, предусматривающим ручное, местное, дистанционное и автоматическое управление при помощи встроенного блока регулятора.

Рис.3 Сборка масляного трансформатора

Сборка активной части При сборке масляных трансформаторов учитываются допустимые и возможные изменения параметров применяемых изоляционных материалов под действием влажности. Строжайшее соблюдение производственных технологий позволяет обеспечить продукции высокую надежность и стойкость при электродинамических нагрузках и перегрузках, неизбежно присутствующих в любой электросети. После опрессовки обмотки проходят тщательную сушку в автоклаве, монтируются на фазные колонны сердечника, тщательно крепятся. После выполнения всех необходимых электрических соединений активная часть устройства подвергается повторной сушке и циклу тепловой обработки. Перед установкой активной части в корпус будущего трансформатора еще раз проверяется правильность сборки, точность электрических соединений, коэффициент трансформации и допустимая угловая погрешность сдвигов фазных векторов. В отдельных случаях или по запросу заказчика могут быть проведены дополнительные проверки и измерения активной части. Например, измерение угла диэлектрических потерь изоляторов и т.п.

Окончательная сборка

После проверки остаточной влажности и проверки моментов затяжки соединений активная часть устанавливается в корпус трансформатора и выполняется заполнение трансформаторным маслом.

Далее трансформатор укомплектовывается необходимыми и дополнительными аксессуарами, предусмотренными в спецификации заказчика.

Испытания
Все трансформаторы подвергаются типовым испытаниям, согласно предписаниям нормативной документации IEC60076-11, в частности:

·         измерение сопротивления обмоток,

·         измерение коэффициента трансформации и контроль соединения обмоток,

·         измерение потерь и напряжения короткого замыкания,

·         измерение потерь и тока холостого хода,

·         проверка изоляции повышенным напряжением,

·         проверка витковой изоляции,

·         измерение частичных разрядов.

По желанию могут быть проведены все типовые и специфические испытания, предусмотренные нормативно-технической документацией заказчика.

Масляные трансформаторы изготавливаются под конкретные технические требования заказчика и соответствуют международным нормативам, предъявляемым к трансформаторной технике.

По любым вопросам: техническим или коммерческим, Вы можете обратиться к официальному поставщику SEA SpA в Украине компании «СЭА Электроникс», т/ф 8-044-296-24-00, info@sea.com.ua.

Детальную техническую информацию по продукции SEA SpA можно найти на сайте www.seatrasformatori.it