Распределительные сети 110 кВ являются самыми разветвленными в энергосистеме России, а используемое оборудование — самым массовым. Поэтому «Тольяттинский Трансформатор», проводя серию испытаний на динамическую устойчивость к токам короткого замыкания, определил для себя именно этот сегмент трансформаторов, как самый востребованный и требующий дополнительных гарантий надёжности. В рамках этой концепции, первые испытания трансформатора ТРДН-40000/110 тольяттинского производства, были проведены в 2012 году в независимой испытательной лаборатории, аккредитованной в соответствии с ČSN EN ISO/IEC 17025 институтом «Cesky institute pro akreditaci» в Республике Чехия.
Результатом данных испытаний стало полное подтверждение расчётных данных и заложенных технических решений тольяттинского завода: трансформатор с маркой «ТТ» прошёл испытания. Кроме этого, метод сопоставимого расчёта позволяет распространять результаты испытаний на трансформаторы такой же конструкции, но одним уровнем мощности ниже — 25000 кВА.
Тем не менее, в 2017 году ООО «ТТ» целенаправленно инвестировал средства на изготовление и проведение испытаний на стойкость при коротких замыканиях трансформатора типа ТРДН-25000/110 (который и так попадает под положительный результат выше указанных испытаний ТРДН-40000/110).
Общий вид трансформатора ТРДН-25000110-УХЛ1 перед испытаниями
Казалось бы, зачем это необходимо тольяттинскому заводу? Здесь начинается самое интересное: обмотки — вот что выбивает новую машину из свода требований ГОСТ Р 52719. Даже выполненные по одному и тому же технологическому процессу и на одном предприятии, но из разных материалов, ГОСТ не допускает сравнения с прототипом, как с аналогичной конструкцией. Именно поэтому, взяв для себя верхнюю планку в 25 МВА с алюминиевой обмоткой, «Тольяттинским Трансформатором» было решено подтвердить и без того зарекомендовавшую практику применения алюминия в трансформаторостроении. Как известно, начиная со времён массового промышленного применения этого металла в электротехнике, все трансформаторные заводы СССР использовали его, как основной материал обмоток в линейке мощностей до 40 МВА, а все модели выпускаемых типов трансформаторов проходили испытания на устойчивость к коротким замыканиям.
Однако вопрос применения алюминия (AL) или меди (Cu) в обмотках трансформаторов начал «мучить» потребителя с появлением новичков на рынке трансформаторостроения. Сегодня появляются новые конструктивные материалы, и они не ограничиваются AL или Cu. Вопрос выбора материала заключается только в экономической эффективности и надёжности готового продукта, а это — вопрос уже не только применяемых материалов, но и «тонких» расчётов, оптимизации проектирования и принятия современных инженерных решений.
Разборка трансформатора на заводе-изготовителе
С этой целью и «Тольяттинским Трансформатором» было принято решение продемонстрировать профессиональному сообществу результаты проведённых тестов трансформатора с обмотками из алюминия. Испытания на устойчивость к короткому замыканию являются самыми критичными для трансформатора и по их результатам судят не только о его последующей работоспособности, но, по итогам последующего вскрытия проводят, глубинный анализ состояния отдельных узлов, фиксации отводов, запрессовки обмоток и надёжности элементов конструкции в целях совершенствования и оптимизации будущих разработок.
Другой момент, которым активно интересуются заказчики трансформаторного оборудования, проектные организации и эксплуатационные службы — это потери. Тема энергосбережения обширна, но на ключевом моменте необходимо остановиться: при проектировании трансформаторного оборудования определяющим моментом являются потери Х.Х. (холостого хода) и потери К.З. (короткого замыкания). Сетевые трансформаторы, как правило, эксплуатируются в режиме нагрузки 50%, поэтому минимизация потерь Х.Х. рассматривается технической экспертизой в конкурсных комиссиях (около 100% продаж осуществляется через конкурсы и тендеры), как основной экономический показатель эксплуатационных издержек. «Тольяттинским Трансформатором», одновременно с планами испытания на динамику, были приняты конструкторские решения, позволяющие учесть современные требования к энергосбережению. Прямое сравнение потерь Х.Х. с требованиями ГОСТ 12965 показывает выигрышное преимущество испытанной модели более чем на 30%.
Кроме перечисленных факторов, влияющих на устойчивость конструкции к внешним воздействиям, существует масса других, которые учитываются при проектировании силового масляного высоковольтного трансформаторного оборудования. Как результат работы ООО «ТТ», можно привести заключение комиссии Испытательного центра ВА АО «НТЦ ФСК ЕЭС»: «Образец трансформатора силового трехфазного ТРДН-25000/110-УХЛ1 соответствует в части стойкости при коротких замыканиях требованиям ГОСТ Р 52719-2007».
При этом другие отечественные производители либо не могут позволить себе провести дорогостоящий «краш-тест», так как стоимость самого трансформатора достигает десятки миллионов рублей (без учёта транспортировки и расходов на сами испытания), либо скромно умалчивают о своих результатах испытаний. Так, по данным испытательного центра ФГУП ВЭИ (г. Москва), начиная с 2010 года было испытано не более двух-трёх десятков обмоточных трансформаторов, при этом не всегда трансформаторное оборудование других производителей проходило испытания с первого раза.
Что касается тольяттинской школы трансформаторостроения, то она в очередной раз доказала заслуженное первенство в проектировании и готовности производственно-технологической базы для решения текущих и перспективных планов модернизации российской электроэнергетики.
ООО «Тольяттинский Трансформатор» не останавливает свою программу проведения динамических испытаний трансформаторов и уже в этом году наших потребителей ждут новые интересные события из Тольятти.