Передача, распределение и накопление электроэнергии

Преимущества установки сухих трансформаторов

18 июня 2014 г. в 15:49

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

Воздух (-40°С...+60°С)

Воздух (-60°С...+60°С)

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

Требуется

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

1000 кВА

1000 кВА

Напряжение (первичное)

10 000 В

10 000 В

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

СО2

57,4 т/г

39,3 т/г

Существуют и специфичные области применения сухих трансформаторов:

  1. Добывающие предприятия.
  2. Транспорт:
    a) морские суда (причём в данном случае к сухим трансформаторам предъявляют жёсткие требования по уровню шума и вибрации, которые задаются стандартами судового регистра Ллойда, Бюро Веритас, DNV, RINA,ABS и РМРС);
    b) тяговые подстанции железнодорожного транспорта.
  3. Электроснабжение приводов и двигателей, работающих с переменной частотой вращения: например, насосы, вентиляторы, компрессоры, транспортёры и т.д.
  4. Нетрадиционная энергетика, в частности, ветроэнергетика. Трансформаторы подбираются исходя из таких условий, как: наличие высших гармоник, большое количество коммутаций, вибрация и др. Ветроэлектростанции (ВЭС) строят в самых различных климатических условиях, поэтому часто сухие трансформаторы для ВЭС проектируют в соответствии с нормами страны и с учётом требований по безопасности, эффективности и экологии. Монтируется оборудование в обтекателе ветровой турбины или внутри башни.

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:

  • образование трещин в изоляции обмотки при высоких нагрузках на трансформатор, первоначально находившегося в холодном состоянии, или при охлаждении обмоток отключённого трансформатора до температуры ниже -15...-20°С; образование трещин было вызвано тем, что при резких перепадах температур быстро нагревающийся материал обмотки (медь) разрывал эпоксидно-кварцевый корпус обмотки;
  • недостаточная стойкость к динамическим усилиям короткого замыкания; обмотки высокого и низкого напряжения составляют два независимых цилиндра обмоток, механическая прочность крепления которых в некоторых случаях оказывается недостаточной.

«Специалистами нашей компании была разработана новая технология производства трансформаторов с литой изоляцией — путём герметизации слоевых обмоток с использованием литьевой смолы и стеклонитей, — делится опытом Алексей Гаврилов, продакт-менеджер компании АББ. — Обмотки низкого и высокого напряжения связаны друг с другом посредством реек из стеклопластика и образуют единый твёрдый блок. Используя заполнение стекловолокном приблизительно на 80% и оптимальным образом сочетая поперечные и крестообразные направления стекловолокон в процессе намотки, удаётся получить чрезвычайно прочный блок обмоток с высокой механической прочностью, что исключает любое перемещение обмоток под действием поперечных или продольных сил. Это приводит к высокой устойчивости при коротких замыканиях и стабильности технических характеристик при воздействиях низких и высоких температур. Трансформаторы, изготовленные по такой технологии, получили фирменное название RESIBLOC ®. За 40 лет эксплуатации в этих трансформаторах ни разу не было обнаружено трещин в изоляции (даже при коротком замыкании)».

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.

«Мы испытывали наш трансформатор термическим ударом током, в 2,55 раза превышающим номинальное значение при -60°С. Такого не делал никто, — отмечает Алексей Гаврилов (АББ). — Как правило, остальные производители проводят тесты током в 2 раза превышающим номинальный и при -25°С».

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.

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Информация о компании

Компания AББ является лидером в производстве силового оборудования и технологий автоматизации, позволяющим промышленным предприятиям и энергетическим компаниям повышать свою производительность, снижая воздействие на окружающую среду. Группа компаний АББ работает приблизительно в 100 странах и насчитывает около 130 000 человек.
Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: ТСЗИ Трансформаторы трехфазные сухие инструментальные

Трансформаторы трехфазные сухие инструментальные серии ТСЗИ по низким ценам. Звоните! Трансформаторы серии ТСЗИ предназначены для работы в электроустановках при необходимости преобразования электрической энергии в сетях промышленных зданий и городского коммунального хозяйства. В силу своих эксплуатационных характеристик трансформаторы ТСЗИ могут применяться и в частном секторе. Трансформатор представляет собой электроустановку с естественным воздушным охлаждением в защищенном исполнении и состоит из магнитопровода, медных или алюминиевых обмоток и кожуха. При эксплуатации в нормальных условиях (климатическое исполнение трансформаторов предполагает их размещение в районах с умеренным климатом и перепадом температур) трансформаторы ТСЗИ могут долгое время работать с номинальной нагрузкой, т.к. имеют высокую надежность, требуют минимальных затрат на обслуживании. Производим отгрузки следующих трансформаторов ТСЗИ с Бесплатной доставкой до транспортной компании, см. ниже: ● ТСЗИ-1,6 кВа 380/220-127; ТСЗИ-1,6 380/42; ТСЗИ- 1,6 380/36; ТСЗИ-1,6 380/24; ТСЗИ-1,6 380/12. Частота: 50;60 Гц. Габариты (мм): 310х212х300. Масса (кг): 25. ● ТСЗИ-2,5 кВа 380/220-127; ТСЗИ-2,5 380/42; ТСЗИ-2,5 380/36; ТСЗИ-2,5 380/24; ТСЗИ-2,5 380/12. Частота: 50;60 Гц. Габариты (мм): 310х212х300. Масса (кг): 27. ● ТСЗИ-4 кВа 380/220-127; ТСЗИ-4 380/42; ТСЗИ-4 380/36; ТСЗИ-4 380/24; ТСЗИ-4 380/12. Частота: 50;60 Гц. Габариты (мм): 310х212х300. Масса (кг): 37. ● ТСЗИ-4,5 кВа 380/220-127; ТСЗИ-4,5 380/42; ТСЗИ-4,5 380/36; ТСЗИ-4,5 380/24; ТСЗИ-4,5 380/12. Частота: 50;60 Гц. Габариты (мм): 310х242х365. Масса (кг): 44. ● ТСЗИ-5 кВа 380/220-127; ТСЗИ-5 380/42; ТСЗИ-5 380/36; ТСЗИ-5 380/24; ТСЗИ-5 380/12. Частота: 50;60 Гц. Габариты (мм): 310х242х365. Масса (кг): 46. ● ТСЗИ-6,3 кВа 380/220-127; ТСЗИ- 6,3 380/42; ТСЗИ-6,3 380/36; ТСЗИ- 5 380/24. Частота: 50;60 Гц. Габариты (мм): 310х242х365. Масса (кг): 49. ● ТСЗИ-7 кВа 380/220-127; ТСЗИ-7 380/42; ТСЗИ-7 380/36; ТСЗИ-7...
Павлов Виктор · ВолгаЭнергоКомплект · Вчера · Россия · Самарская обл
ТСЗИ Трансформаторы трехфазные сухие инструментальные

ПРОДАМ: Трансформаторы ТМГ 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1250, 1600, 2500 кВА

Компания «МИТЭК», являясь официальным дилером Минского электротехнического завод им. В. И. Козлова», поставляет силовые масляные и сухие трансформаторы, комплектные трансформаторные подстанции КТП и другое электрооборудование. На складах в Санкт-Петербурге и г. Чебоксары присутствует полный ассортимент новых трансформаторов типа ТМГ от 16 до 2500 кВА, напряжения 6, 10 кВ. Заводская гарантия 5 лет. Срок службы — 25 лет. Доставка. Более подробная информация по телефонам: Более подробная информация на официальном сайте: http://www.mitek.spb.ru/
Компания Митэк · МИТЭК · 15 апреля · Россия · Ленинградская обл
Трансформаторы ТМГ 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1250, 1600, 2500 кВА

ПРОДАМ: Комплектные трансформаторные подстанции (КТП) до 35 кВ

Комплектные трансформаторные подстанции (КТП или подстанция) предназначены для приема, преобразования и распределения электрической энергии трехфазного переменного тока частотой 50 Гц в сетях с изолированной нейтралью. Подстанции применяются в системах электроснабжения промышленных предприятий, на объектах газовой и нефтяной промышленности по добыче, транспортированию и переработке нефти и природного газа, на объектах сельского и городского хозяйства. Условия эксплуатации: – Высота установки над уровнем моря до 1000 м; – Климатическое исполнение У1, УХЛ1, ХЛ1 по ГОСТ 15150-69; – Тип атмосферы II – промышленная, по 15150-69; – Устойчивость к сейсмическим воздействиям интенсивностью до 9 баллов по шкале МSК; – Климатическое исполнение и категория размещения — У1, УХЛ1 (другие исполнения – по заказу). Состав КТП – устройство со стороны высшего напряжения (УВН); – силовые трансформаторы; – распределительное устройство со стороны низшего напряжения (РУНН). Конструктивные особенности КТП состоит из одного и более модулей, образующих после установки единую конструкцию, внутри которой смонтировано все необходимое оборудование. КТП поставляются в полностью собранном виде или отдельными блоками, упакованными для транспортировки и подготовленными для монтажа на объекте заказчика. Конструкция КТП постоянно совершенствуется, поэтому возможны изменения, улучшающие качество изделия, но не отраженные в данной технической информации.
Челнокова Мария · СПЕЦЭНЕРГО · 15 апреля · Россия · г Санкт-Петербург
Комплектные трансформаторные подстанции (КТП) до 35 кВ

ПРОДАМ: Комплектные трансформаторные подстанции КТП от производителя

Трансформаторная подстанция — электроустановка, предназначенная для приема, преобразования напряжения в сети переменного тока и распределения электроэнергии в системах электроснабжения потребителей сельских, поселковых, городских, промышленных объектов. Состоит из силовых трансформаторов, распределительного устройства, устройства автоматического управления и защиты, а также вспомогательных сооружений. Изготовление по опросным листам. КТП-25-1000кВА в металлическом корпусе. Подстанции сельского типа,столбовые, мачтовые; высоковольтный пункт коммерческого учета.Низкие цены от производителя, быстрые сроки .
Сирица Сергей · ООО "Электромонтаж" · 3 апреля · Россия · Ростовская обл
Комплектные трансформаторные подстанции КТП от производителя

ПРОДАМ: Проходные КТП/П 100÷1000 кВА

Подстанции трансформаторные комплектные контейнерные проходные (далее КТПП) предназначены для приема, преобразования и распределения электрической энергии трехфазного тока частотой 50 Гц в системах с заземленной нейтралью трансформатора на стороне низкого напряжения и применяются для электроснабжения городских потребителей, отдельных населенных пунктов и промышленных объектов. Варианты исполнения — Исполнение вводов ВН: воздушные или кабельные. — Исполнение выводов НН: воздушные, кабельные, воздушно-кабельные. Виды защит и блокировок: — от междуфазных коротких замыканий и однофазных замыканий на землю; — от атмосферных перенапряжений; — от перегрузки и коротких замыканий линий 0,4кВ; — от коротких замыканий цепей освещения; — КТПП имеет необходимые электрические и механические блокировки. Условия эксплуатации и транспортирования: — на открытом воздухе при температуре окружающей среды от — 45 до + 40 гр.С; — высота установки над уровнем моря — не более 1000 м; — климатическое исполнение У, категория размещения 1 по ГОСТ 15150; — окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая пыли в концентрациях, снижающих параметры подстанции; — транспортирование КТПП осуществляется в транспортном положении автомобильным или железнодорожным транспортом (полувагон, платформа). КТПП обеспечивает учет электроэнергии. По требованию Заказчика возможна установка счетчиков любой модификации. В КТПП имеется внутреннее освещение и фидер уличного освещения, которое может работать в ручном или автоматическом режиме. По требованию Заказчика возможна установка автоматических выключателей любого производителя. Корпус подстанции выполнен из стали толщиной 2 мм, покраска осуществляется порошковыми эмалями.
Власов Руслан · ЭЛЕКТРОЩИТ · 14 апреля · Россия · Московская обл
Проходные КТП/П 100÷1000 кВА
Компания «ФАТО Электрик» является производителем и прямым поставщиком низковольтной электротехнической продукции торговой марки HLT. На сегодняшний день ассортимент продукции бренда HLT уже включает в себя более 4000 наименований продукции. Офис и склад общей площадью свыше 1000 м2 находятся в Москве для удобства развития региональной сети дистрибьюции бренда. Фато Электрик осуществляет поставки не только по всей территории Российской Федерации, но и тесно сотрудничает с Республикой Беларусь.