СРАВНИТЕЛЬНАЯ  ХАРАКТЕРИСТИКА  СИЛОВЫХ  ТРАНСФОРМАТОРОВ

Вотякова  Виктория  Станиславовна

студент  3  курса,  кафедра  внутризаводского  электрооборудования  и

автоматики,  ФГБОУ  ВПО  «Кубанский  государственный  технологический

университет»  Армавирский  механико-технологический  институт,  РФ,  г.  Армавир

E-mail: 

Моногаров  Сергей  Иванович

научный  руководитель,  канд.  техн.  наук,  доцент,  ФГБОУ  ВПО  «Кубанский  государственный  технологический  университет»  Армавирский  механико-технологический  институт,  РФ,  г.  Армавир

Силовые  трансформаторы  предназначены  для  преобразования  электрической  энергии  из  одной  величины  напряжения  в  другую.  По  виду  охлаждающей  среды  различают  сухие  и  масляные,  последний  вид  включает  в  себя  такие  серии,  как  ТМ  (трансформатор  масляный)  и  ТМГ  (трансформатор  масляный  герметичный).  Рассмотрим  в  данной  работе  производство,  конструкцию,  характеристики  трансформаторов:  ТМ,  ТМГ  и  сухого,  а  также  сравним  их  друг  с  другом  при  одинаковой  мощности  и  напряжении.

Трансформатор  масляный  (ТМ)  —  это  силовой  трансформатор  с  масляным  охлаждением  обмоток  и  магнитопровода.  Данный  вид  трансформатора  имеет  специальное  сообщение  с  атмосферным  воздухом.  Трансформатор  включает  в  себя  такие  части  как:  бак  с  радиаторами,  его  крышки,  расширительный  бачок  и  активная  часть.  В  систему  охлаждения  входят:  бак  трансформатора,  заливаемый  маслом,  для  мощных  трансформаторов  —  вентиляторы,  охладители,  масляные  насосы  и  теплообменники.  Проблема,  изменяющегося  объема  масла  под  воздействием  температуры  трансформатора,  была  решена  благодаря  расширителю.  Расширительный  бачок  располагается  на  верхней  крышке  трансформатора  и  используется  для  компенсирования  изменяющегося  объема  масла.  Процесс  осуществляется  благодаря  изменению  давления  внутри  бака,  за  счет  чего  объем  бака  изменяется  вместе  с  положением  гофростенок.  Для  очистки  воздуха  от  влаги  и  всевозможных  загрязнений  в  расширителе  установлен  воздухоосушитель.  Крепление  трансформатора  осуществляется  швеллерами,  расположенными  на  дне  бака.  Также  на  нижней  части  бака  расположено  сливное  отверстие.  Кроме  того,  по  выбору  заказчика  трансформатор  может  иметь  электроконтактный  мановакуумметр  и  пробивной  предохранитель,  который  защищает  сеть  от  низкого  напряжения.

Отличительными  чертами  трансформатора  масляного  герметичного  типа  ТМГ  является  то,  что  в  них,  во-первых,  масло  не  контактирует  с  воздухом,  следовательно  не  окисляется  и  пропадает  необходимость  следить  за  его  состоянием  и  регенерацией.  Во-вторых,  отсутствует  расширитель,  благодаря  чему  диэлектрические  свойства  трансформаторного  масла  остаются  первоначальными.  Такой  трансформатор  не  требуют  дополнительных  эксплуатационных  расходов.  Для  предотвращения  перегрева  трансформатора  и  разрушения  его  обмотки  при  контакте  со  внешней  средой,  ТМГ  под  вакуумом  погружают  в  трансформаторное  масло  прошедшее  дегазацию,  это  делают  для  исключения  образования  воздушных  «подушек»,  которые  могут  появляться  при  выделении  из  масла  растворенного  в  нем  воздуха.  Для  контроля  за  состоянием  масла  трансформатор  снабжен  пробкой,  термометром  и  поплавком.  Активная  часть  ТМГ  состоит  из  электротехнического  стального  магнитопровода,  алюминиевых  или  медных  обмоток  и  высоковольтного  переключателя.

Сухим  называется  трансформатор,  имеющий  естественное  охлаждение  атмосферным  воздухом.  Подобная  система  охлаждения  малоэффективна  и  применяется  для  трансформаторов  мощностью  до  1600  кВА  при  напряжении  до  15  кВ.  Естественное  охлаждение  принято  обозначать  при  открытом  исполнении  С,  при  защитном  исполнении  СЗ,  при  герметизированном  исполнении  СГ,  с  принудительной  циркуляцией  воздуха  —  СД  [4].

Сухой  трансформатор  состоит  из  защитного  кожуха,  он  закрывает  магнитопровод  и  обмотки,  размещенные  на  активной  части  трансформатора,  а  также  вводы  шин  высокого  и  низкого  напряжений.  Магнитный  сердечник  изготавливается  из  высококачественной  электротехнической  стали,  укрепляется  бандажом,  стяжными  шпильками,  затем  покрывается  специальным  клеем  для  уменьшения  шума  и  кремнийорганической  краской  для  предотвращения  коррозии.  Обмотки  высокого  напряжения  изготавливается  из  изолированного  провода  или  ленточной  фольги  и  состоят  из  секций,  которые  соединяются  последовательно.  Материал  обмотки  низкого  напряжения  —  медная  или  алюминиевая  фольга,  она  наматывается  вместе  с  пропитанной  специальной  смолой  тканью  из  стекловолокна,  которая  повышает  жесткость  конструкции  и  стойкость  к  токам  короткого  замыкания.  Согласно  ГОСТ  11677-85  превышение  температуры  обмотки  сухого  трансформатора  над  температурой  окружающей  среды  зависит  от  класса  нагревостойкости  изоляции  и  должно  быть  не  больше:  60  °С  (класса  А);  75  °С  (класса  Е);  80  (класса  В);  100  °С  (класса  Е);  125  °С  (класса  Н)  [6].  Количество  вентиляционных  отверстий  в  обмотке  выбирается  с  учетом  мощности  трансформатора.  Витки  обмоток  защищены  лентой  из  полистера,  а  снаружи  пропитаны  слоем  эпоксидной  смолы  для  защиты  от  пыли  и  влаги.

Главным  отличием  масляного  трансформатора  от  масляного  герметичного  то,  что  во  втором  отсутствует  контакт  масла  с  внешней  средой,  а  это,  как  было  сказано  ранее,  положительно  влияет  на  диэлектрические  свойства  трансформаторного  масла.  Во-вторых,  в  ТМГ  отсутствует  расширитель,  в  то  время  как  у  ТМ  он  есть.

Обе  серии  ТМ  и  ТМГ  работают  практически  при  одинаковых  условиях:  температуре  -60  ºС  +40  ºС;  влажности  воздуха  80  %;  в  невзрывоопасных  условия  окружающей  среды;  при  отсутствии  агрессивных  паров  и  газов,  способствующих  разрушению  металла  и  изоляции.

По  сравнению  с  сухим  трансформатором  маслонаполненный  имеет  больший  срок  службы,  так  как  он  способен  выдерживать  большие  перегрузки.  Сухой  же  выносит  перегрузки,  только  если  он  оснащен  дополнительной  вентиляцией.  Основной  причиной  выбора  маслонаполненных  трансформаторов  является  то,  что  при  одинаковом  сроке  службы  сухие  дороже  примерно  в  два  раза.  Также  при  производстве  сухих  трансформаторов  необходимо  более  тщательно  подходить  к  изоляции,  так  как  их  конструкция  недостаточно  защищает  от  случайного  удара  током  при  прямом  контакте  с  литой  оболочкой.  Масляные  трансформаторы  неприхотливы  к  температуре,  они  исправно  работают  как  при  очень  высоких  температурах  окружающей  среды,  так  и  при  низких.

Сухие  трансформаторы  устойчивы  к  переменному  и  ударному  напряжению,  отличается  высокой  стойкостью  к  короткому  замыканию  и  продолжительным  тепловым  нагрузкам,  имеют  меньшие  потери  короткого  замыкания  и  холостого  хода,  чем  масляные  трансформаторы.

Для  лучшего  восприятия  ниже  в  таблице  приведены  технические  параметры  трансформаторов  масляных  герметичных  и  сухих,  которые  представлены  Минским  ЭТЗ  имени  В.И.  Козлова  и  трансформаторов  ТМГ-630/6  У1  (ХЛ1),  ТМГ-630/10  У1  (ХЛ1).

Таблица  1. 

Технические  характеристики  трансформаторов  серии  ТМ,  ТМГ  и  сухих

где  Uном.  —  номинальное  напряжение  трансформатора; 

ВН  —  высокого  напряжения; 

НН  —  низкого  напряжения;

Uк.з.  —  напряжение  короткого  замыкания  [2,  3,  5].

Выбор  трансформатора  зависит  от  многих  факторов.  Так,  например,  масляные  трансформаторы  уступают  сухим  в  пожаробезопасности,  экологичности,  уровне  шумоизоляции,  грязестойкости,  компактности.  Также  у  сухих  трансформаторов  существует  возможность  увеличения  КПД  почти  в  два  раза  благодаря  установке  дополнительного  охлаждения.  Кроме  того,  его  обслуживание  ограничивается  визуальным  осмотром,  что  сводит  эксплуатационные  затраты  к  минимуму.  В  то  же  время,  ТМ  лучше  по  отношению  цена-качество  в  два  раза.  Наименьшие  потери  холостого  хода  для  трансформаторов  мощности  630  кВА  на  6  и  10  кВ  имеет  ТМГ,  затем  идет  ТМ  и  наконец  сухой  трансформатор.  Потери  напряжения  короткого  замыкания,  наоборот,  ниже  у  сухого,  а  у  серии  ТМ  и  ТМГ  они  примерно  одинаковы. 

На  территории  России  расположены  такие  фирмы  производители  трансформаторов  серии  ТМ,  как  ОАО  «ЭТК  «БирЗСТ»,  который  выпускает  всю  линейку  силовых  масляных  трансформаторов  I—III  габарита,  Электра-Сила  (г.  Екатеринбург),  Минский  электротехнический  завод,  Самарский  завод  «Электрощит»,  ООО  "Энергобаланс"  (г.  Пермь)  специализируется  на  продаже,  ремонте  и  обслуживании  силовых  масляных  трансформаторов. 

ТМГ  производят  такие  предприятия,  как  Электра-Сила  (г.  Екатеринбург),  ООО  "Русский  трансформатор"  (г.  Астрахань),  Минский  электротехнический  завод,  Самарский  завод  «Электрощит»,  ООО  "Энергобаланс"  (г.  Пермь)  [1].  Сухие  трансформаторы  выпускают  и  продают  следующие  заводы:  ООО  "Энергобаланс"  (г.  Пермь),  "СВЕЛ"  РосЭнергоТранс.

Список  литературы:

1. Промышленное  оборудование  и  техника  [Электронный  ресурс]  //  Трансформаторы  в  России:  [сайт].  [2009].  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://russia.equiptorg.ru/firms/279/  (дата  обращения:  28.07.2014).
2. Ростовская  Электротехническая  Компания  [Электронный  ресурс]  //  Сухие  трансформаторы  630  кВА  типа  ТСЗГЛ11:  [сайт].  [2006].  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.rec.su/catalog/tszgl11-630.php  (дата  обращения:  27.07.2014).
3. Ростовская  Электротехническая  Компания  [Электронный  ресурс]  //  ТМГ-630/6  У1  (ХЛ1),  ТМГ-630/10  У1  (ХЛ1),  ТМГ-630/20  У2:  [сайт].  [2006].  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.rec.su/catalog/tmg_630.php  (дата  обращения:  26.07.2014).
4. Силовые  трансформаторы  [Электронный  ресурс]  //  Конструктивные  элементы  трансформаторов:  [сайт].  [2010].  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://silovoytransformator.ru/stati/konstruktivnye-elementy-transformatorov.htm  (дата  обращения  18.07.2014). 
5. Чебоксарский  Электрозавод  ТРАНСФОРМАТОР  [Электронный  ресурс]  //  ТМ-630  Трансформатор  силовой  трехфазный  мощностью  630  кВА:  [сайт].  [2011].  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://cheb-transformator.com/catalog/tm630  (дата  обращения:  27.07.2014).
6. ЭлектроТехИнфо  [Электронный  ресурс]  //  Системы  охлаждения  силовых  трансформаторов:  [сайт].  [2008].  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.eti.su/articles/visokovoltnaya-tehnika/visokovoltnaya-tehnika_466.html  (дата  обращения:  14.07.2014).