Основными потребителями силовых распределительных трансформаторов являются электрические сети, снабжающие энергией предприятия, городской транспорт, жилые дома, больницы, торговые центры и т.д. Рост потребления электроэнергии стимулирует строительство новых трансформаторных подстанций и модернизацию эксплуатируемых. Наиболее ответственный и дорогостоящий элемент подстанции — распределительный трансформатор, — должен обладать высокими эксплуатационными свойствами.
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 опасность утечки масла с загрязнением окружающей среды, а также 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 поддерживают горение. Следовательно, такие трансформаторы можно устанавливать максимально близко к потребителям, тем самым уменьшить потери при передаче электроэнергии в сетях низкого напряжения. Обмотки литых трансформаторов обладают высокой механической прочностью и устойчивы к воздействию токов короткого замыкания. Литая изоляция обмоток пыле- и влагонепроницаема, 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 многих десятилетий такая технология применялась для производства 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 3150 кВА.
Следует отметить, что на тот момент на рынке существовали трансформаторы с литой изоляцией, однако, они были либо иностранного производства, либо отечественные, выполненные по лицензии опять же иностранных предприятий, либо выполненные на импортных обмотках и комплектующих. Поэтому была поставлена задача — выпустить качественный, но недорогой трансформатор с минимальным использованием импортных материалов.
Для трансформаторов малой мощности основным требованием являются габаритные размеры, поэтому обмотки трансформаторов от 10 до 63 кВА решено было выполнить из меди. Трансформаторы мощностью 100 кВА и выше изготавливаются как с медными обмотками, так и с алюминиевыми. Медные трансформаторы имеют несколько меньшие габаритные размеры, но при этом масса их больше. Также между ними есть незначительные различия по потерям XX и КЗ, но остальные эксплуатационные характеристики у них одинаковы, так что трансформаторы могут использоваться в одних и тех же условиях.
При возникновении коротких замыканий в линии, наибольшие усилия оттоков КЗ возникают в обмотках НН. В трансформаторах мощностью 400 кВА и выше обмотки НН изготовлены из ленты. С применением ленты, возможно снижение осевых составляющих этих усилий до нуля. Такое решение позволяет так же уменьшить габариты обмотки и упростить технологию изготовления.
Учитывая наличие в России нескольких климатических районов, 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 стали с малыми удельными потерями и уменьшение магнитной нагрузки позволяет получить относительно низкий уровень потерь и тока холостого хода, а также 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, без снижения срока службы.
Применение современного оборудования для обработки металла с ЧПУ позволяет изготавливать кожухи для трансформаторов защищенного исполнения с различными степенями защиты и различными вариантами подключения к сети, а также 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 проводится при 35 кВ, обмоток НН при 5 кВ.
Обладая большим количеством достоинств, сухие трансформаторы с литой изоляцией становятся все более востребованными. Такие трансформаторы активно внедряют в системах распределения электроэнергии на объектах, где определяющее значение имеет высокий уровень безопасности для людей, окружающей среды, а также дорогостоящего оборудования.
При всех своих преимуществах сухие трансформаторы дороже масляных, поэтому там, где это оправдано, целесообразна установка трансформаторов с более низкой стоимостью. Поэтому руководством ОАО «СЗТТ»было принято решение приступить к разработке распределительных масляных трансформаторов ТМГ. На сегодняшний день освоено серийное производство трансформаторов мощностью 100-1000 кВА, на напряжения ВН 6, 6,3, 10 и 10,5 кВ, напряжения НН 0,4 и 0,23 кВ с различными схемами и группами соединения обмоток.
Так как тепловое расширение масла в трансформаторах ТМГ компенсируется за счет упругой деформации гофростенок, в таких трансформаторах не требуется применение расширителя, а, следовательно, отсутствует контакт масла с воздухом. Благодаря этому свойству трансформаторы не требуют отбора проб масла в течение всего срока службы, что снижает затраты на эксплуатацию.
В заключение следует отметить, что, обладая большими возможностями в области проектирования и изготовления сложных изделий, в том числе сложной и трудоемкой оснастки, ОАО «СЗТТ» активно занимается разработкой и изготовлением трансформаторов с нестандартными характеристиками под требования конкретного заказчика.
