Сухой трансформатор – техническое оборудование, преобразовывающее переменный электроток. Оборудование нагревается при функционировании. По данной причине в нем предусматривается охлаждающая система. В современных сухих трансформаторах эффективная тепловая защита работает на воздушном охлаждении. Основные достоинства сухих агрегатов перед стандартными масляными – небольшие габариты, легкость применения.
Технические характеристики сухого трансформатора
В настоящее время сухие трансформаторы выбираются для работы в разных электрических системах, поскольку отличаются хорошими техническими параметрами:
Оборудование в зависимости от исполнения подходит для электрического снабжения жилого сектора, перерабатывающих нефть, металлургических, целлюлозно-бумажных предприятий, а также машиностроительных заводов, транспорта и проч.
Конструкционные особенности сухих трансформаторов
Строение сухих трансформаторов похоже на конструкцию масляных аналогов и предполагает наличие обмотки (напряжения низкого/высокого), отводов, магнитопровода, изоляции, кожуха для защиты. Аппараты, имеющие мощность не более 2500 кВт, способны охлаждаться благодаря природной циркуляции воздуха. Что касается мощнейших агрегатов, воздух перегоняется при помощи специальных вентиляционных устройств.
В специальном защитном кожухе расположены обмотки. Каждый сухой трансформатор имеет охлаждающую и защитную среду – воздух, который окружает конструкцию. Его нельзя считать таким же эффективным изолятором, как масло в масляных агрегатах. По данной причине сухие трансформаторы имеют дополнительную изоляцию. Обмотки пропитаны смолой для ее усиления.
Типы сухих трансформаторов
Подбирая силовой агрегат для проекта электроснабжения, важно брать во внимание, какие виды сухих трансформаторов доступны в продаже.
Сухие трансформаторы эксплуатируются в среднем до 20 лет, что практически на 10 лет больше, чем масляные аналоги. Важно брать во внимание, что масляные трансформаторы служат дольше только в случае регулярной замены масла. В пользу сухих аппаратов говорит возможность сохранять время и средства на обслуживании. Также представленное оборудование является полностью безопасным для потребителей электрической энергии.
Для преобразования электрических величин при передаче и потреблении используется различное трансформаторное оборудование. Среди большого разнообразия данного типа электрических машин существуют модели с различным типом изоляции, количества фаз и охлаждения. Отдельным видом трансформаторного оборудования является сухой трансформатор, который постепенно вытесняет маслонаполненные агрегаты.
Что такое сухой трансформатор?
Понятие сухого трансформатора подразумевает, что пространство между обмотками и корпусом не заполнено жидким диэлектриком. Идея сухих преобразователей появилась относительно давно, однако их практическая реализация всячески тормозилась из-за отсутствия подходящих технических средств.
Поэтому на начальных этапах их изготавливали для внутренней установки в сухих помещениях, маломощных приборов с закрытым корпусом, лабораторных образцов и т.д. Но с появлением технологий и материалов, которые позволили не накапливать влагу из окружающего пространства, их сфера применения расширилась и на открытую часть электроустановок высоковольтного напряжения.
Конструкция и принцип работы
Конструкция сухого агрегата практически не отличается от классического масляного трансформатора.
Среди элементов силовых трансформатором с воздушным охлаждением выделяют:
Принцип действия заключается в подаче напряжения на первичную обмотку сухого трансформатора, после чего по ней начинает протекать электроток. От направленного движения заряженных частиц возникает электромагнитный поток, наводящий во вторичной обмотке ЭДС. Которая и обеспечивает разность потенциалов во вторичной обмотке и возможность для протекания тока при подключении номинальной нагрузки.
Всего существует три типа обмоток в сухих агрегатах – открытые, монолитные и литые. Из-за применения монолитных и литых обмоток трансформаторы этой серии значительно хуже отводят тепло, поэтому в них используются проводники большего сечения. А в ходе работы отвод тепловой энергии может потребовать принудительной подачи воздуха или большего пространства в корпусе, наличия дополнительных вентиляционных каналов для отвода воздушных масс.
Рис. 5. Система вентиляции трансформатора
Технические параметры
Перед установкой сухого трансформатора важно точно определить его технические характеристики, которые предоставят базовую информацию о пригодности агрегата для работы в тех или иных условиях.
Среди наиболее важных параметров выделяют:
Область применения
В виду повсеместного использования электрической энергии для всех производственных и технологических процессов сухие трансформаторы, как высоковольтные преобразователи имеют довольно широкое применение. Их используют для электроснабжения систем наземного электрифицированного транспорта, тяговых и трансформаторных подстанций, питания производственных цехов. Кроме промышленного сектора сухие агрегаты используются в сельскохозяйственной отрасли, для торговых комплексов, курортных баз и поселков. В быту они применяются для электропитания многоквартирных домов, школ и дошкольных заведений.
Область применения слаботочных сухих трансформаторов малой мощности практически ничем не ограничена. Это всевозможные бытовые приборы, устройства и приспособления малой механизации, преобразователи и сварочное оборудование.
Преимущества и недостатки
В сравнении с широко применяемыми маслонаполненными электрическими машинами, сухие трансформаторы обладают рядом преимуществ:
Но, наряду с преимуществами сухие трансформаторы обладают и некоторыми недостатками. Во-первых, такое оборудование будет иметь сравнительно большие габариты, которые увеличиваются пропорционально увеличению мощности трансформатора. Это обуславливается необходимостью обеспечить достаточную ширину воздушного зазора для охлаждения. Во-вторых, из-за применения литой изоляции при низких температурах или их перепадах возможно механическое напряжение в диэлектрике, что может привести к его локальному разрушению в трансформаторе.
Среди электротехнического оборудования, которое используется в процессах передачи и распределения энергии, ключевую роль играют силовые трансформаторы. Сфера их применения — это объекты электроэнергетики со своим комплексом городских сетей, ГЭС, ГРЭС, ТЭЦ, АЭС, промышленные предприятия, нефтегазодобывающая, перерабатывающая отрасли и железные дороги.
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. Всё вышеуказанное, безусловно, 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, которые представляют собой один их современных пожаро- и экологически безопасных типов оборудования. 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.
Подробное сравнение масляных и сухих трансформаторов приведено в табл. 1.
Табл. 1. Сравнение маслонаполненных и сухих трансформаторов
Маслонаполненные
Сухие
Установка
Обычно наружная, обязательно наличие маслохозяйства, соблюдение требований по обеспечению взрывобезопасности, длинные кабели
Внутренняя и внешняя, не требуется специальных сооружений, короткие кабели
Категория по взрывопожарной и пожарной опасности
В1 — пожароопасная 1
Д — безопасная 2
Охлаждение
Перегрузки
Длительное время небольшие перегрузки
Большие перегрузки непродолжительное время
Потери
Высокие потери короткого замыкания
Низкие потери короткого замыкания. Отдельные решения позволяют снизить суммарные потери ХХ и КЗ
Обслуживание
Требуется с постоянной периодичностью (анализ влаго- и газосодержания в масле)
Требуется только визуальная инспекция и очистка от пыли
Запасные части, инструменты
Обычно не требуется
1Горючие и трудногорючие жидкости, твёрдые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом.
2Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии.
Сферы применения сухих трансформаторов
Сегодня масляные и сухие трансформаторы часто противопоставляются друг другу, причём довольно жёстко – «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, на территориях учебных заведений, в 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.
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 счёт снижения потерь в кабельных сетях низкого напряжения.
Кроме того, сократить потери помогает и само оборудование. Так, компания АББ, лидер в производстве силового оборудования и технологий для электроэнергетики и автоматизации, разработала ультраэффективный сухой трансформатор серии EcoDry (типы DTE и RESIBLOC ® ), который позволяет сократить суммарные потери (холостого хода и короткого замыкания) для средних или сильных переменных нагрузок на 45%, а для высоких — на 30% по сравнению с обычными сухими трансформаторами (см. табл. 2). По подсчётам специалистов, внедрение таких трансформаторов может окупиться за несколько лет. Кроме того, снижаются выбросы углекислого газа, соответственно, уменьшается негативное воздействие на окружающую среду.
Табл. 2. Сравнение стандартного сухого трансформатора и EcoDry
Стандартный сухой трансформатор
EcoDry
Номинальная мощность
Напряжение (первичное)
Потери ХХ
2000 Вт
1500 Вт
Потери КЗ
10 120 Вт
6785 Вт
Потери при полной нагрузке
12 120 Вт
8285 Вт
Эффективность при полной нагрузке
98,79%
99,17%
Ежегодные потери энергии
106 171 кВт·ч
72 577 кВт·ч
57,4 т/г
39,3 т/г
Существуют и специфичные области применения сухих трансформаторов:
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 годов и применяется многими производителями. Поначалу заливка обмоток проводилась в воздухе, это было просто и дёшево. 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 надёжности технологию изменили, что позволило практически полностью избежать указанных проблем.
Правда, многолетний опыт эксплуатации сухих трансформаторов с литой изоляцией выявил некоторые недостатки, а именно:
Технические преимущества сухих трансформаторов
За последние годы технологии производства сухих трансформаторов значительно выросли.
Так, ещё 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 по запатентованной технологии RESIBLOC ® на 63 МВА и напряжением до 72,5 кВ.
Фото 1.ПС 35 /10кВ типа ST7 в г. Анадырь
Кроме того, некоторые современные сухие трансформаторы могут устанавливаться в регионах с экстремальными климатическими условиями (см. фото 1). Правда, следует отличать оборудование, которое прошло испытание на эксплуатацию в условиях низких температур и испытание на хранение. Так, компания АББ является единственной, которая подтверждает «холодный старт» своих трансформаторов при минус 60°С, т.е. оборудование сразу можно выводить на номинальную нагрузку без каких-либо подогревов и т.п.
Есть ещё 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 счёт снижения потерь в кабельных сетях низкого напряжения. Сократить потери помогает и само оборудование.
Теперь трансформаторы считаются достаточно распространенным и необходимым товаром. Они необходимы для качественного изменения электромагнитного тока. Тип конструкции этих устройств может быть разнообразным. И теперь пришло время узнать, что такое сухие трансформаторы.
Мы представили вашему вниманию полную информацию об этих устройствах. Их отличие заключается не только в литой изоляции, но и в системе охлаждения.
Сухие трансформаторы
Сухие трансформаторы многие называют еще и воздушными. Этот вид изделия имеет свои отличительные характеристики, к которым можно отнести то, что магнитная система и ее две обмотки не будут погружаться в масляный раствор. Процесс охлаждения будет происходить за счет движения воздушных потоков. Устройства считаются достаточно простыми и безопасными и основным преимуществом считается то, что вам больше не следует выполнять регулярную замену масла. Также вам необходимо помнить, что этот тип, как и другие устройства может быть понижающим или повышающим. Если вам будет интересно, тогда можете прочесть про защиту трансформатора от перегрузки.
Единственным недостатком этого устройства можно считать то, что потоки медленно охлаждают конструкцию. Именно поэтому в конструкции необходимо обеспечить достаточную ширину воздушного потока.
Теперь вам необходимо изучить список следующих преимуществ:
Высоковольтные сухие модели трансформатора имеют достаточно крупные габариты. Иными словами, даже при одинаковых параметрах сухие трансформаторы будут иметь значительные размеры.
Конструктивные особенности
Сухие воздушные трансформаторы с литой изоляцией могут быть высоковольтными и низковольтными. Мощность этих устройств будет зависеть от типа вентиляции. Низковольтные преобразователи будут иметь естественную систему охлаждения. Высоковольтные преобразователи мощность которых достигает 10 КВА имеют принудительное охлаждение.
Схема, которую мы поместили будет включать в себя следующие элементы:
Как видно н схеме здесь изображен сухой трансформатор без кожуха. В большинстве случаев, чтобы использовать эти устройства, вам не потребуется дополнительная изоляция. При необходимости спроектировать специальный кожух можно самостоятельно. Его мощность составляет 320 кВа. При необходимости вы можете прочесть про трансформатор ТМГ.
Отводы воздушных сухих преобразователей обычно изготавливают из алюминиевых или медных проводников. Все зажимы будут выводиться на доску. Для отводов производитель использует опорные изоляторы, а для низковольтных трансформаторов производитель использует фарфоровые подкладки. Еще к одному подвиду сухих трансформаторов можно отнести измерительные преобразователи. Это важное оборудование, которое используется для понижения цепей высокого напряжения.
По своей конструкции эти устройства также могут быть и однофазными. В зависимости от области эксплуатации их можно разделить на масляные, сухие или устройства, которые будут иметь литую изоляцию.
Параметры сухого трансформатора
Каждый преобразователь обычно может иметь свои параметры работы. Вот краткие технические характеристики ТСЗГЛ-1000 (трансформатор сухой 1000 кВА):
RESIBLOC 315 — 2500 кВА от ABB (АВВ):
Если вы желаете изучить характеристики импортного аналога, тогда вам следует выбрать модель ТСЗП-10/0,7-УХЛ4(О4) (ТСП):
Параметры серии ТП:
Обзор цен
Если вы планируете купить сухой трансформатор, тогда сделать это можно в фирменном магазине или на заводе. Обычно заводы могут предлагать стоимость от 500 до 10000 долларов. На фото ниже мы предоставили детальную информацию о ценовой политике.
Надеемся, что эта информация будет полезной и вы выберите качественное устройство.
Похожие статьи по теме
Поделитесь своим мнением Отменить ответ
Популярное на сайте
Опросы
Наш сайт Все-электричество предоставляет вашему вниманию подробную информацию об электрике. Публикация наших материалов может разрешаться только в том случае если вы укажите ссылку на источник с указанием нашего проекта. Перед использованием нашего проекта рекомендуем прочесть пользовательское соглашение. Вся информация на сайте Все-электричество предоставлена в ознакомительных и познавательных целях. За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
Рис. 5. Система вентиляции трансформатора
