В настоящее время большинство сухих силовых трансформаторов в Китае относятся к трёхфазным монолитным моделям серии SC, таким как: трёхфазный обмоточный трансформатор серии SCB9, трёхфазный ленточный трансформатор серии SCB10 и трёхфазный ленточный трансформатор серии SCB9. Их номинальное напряжение обычно находится в диапазоне 6–35 кВ, а максимальная мощность может достигать 25 МВА. Хотите узнать больше о сухих трансформаторах? В следующем небольшом обзоре мы подробно расскажем о конструктивной схеме, способе охлаждения и типах сухих трансформаторов, а также о преимуществах масляных трансформаторов: особенностях монтажа и пусконаладочных работ, методах выявления неисправностей по звуку, причинах шума, вызванного внешними конструкциями, и соответствующих решениях, а также о ключевых моментах выбора. Давайте разберёмся!

 

■ Конструктивная схема трансформатора сухого типа

 

1. Открытого типа: это наиболее распространённая конструкция; её корпус непосредственно контактирует с атмосферой и подходит для относительно сухих и чистых помещений (при температуре окружающей среды 20 °C относительная влажность не должна превышать 85%). Как правило, применяются два способа охлаждения: воздушное самовентилирование и принудительное воздушное охлаждение.

 

2. Закрытого типа: корпус сосуда выполнен в виде замкнутой оболочки и не находится в непосредственном контакте с атмосферой (ввиду недостаточной герметичности и слабых условий отвода тепла применяется преимущественно в горнодобывающей отрасли и относится к взрывозащищённому типу).

 

3. Литьевой тип: в качестве основной изоляции используется эпоксидная смола или другая изоляционная смола; конструкция проста и компактна, что делает данный тип подходящим для трансформаторов меньшей мощности.

■ Способ охлаждения трансформатора сухого типа

 

Методы охлаждения трансформаторов сухого типа подразделяются на естественное воздушное охлаждение (AN) и принудительное воздушное охлаждение (AF). При естественном воздушном охлаждении трансформатор может непрерывно работать на номинальной мощности в течение длительного времени. При принудительном воздушном охлаждении отдача трансформатора может быть увеличена на 50%. Такой режим подходит для периодической перегрузки или аварийной перегрузки; однако, поскольку при перегрузке значительно возрастают потери на нагрузку и напряжение на импедансе, работа в этом режиме становится неэкономичной, поэтому длительная непрерывная перегрузка недопустима.

■ Типы трансформаторов сухого типа

 

1. Трансформатор сухого типа, изолированный воздухом и пропитанный: в настоящее время применяется крайне редко. Изоляционные материалы и конструктивные элементы изоляции обмоточных проводов изготавливаются из материалов различной термостойкости в соответствии с требованиями к трансформаторам сухого типа классов B, F и H.

 

2. Сухой трансформатор с изоляцией из эпоксидной смолы: в качестве изоляционных материалов применяются полиэфирная и эпоксидная смолы. В настоящее время эпоксидная смола преимущественно используется в сухих силовых трансформаторах с литой изоляцией.

 

3. Обмотанный сухой трансформатор с изоляцией: Обмотанный сухой трансформатор с изоляцией также относится к типу трансформаторов с смолистой изоляцией, и в настоящее время таких производителей немного.

 

4. Композитный сухой трансформатор с изоляцией:

(1) Обмотка высокого напряжения выполнена в заливном исполнении, а обмотка низкого напряжения — с пропитанной изоляцией;
(2) При высоком давлении применяется заливной тип, а при низком — намотка фольгой из медной и алюминиевой фольги.

 

■ Каковы преимущества трансформаторов сухого типа и масляных трансформаторов?

 

1. Сухие силовые трансформаторы позволяют избежать опасности возгорания и взрыва трансформаторного масла, возникающей при неисправностях в процессе эксплуатации. Поскольку изоляционные материалы сухих трансформаторов изготовлены из огнестойких материалов, даже в случае аварии во время работы или при воздействии внешнего источника огня распространение пожарных повреждений будет исключено.

 

2. Сухие силовые трансформаторы не страдают от утечек масла, характерных для масляных трансформаторов, а также не подвержены таким проблемам, как старение трансформаторного масла; как правило, эксплуатационные, ремонтные и капитальные работы по сухим силовым трансформаторам значительно сокращаются, и в некоторых случаях они вообще не требуют обслуживания.

 

3. Сухой силовой трансформатор, как правило, является внутренним устройством; при наличии особых требований он также может изготавливаться в наружном исполнении и устанавливаться в том же помещении, что и распределительный шкаф, что позволяет сократить занимаемую площадь.

 

4. Ввиду отсутствия масла сухой силовой трансформатор имеет небольшое количество вспомогательного оборудования, не оснащён маслосборным шкафом, предохранительным воздуховодом и большим числом клапанов и других компонентов, а также не сталкивается с проблемами герметизации.

 

■ Монтаж и ввод в эксплуатацию трансформатора сухого типа

 

1. Распакуйте и проверьте перед установкой

 

Проверьте, находится ли упаковка в надлежащем состоянии; после распаковки трансформатора убедитесь, соответствуют ли данные на шильде техническим требованиям проекта, полны ли заводские документы, в каком состоянии находится сам трансформатор, имеются ли признаки внешних повреждений, не смещены ли и не повреждены ли детали, не повреждены ли электрические опоры или соединительные провода; в завершение проверьте, не повреждены ли запасные части и нет ли их недостатка.

 

2. Установка трансформатора

 

Прежде всего проверьте основание трансформатора на предмет выравнивания закладной стальной плиты; под ней не должно быть пустот, чтобы обеспечить надёжные сейсмические и звукопоглощающие свойства фундамента. В противном случае уровень шума трансформатора после монтажа возрастёт. Затем при помощи роликовой тележки переместите трансформатор в проектное положение, снимите роликовую балку и произведите точную установку трансформатора на месте, добившись соответствия допусков по уровню требованиям проекта. Наконец, приварите четыре короткие швеллерные балки к четырём углам основания трансформатора — то есть к закладной стальной плите — чтобы предотвратить его смещение в процессе эксплуатации.

 

3. Подключение трансформатора

 

При монтаже электропроводки следует обеспечивать минимальные расстояния между токоведущими частями, а также между токоведущими частями и землёй; особенно важно соблюдать расстояние между кабелем и высоковольтной катушкой. При токах свыше 1000 А (например, при использовании в данном проекте низковольтной шины на 2000 А) между шиной и клеммой трансформатора должна быть предусмотрена гибкая связь, позволяющая компенсировать термическое расширение и сжатие проводника и изолировать вибрацию шины и трансформатора. На всех соединениях электропроводки необходимо поддерживать требуемое контактное давление; для этого следует применять упругий элемент (например, дисковое кольцо или пружинную шайбу), а при затяжке соединительных болтов — использовать динамометрический ключ, как указано в таблице 1.

 

 

4. Заземление трансформатора

 

Точка заземления трансформатора располагается у основания низковольтной стороны и подключается к специальному заземляющему болту, отмеченному центром заземления; через этот болт заземление трансформатора должно быть надёжно соединено с системой защитного заземления. При наличии кожуха трансформатора его корпус должен быть надёжно присоединён к системе заземления, а при использовании на низковольтной стороне трёхфазной четырёхпроводной системы нулевой провод также должен быть надёжно подключён к системе заземления.

 

5. Проверьте трансформатор перед включением в работу

 

Проверьте, не ослаблены ли все крепёжные элементы, надёжно ли и правильно ли выполнено электрическое соединение, соответствует ли расстояние изоляции между токоведущими частями и между токоведущими частями и землёй требованиям нормативных документов; вблизи трансформатора не должно находиться посторонних предметов, а поверхность обмотки должна быть очищена.

 

6. Отладка перед вводом трансформатора в эксплуатацию

 

(1) Проверьте коэффициент трансформации и группу соединений трансформатора, измерьте постоянное сопротивление обмоток высокого и низкого напряжения и сравните полученные результаты с заводскими испытательными данными, предоставленными производителем.

 

(2) Проверьте сопротивление изоляции между обмотками и между обмоткой и землёй; если это сопротивление значительно ниже заводских данных измерений оборудования, это свидетельствует о наличии влаги в трансформаторе. При значении сопротивления изоляции менее 1000 Ом/В (при рабочем напряжении) трансформатор необходимо высушить.

 

(3) Напряжение испытания на выдерживаемое напряжение должно соответствовать нормативным требованиям; при проведении испытания на выдерживаемое напряжение низкого уровня следует извлечь датчик температуры TP100 и после завершения испытания своевременно вернуть его на место.

 

(4) При наличии вентилятора на трансформаторе его необходимо включить и убедиться в нормальной работе.

 

7. Тестовый запуск

 

После тщательной проверки перед вводом в эксплуатацию трансформатор может быть подключён к сети для проведения пробной работы. В ходе пусконаладочных работ особое внимание следует уделить проверке следующих моментов: отсутствие посторонних звуков, шумов и вибрации; отсутствие неприятных запахов, например запаха гари; отсутствие изменений цвета из‑за локального перегрева; надлежащая работа системы вентиляции. Кроме того, необходимо обратить внимание на следующие аспекты.

 

Во‑первых, хотя трансформатор сухого типа обладает высокой влагостойкостью, он всё же подвержен воздействию влаги, поскольку обычно имеет открытую конструкцию; при этом уровень изоляции таких трансформаторов, выпускаемых в Китае, невысок (низкий класс изоляции). Поэтому для обеспечения высокой надёжности эксплуатация трансформаторов сухого типа допускается лишь при относительной влажности воздуха не более 70%. Кроме того, следует избегать длительных перерывов в работе, чтобы предотвратить значительное увлажнение. Если значение сопротивления изоляции опускается ниже 1000 Ом/В (при рабочем напряжении), это свидетельствует о серьёзном увлажнении трансформатора, и его эксплуатацию необходимо немедленно прекратить.

 

Во‑вторых, сухой трансформатор, применяемый для повышения напряжения на электростанции, отличается от масляного трансформатора; при этом запрещается эксплуатация в режиме холостого хода со стороны низкого напряжения, чтобы избежать пробоя изоляции сухого трансформатора вследствие перенапряжений со стороны сети или попадания молнии в линию. В целях предотвращения опасности перенапряжений в системе передачи на стороне шины высокого напряжения сухого трансформатора следует установить комплект разрядников защиты от перенапряжений (например, разрядник оксида цинка Y5CS).

 

■ Как определить неисправность по звуку сухого трансформатора

 

1. Звук при отсутствии фазы

 

Когда трансформатор находится в неработоспособном состоянии, если вторая фаза не подключена, вторая фаза остаётся без звука, а третья фаза издаёт звук раньше, чем он становится слышен; если же не подключена третья фаза, звук не изменяется и остаётся таким же, как во второй фазе. Существует три причины отсутствия фазы:
(1) в источнике питания отсутствует одна фаза электричества;
(2) В трансформаторе предохранитель высокого напряжения срабатывает на одной фазе;
(3) Вследствие небрежной транспортировки и тонких высоковольтных проводников трансформатор подвергается вибрации и отсоединяется (но не заземляется).

 

2. Регулирующий трансформатор с переключателем отбора ответвлений не установлен или контакт плохой.

 

При вводе трансформатора в эксплуатацию, если регулятор отбора отводов не установлен в требуемое положение, возникает громкий «щелкающий» звук, что в серьёзных случаях приводит к срабатыванию предохранителя высокого напряжения; если контакты регулятора отбора отводов плохо соединены, появляется слабый «пискующий» звук искрового разряда, а при увеличении нагрузки контакты регулятора могут перегореть. В этом случае необходимо своевременно произвести ремонт с отключением питания.

 

3. Попадание посторонних предметов и ослабление крепёжного винта

 

Когда зажимная гайка сердечника трансформатора ослаблена, а на сердечнике остаются части гаек или в трансформатор попадают мелкие металлические предметы, он издаёт характерный «звонкий» стук или звук «ууу…», а также слышится тихое постукивание, напоминающее притяжение небольшой шайбы магнитом; при этом напряжение, ток и температура трансформатора остаются в норме. Как правило, такая ситуация не влияет на его нормальную работу, и её можно устранить после отключения питания.

 

4. Высоковольтная вводная изоляция трансформатора загрязнена и имеет трещины.

 

Когда высоковольтная вводная изоляция трансформатора загрязнена, а её поверхностное эмалевое покрытие отслоилось или треснуло, возникает поверхностный пробой; при этом можно услышать шипящий или свистящий звук и увидеть искры в тёмное время суток.

 

5. Сердечник трансформатора заземлён и отсоединён

 

Когда сердечник трансформатора заземлён и отсоединён, трансформатор издаёт лёгкий звук разряда — «бип‑бип».

 

6. Внутренний разряд

 

При передаче электроэнергии чёткий звук «хлопка» — это звук разряда токопроводящего провода, проходящего по воздуху к корпусу трансформатора; если же через жидкость слышен глухой «хлопок», то это звук разряда проводника, проходящего через трансформаторное масло в направлении корпуса. Если расстояние изоляции недостаточно, следует отключить питание, проверить состояние изоляции, усилить её или установить изолирующую перегородку.

 

7. Внешняя линия обрывается или замыкается на короткое замыкание

 

Когда линия обрывается в месте соединения провода или в Т‑образном узле, при порывах ветра происходит её замыкание и размыкание; при контакте возникают дуговые разряды или искры, и тогда трансформатор издаёт звук, похожий на кваканье лягушки — «ква‑ква‑ква». При замыкании низковольтной линии на землю или при коротком замыкании трансформатор издаёт звук «бум»; если место короткого замыкания находится ближе, трансформатор начинает реветь, подобно тигру.

 

8. Трансформатор перегружен

 

При серьёзной перегрузке трансформатор издаёт глухой «гул», похожий на звук тяжёлого самолёта.

 

9. Напряжение слишком высоко

 

При слишком высоком напряжении питания трансформатор будет перенасыщаться, и звук станет громче и резче.

 

10. В обмотке произошло короткое замыкание

 

Когда обмотки трансформатора выходят из строя вследствие межслойных или межвитковых коротких замыканий, трансформатор издаёт «булькающий», словно кипящий, звук.

 

■ Шум, вызванный внешней конструкцией трансформатора сухого типа, и способы его устранения

 

(1) Трансформаторы сухого типа, как правило, оснащены системой вентиляторного охлаждения, и ненормированный шум таких трансформаторов часто обусловлен выходом из строя этой системы. Существуют три основных вида неисправностей вентиляторов:

 

(1) При включении вентилятора слышен характерный «треск» металлических ударов. Это свидетельствует о наличии постороннего предмета внутри устройства, поэтому необходимо удалить загрязнение.

 

(2) При пуске вентилятора слышен непрерывный звук трения — это свидетельствует о наличии дефектов самого вентилятора, и его необходимо заменить для обеспечения нормальной работы вентиляционной системы.

 

(2) Трансформатор с уровнем защиты IP20 или IP40 оснащён кожухом, который также является источником шума; в процессе работы трансформатор создаёт вибрацию. Если кожух не зафиксирован, это приводит к его вибрации и, соответственно, к возникновению шума. Поэтому при монтаже кожуха рекомендуется установить резиновые прокладки между кожухом и основанием, а также между кожухом и фундаментом трансформатора, чтобы уменьшить передачу вибрационного шума.

 

(3) После входа в электрощитовую комнату в определённом направлении от трансформатора можно услышать «гудящий» звук высокой и низкой частоты; это обусловлено наложением звуковой волны, возникающей вследствие вибрации трансформатора, и её отражением от стен. Такая ситуация является достаточно специфичной, при этом взаимосвязаны габариты помещения и расположение трансформатора. В данном случае можно скорректировать положение трансформатора для снижения уровня шума, а также целесообразно установить на стенах помещения соответствующие звукопоглощающие материалы.

 

(4) Неправильное размещение трансформатора — например, установка на непрочном полу или на неустойчивом кронштейне — усиливает вибрацию и повышает уровень шума. Если трансформатор установлен на неплотном грунте, можно заметить, что земля начинает вибрировать; стоя рядом, ощущается эта вибрация, а при сильной нагрузке могут появиться трещины в основании. В таких случаях необходимо укрепить опору трансформатора, чтобы снизить уровень шума.

 

■ Ключевые моменты при выборе трансформаторов сухого типа

 

1. Выберите трансформатор в соответствии с режимом нагрузки:

 

1. При наличии большого числа первичных или вторичных нагрузок целесообразно устанавливать два и более трансформатора; при отключении любого из них мощность оставшихся трансформаторов должна обеспечивать потребление электроэнергии первичными и вторичными нагрузками. Первичные и вторичные нагрузки следует максимально сосредоточить и не допускать их чрезмерного рассредоточения.

 

2. При значительной сезонной нагрузке целесообразно устанавливать специальный трансформатор. Например, в крупном гражданском здании S4270D27-29 от 29 июля 2005 года, в 3:24 утра, наблюдаются нагрузки от системы кондиционирования и холодильного оборудования, а также электрические нагрузки на отопление и прочие потребители.

 

3. При значительной величине сосредоточенной нагрузки целесообразно устанавливать специальный трансформатор, например для крупногабаритного нагревательного оборудования, мощных рентгеновских аппаратов, электродуговых печей и т. п.

 

4. При значительной нагрузке освещения либо при условии, что совместное использование силового и осветительного трансформаторов существенно ухудшает качество освещения и сокращает срок службы ламп, может быть установлен специальный трансформатор для освещения.

 

2. Выберите трансформатор в соответствии с условиями эксплуатации:

 

1. В обычных условиях эксплуатации для трансформаторов с масляным охлаждением или сухих трансформаторов можно выбирать в зависимости от конкретной ситуации, например, при устройстве автономных или пристроенных подстанций на промышленных и горнодобывающих предприятиях, в сельском хозяйстве, а также при монтаже автономных подстанций в жилых районах. В наличии имеются трансформаторы марок S8, S9, S10, SC(B)9, SC(B)10 и др.

 

2. В многоэтажных или высотных главных зданиях следует выбирать трансформаторы негорючие или огнестойкие, такие как SC (B) 9, SC (B) 10, SCZ (B) 9, SCZ (B) 10 и др.

 

3. В местах, где пыльные или агрессивные газы серьёзно влияют на безопасную эксплуатацию трансформаторов, следует выбирать закрытые или герметичные трансформаторы, например модели BS 9, S9‑, S10‑, SH12‑M и др.

 

4. Распределительные устройства высокого и низкого напряжения, не содержащие горючего масла, а также трансформаторы распределительные, не погружённые в масло, могут устанавливаться в одном помещении; при этом трансформатор должен быть оснащён защитным кожухом со степенью защиты IP2X в целях обеспечения безопасности.

 

■ Заключение

 

Выше приведены конструкция сухого трансформатора, метод охлаждения, типы и преимущества масляного трансформатора; а также вопросы монтажа и ввода в эксплуатацию, способы определения неисправностей по звуку, причины шума, вызванного внешними конструкциями, и соответствующие решения, а также ключевые моменты выбора. Надеюсь, эти знания окажутся полезными для всех! Будучи одним из важнейших видов электрооборудования на линиях передачи и распределения, сухие трансформаторы пользуются всё большей популярностью у потребителей благодаря высокой диэлектрической прочности, стойкости к коротким замыканиям, экологичности, пожаробезопасности, взрывозащищённости, отсутствию необходимости в обслуживании и другим преимуществам. Поэтому монтажным специалистам необходимо применять профессиональные научно‑технические подходы, тщательно подготовиться, своевременно выявлять и обобщать возникающие в процессе установки проблемы, обеспечивая безопасную эксплуатацию оборудования. Разумеется, рынок сухих трансформаторов характеризуется неравномерностью, а ценообразование — значительной неупорядоченностью: один и тот же тип трансформатора может существенно различаться у разных производителей. Многие компании ведут ценовые войны, в результате чего качественная продукция лишается рыночных позиций, а производители вынуждены идти на компромиссы в качестве. Впрочем, качество многих брендов трансформаторов по‑прежнему остаётся надёжным. В такой ситуации закупщикам следует учитывать все факторы и выбирать продукцию, полностью отвечающую вашим требованиям.