Основными потребителями силовых распределительных трансформаторов являются электрические сети для снабжения энергией предприятий, городского транспорта, электроснабжения домов, больниц, торговых центров и т.д. Рост потребления электроэнергии стимулирует строительство новых трансформаторных подстанций и модернизацию эксплуатируемых. Наиболее ответственный и дорогостоящий элемент подстанции — распределительный трансформатор должен соответствовать высоким требованиям эксплуатации.
Современный трансформатор должен обладать высокой надежностью, но при этом иметь малые габариты для создания компактных подстанций либо модернизации подстанций с увеличением их мощности. При этом трансформатор должен выдерживать перегрузки, в том числе и в экстремальных условиях окружающей среды. Учитывая плотность городской застройки трансформаторы должны обладать такими качествами как безопасность и экологичность.
Оптимальное решение, которое удовлетворяет изложенным требованиям — применение сухих распределительных трансформаторов с литой изоляцией.
В сухих трансформаторах, в отличие от маслонаполненных, отсутствует угроза утечки масла с загрязнением окружающей среды, а так же снимается необходимость в периодической проверке и замене масла, что снижает эксплуатационные затраты. Применение литой изоляции позволяет обеспечить высокий уровень пожаробезопасности т.к. обмотки, залитые эпоксидным компаундом, не горят. Следовательно, такие трансформаторы можно устанавливать максимально близко к потребителям, тем самым уменьшить потери при передаче электроэнергии в сетях низкого напряжения. Об мотки литых трансформаторов обладают высокой механической прочностью и устойчивы к воздействию токов короткого замыкания. Литая изоляция обмоток пыле- и влагонепроницаемая, что исключает процесс сушки перед вводом в эксплуатацию, в отличие от трансформаторов с воздушно барьерной изоляцией.
Первым отечественным предприятием, освоившим технологию литой изоляции, стал ОАО «Свердловский завод трансформаторов тока». На протяжении 50 лет такая технология применялась для выпуска измерительных трансформаторов, но с 2005 года завод начал осваивать производство силовых трехфазных трансформаторов с литой изоляцией. В результате собственных разработок предприятием была освоена серия трансформаторов ТЛС мощностью от 10 до 2500 кВА.
Следует отметить, что на тот момент на рынке существовали трансформаторы с ли той изоляцией, однако, они были либо иностранного производства, либо отечественные, выполненные по лицензии опять же иностранных предприятий, либо выполненные на им портных обмотках и комплектующих. Поэтому была поставлена задача — выпустить качественный, современный, но недорогой трансформатор с минимальным использованием импортных материалов.
Обмотки трансформаторов ТЛС, производства ОАО «СЗТТ» выполнены из меди. Трансформаторы с медными обмотками обладают меньшими габаритами по сравнению с алюминиевыми, они более стойки к термическому и динамическому воздействию токов короткого замыкания. Рынок медных материалов, в особенности проводов с высоким классом нагревостойкости, в России более развит по сравнению с алюминиевыми. В результате себестоимость трансформаторов на отечественных медных материалах осталась на од ном уровне с импортными алюминиевыми трансформаторами.
При возникновении коротких замыканий в линии, наибольшие усилия от токов КЗ возникают в обмотках НН. Выполнив обмотки из ленты, возможно снижение осевых составляющих этих усилий до нуля. Такое решение позволяет так же уменьшить габариты обмотки и упростить технологию изготовления.
Учитывая расположение РФ в нескольких климатических районах, было принято решение разработать трансформаторы климатического исполнения УХЛ с нижним значением температуры при транспортировании, хранении и эксплуатации —60°С. Большой опыт производства литой изоляции позволил создать обмотки, которые выдерживают такую температуру без растрескивания. Для усиления механической прочности каждый слой обмотки армируется стеклосеткой.
Магнитопроводы трансформаторов изготавливаются на высокоточных линиях продольной и поперечной резки электротехнической стали. Применение схемы шихтовки «Step-lap» для стали с малыми удельными потерями, а так же уменьшение магнитной нагрузки позволило получить относительно низкий уровень потерь и тока холостого хода и снизить уровень шума.
В обмотках трансформаторов мощностью 250 кВА и выше установлены датчики, сигналы от которых передаются на тепловое реле. В функции реле входит отображение температуры в обмотках и магнитопроводе, формирование сигнала на включение вентиляторов и отключение трансформатора от сети при недопустимом перегреве. Применение вентиляторов позволяет перегружать трансформатор до 40%, без снижения срока службы.
Применение современного оборудования для обработки металла с ЧПУ позволяет изготавливать трансформаторы защищенного исполнения с различными степенями защиты и различными вариантами подключения к сети, а так же трансформаторы с нестандартными характеристиками в максимально сжатые сроки.
В отличие от многих производителей ОАО «СЗТТ» изготавливает трансформаторы с нормальной изоляцией уровня «б». Таким образом, испытание электрической прочности изоляции приложенным напряжением промышленной частоты обмоток ВН на 10 кВ про-водится при 35 кВ, обмоток НН при 5 кВ.
Обладая большим количеством достоинств, сухие трансформаторы с литой изоляцией становятся более востребованными. Такие трансформаторы активно внедряют в системах распределения электроэнергии на объектах вблизи непосредственной близости от людей, где определяющее значение имеет высокий уровень безопасности для людей, окружающей среды, а так же дорогостоящего оборудования.
А. В. Гусаков,
главный конструктор отдела силовых
трансформаторов ОАО «СЗТТ»
