Характеристика и классификация сухих трансформаторов с литой изоляцией

Сухие трансформаторы, имеющие литую изоляцию – преобразователи энергии из одного класса напряжения в другой, имеющие в своем конструктивном исполнении тип естественного воздушного охлаждения всех рабочих агрегатов. Такое охлаждение электроустановки строится на основе конвекции окружающего воздуха внутри всех систем трансформатора, процессами лучеиспускания выделяемого тепла в момент его нормальной работы.

Данный тип преобразователей напряжения связан с применением трансформирующих энергию устройств в местах, где требуется повышенная безопасность всей установки, ее обслуживающего персонала.

Устройство и принцип действия силового трансформатора

Электрическая преобразовательная установка или трансформатор напряжения имеет несколько основных конструктивных элементов:

1. Корпус – различного типа в зависимости от деталей монтажа может иметь различный конструктив, но его основная задача – надежно содержать в себе, безопасно изолировать от окружающих процессов всю электрическую часть устройства преобразования энергии.
2. Первичная обмотка – вход устройства (ввод) – катушка с медными проводниками, определенного количества витков, сечения, типа, внутренняя часть которой связана с внешними контактными выводами, установленными на изоляционной основе. В зависимости от общего функционала трансформатора (повышающий/понижающий тип) к ее контактной части подключаются токопроводящие элементы для дальнейшего проведения процесса трансформации. Обмотка первичного типа, как и вторичного связана (намотана) на конструктивную деталь магнитопровода – обязательная необходимость для выполнения основного процесса трансформации.
3. Вторичная обмотка – выходная контактная часть преобразователя. В зависимости от общего функционала оборудования имеет свои особенности и конструктивное исполнение, сечение проводника в своей катушечной намотке.
4. Магнитопровод – конструкция из электротехнической шихтованной, прессованной стали, или феррамагнитных материалов, определенного строения и формы, объединяющая своим «телом» обе обмотки. Благодаря его замкнутому контуру, практически реализуются электромагнитные законы, что позволяет выполнять процесс трансформации энергии по классу напряжения.
5. Дополнительная элементная база, если масштабировать устройства трансформатора по назначению и сфере применения. К ней относятся все остальные элементы, входящие в состав преобразователя напряжения.

Наиболее наглядно устройство трансформатора напряжения показано на Рисунке 1.

Рисунок 1. Детальная конструкция и устройство трансформатора напряжения

Радиаторы, изоляторы, расширительный бак и остальные дополнительные части могут меняться в зависимости от типа исполнения конкретного электротехнического оборудования.

Подробно объяснить принцип действия преобразователя напряжения легко на основе схемы оборудования:

Имеется первичная, вводная обмотка из намотанных на магнитопровод, как правило медных проводников, на которую подается определенная величина напряжения и вторичная, (вывод) обмотка, с выводных клемм которой производится снятие напряжение, но уже пониженной до требуемого значения величины напряжения. Обе обмотки намотаны на стороны сердечника и не имеют электрической связи между собой. Сердечник, он же магнитопровод, по закону электромагнитной индукции, реализует весь процесс преобразования напряжения в устройстве.

Рисунок 2. Принцип действия трансформатора

Переменный ток (изменяющийся во времени с рабочей частотой в 50Гц) поступает на ввод первичной обмотки и протекает по всем проводникам этой катушки, наводя тем самым со своей стороны сердечника ЭДС. Согласно закону электромагнитной индукции в магнитопроводе наводится и начинает свою циркуляцию магнитный поток определенной величины. Это магнитное поле в ходе кругового движения по сердечнику проходит сквозь проводники вторичной обмотки устройства, которая намотана с противоположной стороны оборудования и наводит там свою ЭДС меньшей величины (пример рассматривает именно понижающий тип устройства). Величина ЭДС вторичной обмотки своим действием создает номинальный ток и величину напряжения на вторичной обмотке, которые снимаются с ее выводных клемм и являются результатом всей работы электропреобразователя.

Изменяя конструкцию сердечника, сечение, тип проводников их количество витков в каждой из обмоток – возможно варьировать принцип действия оборудования используя его, как понижающий узел передачи электро энергии от источника питания к потребителю, повышающий элемент в составе установки «Генератор-Трансформатор-ЛЭП» или передающий элемент, когда необходимо не изменять величину напряжения, а использовать его в системах релейных защит в качестве безопасного устройства, обеспечивающего гальваническую развязку для автоматики и защиты.

Конструктивные особенности сухих трансформаторов с литой изоляцией

Если рассматривать в деталях устройство сухого трансформатора с литой изоляцией, то обращая внимание на Рис. 3 выделяется одна отличительная особенность агрегата, необходимая ему для реализации процесса естественного воздушного охлаждения всей электросистема – это практически полное отсутствие цельного корпуса оборудования, по сравнению с другими трансформаторами, где используется масляное или смешанное охлаждение.

Рисунок 3. Сухой трансформатор с литой изоляцией

Электрическая, магнитная часть трансформатора сухого типа мало чем отличается от остального типов преобразователей – в своем устройстве имеются обмотки из медных проводников первичного и вторичного типа, одна из которых подключается к источнику энергии (первичная), а вторая соединяется с нагрузкой – потребителем напряжения. Имеется в составе замкнутый магнитопровод, контактные выводы необходимые для нормальных условий образования электромагнитной индукции, трансформации энергии.

Основные отличия сухих трансформаторов начинаются в изоляции обмоток, корпусе изделия.

Исполнение изоляции – это главная отличительная особенность оборудования сухого типа. Для ее производства, создания используют:

• специальные изоляционные профили, обладающие повышенными диэлектрическими характеристиками. Применяются усиленной прочности фарфоровые изоляторы, при формировании вертикальных и горизонтальных каналов воздушного охлаждения устройства;
• материал и производство из него самой изоляции производится по специальной технологии и представляет форму монолита (отсюда и название «литая») путем заливки эпоксидных диэлектриков на медные проводники обмотки.

Второй отличительной чертой преобразователей сухого типа является его внешнее конструктивное исполнение, габариты. Относительно других разновидностей подобных электротехнических устройств, сухие трансформаторы имеют большие размеры габаритов. К тому же, у них нет общего цельного литого корпуса в своем устройстве, лишь отдельные элементы внешней защиты (листы для обмоток), планки для установки контактных частей ввода-вывода, такелажных работ в момент монтажа и нижнего колесного конструктива для возможности перемещения в момент первичного монтажа и последующего обслуживания.

Подобные отличия имеют ряд плюсов, минусов в основной работе агрегата.

Преимущества и недостатки

По сравнению с масляными, сухие трансформаторы обладают следующими преимуществами:

• экологической безопасностью – для их эксплуатации не предполагается использование токсичных веществ с последующей необходимостью их утилизации. Это значительно снижает негативное воздействие на окружающую среду,
• простотой в обслуживании – не требуется постоянная замена и доливка масла, контроль герметичности узлов,
• безопасностью в эксплуатации – у таких аппаратов значительно ниже пожарная опасность и риск возгорания, исключена угроза температурного расширения масла с возможным взрывом,
• простотой конструкции – это удешевляет производство и обеспечивает надёжность в работе,
• небольшим весом – что особенно актуально для агрегатов значительной мощности по причине того, что не используется жидкий диэлектрик.

Сравнение масляных, сухих и воздушного трансформаторов

Сравнение масляных и сухих трансформаторов

Экономическая выгода сухого трансформатора
Недостатки связаны со сравнительно большими габаритами. Для мощных машин возникает необходимость значительного увеличения объёма корпуса, чтобы увеличить воздушный зазор для охлаждения.

Применение литой изоляции вызывает опасность механического разрушения при эксплуатации в условиях пониженных температур или резких температурных колебаний.

Преимущества применения

Устройство трансформаторов сухого типа из-за конструктивных особенностей, применения новейший, усиленных материалов изоляции, сердечника, элементов корпуса содержит в себе набор преимуществ, которые можно разделить на элементы взаимодействия преобразователей с окружающей средой и по их техническим характеристикам и показателям.

Экологичность

При взаимодействии с окружающей средой, в моменты полного цикла эксплуатации таких устройств, после списания в утиль, такое оборудование производит наименьшее загрязнение, как окружающий воздух, так и окружающую среду в целом. Это связано с отсутствием вредной, агрессивной среды охлаждающей жидкости, как у моделей масляного типа, которые в следствии постоянных выхлопных газов в момент эксплуатации, в момент аварий или ремонтов наносят существенный вред экологии остатками трансформаторного масла, распад которого или переработка в экологически чистый продукт происходит или с трудом или с большими дополнительными затратами на такие процедуры.

Изделия, использующие естественную конвекцию воздуха в качестве охлаждения своей нормальной работы, попросту не имеют такого объема вредных веществ, а значит значительно чище по экологическим нормам и правилам.

Пожаробезопасность

Снижение опасности возникновения пожара в аварийном режиме работы, в случае ремонтных или наладочных работ у трансформаторов сухого типа также значительно ниже относительно масляных. Причиной является все тоже отсутствие пожароопасной легковоспламеняющейся жидкости охлаждения на основе масляных продуктов. А конструктив из литой изоляции, которые реализуется на основе современных, высокопрочных, усиленных материалов диэлектриков в изоляции обмоток оборудования лишь увеличивает их надежность и стойкость к возникновению пожаров.

Именно исходя из первых двух пунктов преимуществ устройств сухого типа их использование рекомендуется в зонах, где есть повышенная опасность к возникновению пожара и требуется лучшая безопасность, как остального электротехнического оборудования, рабочего персонала.

Низкое шумовое загрязнение

Шумовой эффект и его воздействие как на окружающую среду, так и на обслуживающий персонал возникает в момент работы устройства под нагрузкой и зависит от множества факторов, основным из которых является строение, форма его магнитной части. Независимо от типа преобразователя, его идеального формата, бесшумного типа в момент эксплуатации не бывает в природе.

Трансформаторы сухого типа имеют более низкое шумовое загрязнение в момент своей работы за счет изготовления шихтованного сердечника и склейки, пропитки его листов многочисленными слоями эпоксидных смол. Образующая таким образом монолитная конструкция магнитопровода производит значительное шумовое гашение при работе трансформатора под нагрузкой в отличии от энерго агрегатов с масляным или другим типом строения.

Высокая устойчивость к токам короткого замыкания

По средствам своего конструктива электрической части, изоляции, внешнего корпуса оборудование сухого типа имеет высокую устойчивость к режиму короткого замыкания и токам, возникающим в следствии образования подобного режима.

Энерго агрегаты номинальной мощностью более 1000 кВа имеют в нормальной эксплуатации напряжение по КЗ равное 6-8%, что повышает предел устойчивости таких изделий от разрушительного воздействия токов короткого замыкания.

Работа в сетях, которые подвержены грозовым и коммутационным перенапряжениям

Возможность нормальной работы обусловлено стойкостью электротехнического оборудования к режимам КЗ, использованием при их проектировании монолитного типа изоляции обмоток, контактных частей, на основе эпоксидных современных усиленных по диэлектрическим свойствам материалам.

Этот приоритет работы расширяет их зону эксплуатации не только по степени опасности использования, но по климатическому исполнению зон с повышенной угрозой частых грозовых фронтов.

Облегченный монтаж

При его монтаже на объекте нет нужды монтировать сложную и чувствительную структуру пожаротушения объекта с оборудованием, производить наладку автоматики, сигнализации. На этом экономится значительное время монтажа. В сухих преобразователях нет маслоприемников, расширительных баков остальных комплектующих необходимых при вводе в эксплуатацию масляных устройств преобразования энергии.

В комплексе отсутствие всех перечисленных элементов позволяет обеспечить облегченный монтаж оборудования на объекте, производить менее длительную диагностику их в процессе эксплуатации.

Экономичность

Что касается сухого типа преобразователей в оценке их экономичности – то это их весомое преимущество. В связи с отсутствием систем пожаротушения, бюджет при проектировании электроустановок, в составе которых закладывают сухие силовые модули преобразования энергии значительно выигрывает в объеме.

Возможность значительного близкого расположения электрооборудования к потребителям позволяет экономить на меньшем расходе материалов для строительства передающих линий – их длина за счет этого значительно минимизируется, а также уменьшаются потери мощности в момент передачи энергии конечным потребителям.

Автоматический контроль охлаждения

Проектирование систем автоматизации контроля охлаждения в сухих блоках в большинстве случаев не требуется за счет основного принципа реализации охлаждения, построенного на естественной конвекции воздуха из окружающей среды в работающий, передающий трансформатор и обратно. Сама работа установки сухого типа, ее исполнение корпуса со специальными воздушными каналами позволяет полуавтоматически вести контроль за нагревом всей его электрической частью.

Исключения могут составлять отдельные изделия большой мощности в сухом исполнении, в которых реализуются проекты установки принудительного охлаждения путем дополнительной установки вентиляторов в отдельные части трансформирующих отсеков.

Технология изготовление сухих трансформаторов

Можно выделить два основных типа сухих силовых трансформаторов (помимо того, что обмотки изготавливаются либо из меди, либо из алюминия): с литой изоляцией и воздушно-барьерной изоляцией (открытые обмотки).

На современном этапе развития сухих трансформаторов используется заливка изготовленных обмоток эпоксидными компаундами. Подобные трансформаторы на сегодняшний день выпускаются как за рубежом, так и в России и странах СНГ (МЭТЗ им. В.И. Козлова РБ, ЗАО «Трансформер» г. Подольск; ГК «СВЭЛ» г. Екатеринбург и другие). Существует две технологии изготовления сухих силовых трансформаторов с литой изоляцией: 1) вакуумная технология; 2) ровинговая технология.

При производстве сухих трансформаторов по вакуумной технологии готовые обмотки трансформатора заливают в вакууме эпоксидным компаундом с кварцевым наполнителем (т.н. геафоль), процесс подготовки которого также происходит в вакууме. До конца 50-х г г. прошлого века повсеместно применялась технология заливки высоковольтных обмоток сухих трансформаторов эпоксидной смолой в воздухе. В соответствии с этой технологией обмотки высокого напряжения пропитывались изоляционным диэлектриком, а затем осуществлялась их сушка. Высоковольтные обмотки трансформатора, залитые по такой технологии, имели низкое качество, поскольку в составе катушек имелись различные примеси и микропоры, заполненные воздухом, что во многих случаях приводило к повышенным значениям частичных разрядов, быстрому старению изоляции, снижению срока службы трансформатора, а в некоторых случаях могло вызвать даже аварийный пробой изоляции.

Простота технологии изготовления пропитанных в воздухе обмоток приводила также и к другим, крайне нежелательным, последствиям: обмотки подвергались увлажнению и абсорбции влаги, что опять-таки вызывало поверхностные разряды и ускоренное старение изоляции; трансформаторы с такими обмотками не обладали необходимой механической прочностью, стойкостью к токам короткого замыкания и были достаточно громоздкими.

Вакуумная технология заливки обмоток трансформаторов, пришедшая на смену заливке обмоток в воздухе, позволила полностью исключить из состава изоляции различные примеси и газовые микропоры, значительно улучшила диэлектрическую прочность изоляции по отношению к частичным разрядам. Обработанные по этой технологии обмотки получались закрытыми со всех сторон эпоксидной оболочкой толщиной от 5 до 20 мм, что придавало им необходимую жесткость, защищало от влаги и воздействия агрессивной среды.

Конструкция и технология производства сухих трансформаторов на самом высоком техническом уровне были разработаны известной фирмой TRAFO-UNION, которая продала свою лицензию многим фирмам. Таким образом, вакуумная технология заливки обмоток распространилась на многие трансформаторные заводы и к середине 1970-х гг. стала господствующей при производстве эпоксидных трансформаторов.

Трансформаторы, изготовленные по описанной выше вакуумной технологии считались безотказными в любых условиях эксплуатации, даже в самых экстремальных. Но по мере увеличения количества трансформаторов в эксплуатации, стали выявляться следующие недостатки:

• образование трещин в эпоксидном корпусе обмотки при перегрузке порядка 60…80% номинальной мощности трансформатора, первоначально находившегося в холодном состоянии, или при охлаждении обмоток отключенного 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 недостаточным.

В результате исследований фирмой АВВ была разработана новая технология производства трансформаторов с литой изоляцией: путем герметизации слоевых обмоток с использованием чистой смолы и стеклонитей.

Идея блочной обмотки заключается в том, что обмотки низкого и высокого напряжения связаны друг с другом посредством реек из стеклопластика и образуют единый твердый блок.

Используя заполнение стекловолокном приблизительно на 80% и оптимальным образом сочетая поперечные и крестообразные направления стекловолокон в процессе намотки, удается 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.
Таблица 5. Сухие трансформаторы российского производства и стран СНГ

Особенности различных серий

Исходя из Рис. 4 наглядно видно, что вторая буква в аббревиатуре любой марки трансформатора, определяет его тип охлаждения. Для сухого вида соответственно будет применяться буква «С». Следующим за ним идет исполнение корпуса.

Рисунок 4. Расшифровка марки силовых трансформаторов

Даже внутри систем сухого охлаждения существует несколько разновидностей преобразователей энергии, обладающих своими особенностями при выпуске их серий. Стоит рассмотреть основные из них, кратко описав отличия.

ТСГЛ, ТСДГЛ

Согласно установленной расшифровки аббревиатуры марки изделия получаем:

1. «Т» – устройство –силовой преобразователь.
2. «С» – тип охлаждения – сухой тип.
3. «Д» – буквенное обозначение во второй марки главы – обозначение, входящего в комплект датчика температуры окружающей среды на кабельной системе в длину не менее 10м, позволяющем контролировать режимы нагревы помещения в различных точках. Его мобильность обеспечивает свободное перемещение тепловых защит и автоматики управления вентиляторами в случае их использования.
4. «Г» – тип материала изоляции – применение в устройстве энерго агрегата специального типа сверхстойкой изоляции, имеющей научное название – геофоливая. Она обладает повышенной стойкостью и увеличенными диэлектрическими свойствами.
5. «Л» – метод исполнения изоляции обмоток – литая изоляция говорит о производстве монолитного эпоксидного компаунда в виде изоляции обмоток, который и позволяет иметь сверх свойства диэлектрика и прочности.

Серии устройств типа ТСГЛ и ТСДГЛ выполняются как правило на первичной напряжение обмотки в диапазоне 6-10 кВ, вторичная обмотка этих устройств понижает величину напряжения до 0,4 кВ. Схемы и группы соединения обмоток трансформаторов преимущественно:

• треугольник – Звезда с заземленными нейтралями;
• звезда – Звезда с нулевым проводником.

Материал обмоток выполняется из алюминиевых проводников в изначальном заводском проекте. Изоляция обмоток дополнительно усилена сеткой из стекловолокна, что увеличивает стойкость изоляции обмоток по всем параметрам и аварийным режимам.

ТСЗГЛ, ТСДЗГЛ

Вторая серия имеет расшифровку своих аббревиатур практически в том исполнении. Исключением является дополнение буквенного символа «З» – охлаждение воздухом в защищенном исполнении. Здесь стоит рассмотреть детали спроектированных моделей в зависимости от ошиновки (шиной или кабельными системами) их первичных, вторичных выводов.

С подводом НН и ВН кабелей

В таком исполнении расположения контактных частей первичной высоковольтной и вторичной низковольтной обмотки надежно защищены поверхностью защитного кожуха. Расположение для подключения первичной (ВН) и вторичной (НН) обмотки кабелей по обеим сторонам устройства находится под ним.

С шинными выводами НН на крыше

В случае если подключение сухого трансформатора напряжения производится путем ошиновки в такой серии и проекте – ВН контакты расположены под защитным кожухом, а НН часть присоединения выведена на крышу кожуха и ошиновка вторичной обмотки производится там.

С выводами НН и ВН на крыше

В таком конструктивном исполнении все контакты ВН и НН части сухого трансформатора выведены на крышу кожуха, имеют возможность подключения в электросистему как шиной, так и кабельными линиями.

ТСЗГЛ11, ТСДЗГЛ11

Основная расшифровка таких серий по буквенным символам не имеет отличий от вышеперечисленного оборудования. Исключение составляет цифровой символ в обоих марках трансформаторах – «11», его наличие говорит о смещении низковольтных выводов на боковую часть защитного кожуха механизма сухого типа. При этом обе марки предназначены для подключения обеих обмоток кабельными линиями.

ТСЗГЛФ11, ТСДЗГЛФ11

Еще один похожий выпуск серий блоков, имеющих отличие в комплектации, маркировки в виде буквенного символа «Ф», который обозначает фланцевое исполнение основных модулей боковой части защитного кожуха.

Отличительный класс по нагрев стойкости F типа. Боковое расположение контактных частей ВН на боковом фланце, а НН стороны, выведенных на крышу защитного кожуха. Возможность включения в систему электроснабжения по средствам шин или кабелей для вторичной обмотки и только шинами для подключения высоковольтных вводов трансформатора.

• Трансформаторы силовые сухие типа ТС, ТСЗ
• Трансформаторы силовые сухие типа ТСГЛ, ТСЗГЛ
• Трансформаторы силовые сухие типа ТСН, ТСЗН

Трансформаторы сухие силовые типа ТСН и ТСЗН с обмотками, изготовленными из проводов с изоляцией «Номекс» класса нагревостойкости Н (180°С).

Используются во многих отраслях народного хозяйства; предназначены для преобразования электрической энергии в электросетях трехфазного переменного тока частотой 50Гц; устанавливаются в промышленных помещениях и общественных зданиях, к которым представляются повышенные требования в части пожаробезопасности, взрывозащищенности, экологической чистоты.

Технические данные

Силовые трансформаторы типа ТСН и ТСЗН изготавливаются мощностью от 25 до 2500кВА с номинальным напряжением первичной обмотки (высокого напряжения) до 10кВ включительно и вторичной обмотки (низкого напряжения) — 0,4кВ.

Условия эксплуатации

— температура окружающего воздуха: от -5°С до +40°С; — относительная влажность воздуха — не более 98% при температуре +25°С; — высота установки над уровнем моря — не более 1000м; — окружающая среда — невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли.

Конструкция трансформаторов

Трансформаторы состоят из следующих основных сборочных единиц: — магнитопровода; — обмоток, размещенных на магнитопроводе (активной части); — отводов (вводов, шин ВН и НН); — защитного кожуха.

Магнитопровод изготавливается из высококачественной электротехнической стали. Специальная порезка на линии «Георг» и методы сборки с применением бандажей, стяжных шпилек и специальных клеев обеспечивают низкие потери холостого хода и уровень шума. Для защиты от коррозии применены кремнийорганические краски.

Обмотки НН изготавливаются из медных или алюминиевых проводов с изоляцией «Номекс» или из медной или алюминиевой фольги. В качестве межслоевой изоляции используется бумага «Номекс».

Трансформаторы силовые сухие типа ТС, ТСЗ

ТС, ТСЗ

Краткие характеристики: Тип — ТС, ТСЗ Мощность 10 — 100 кВА Класс напряжения 6-10 кВ

Трехфазные сухие трансформаторы без кожуха (ТС) и с кожухом (ТСЗ) класса напряжении 0,66 кВ мощностью от 0,1 до 100 кВА с любым сочетанием и напряжением обмоток.

Трехфазные сухие трансформаторы серии ТС и ТСЗ предназначены для преобразования электроэнергии у потребителей. Трансформаторы имеют высокую надежность, требуют минимальных затрат на обслуживание, экономичны, просты в эксплуатации.

Трансформаторы ТС — незащищенного исполнения (степень защиты IP 00).

Трансформаторы ТСЗ — защищенного исполнения (степень защиты IP 21).

Корректированный уровень звуковой мощности не более 60 дБА.

Вид климатического исполнения УХЛ, категория размещения 4.

Технические характеристики трансформаторов типа ТС, ТСЗ
Номинальная
мощность, кВА

Габаритно-весовые характеристики трансформаторов типа ТС

Габаритно-весовые характеристики трансформаторов типа ТСЗ

Трансформаторы силовые сухие типа ТСГЛ, ТСЗГЛ

ТСГЛ, ТСЗГЛ

Краткие характеристики: Тип — ТСГЛ, ТСЗГЛ Мощность 160 — 2500 кВА Класс напряжения 6-10 кВ

Силовые трансформаторы типа ТСЗГЛ мощностью от 100 до 2500 кВА с номинальным напряжением первичной обмотки (высокого напряжения) до 20 кВ включительно и вторичной обмотки (низкого напряжения) — 0,4 кВ.

Регулирование напряжения — переключение без возбуждения с помощью перемычек на ± 5% или ± 2,5% UH.

Технические характеристики трансформаторов сухих серии ТСЗГЛ

Габаритно-весовые характеристики

Трансформаторы силовые сухие типа ТСН, ТСЗН

ТСН, ТСЗН

Краткие характеристики: Тип — ТСН, ТСЗН Мощность 25 — 2500 кВА Класс напряжения 6-10 кВ

Технические характеристики трансформаторов сухих серии ТСН

Габаритно-весовые характеристики

Электрические и шумовые характеристики в зависимости от мощности

Параметры электрической части преобразователей энергии из одного класса напряжения в другой имеются прямо пропорциональную зависимости от номинальной мощности устройства. Известен факт, чем больше необходимо питать энерго потребителей, приемников электрической энергии, тем больше необходима мощность силового трансформатора, вне зависимости от типа его охлаждения.

А следовательно, даже в сухих агрегатах преобразования при увеличении требуемой мощности необходимо расширять, увеличивать и сечение проводников обмоток обеих сторон устройства, так и увеличивать их размер, что в свою очередь провоцирует дальнейший рост остальных геометрических параметров оборудования.

Идеального устройства громадной мощности, но с минимальными габаритами в настоящее время пока изобретено не было, точно так же, как нормально постоянно работающих материалов сверхпроводимости. Однако в сухих типах в связи с отсутствием систем и комплектующих масляного охлаждения вся электрическая часть располагается наиболее компактном исполнении в зависимости от серии устройств.

Характеристики шумовой мощности сухих трансформаторов напряжения имеют такую же прямую зависимость, пропорциональную мощности энерго агрегата и в базовых номинальных значениях варьируется в значениях и допусках равных 50 -70 дБ, но не более.

Для чего служит и где может использован

Сухой трансформатор производства Россия обеспечивает понижение или повышение значения напряжения, что определяется нуждами потребителя. Преобразование электрических параметров – важный этап, без которого было бы сложно обеспечивать объекты электроэнергией, так как для этого требуется изменение значения высоковольтного напряжения ЛЭП на более низкое. Ввиду отсутствия масляного диэлектрика такие аппараты называются сухими. Это означает, что конструкцией предусмотрена система воздушного охлаждения.

Сухой повысительный силовой трансформатор предназначен для реализации функции преобразования электроэнергии с дальнейшим ее распределением и передачей. Вырабатываемая генератором электроэнергия происходит при небольших напряжениях (не более 24 В), а чтобы передавать ее по высоковольтным линиям без существенных потерь желательно повысить значение напряжения до большего уровня (от 110 до 750 кВт в зависимости от потребностей). Вместе с тем подобные аппараты выполняют и функцию понижения.

Дополнительно к тому сухой трансформатор мощностью 400 кВА (выше или ниже) может питать электроустановки, оборудование и электрические приборы. Это означает, что такого рода оборудование широко применяется в сетях энергосистем, на производстве, для обеспечения электроэнергией объектов разного целевого назначения.

Размеры и масса

Наличие дополнительных элементов в сухих преобразователях энергии определяют его конструктивные размеры и массу. Они отличаются и дробятся по сериям выпуска. Именно так их и проще всего осветить здесь

ТСГЛ, ТСДГЛ

Устройства с геофоливой изоляцией, усиленной стекловолокном, но не имеющих защитных кожухов имеют следующие геометрические параметры своего «тела» в диапазоне мощностей 100-2500кВа:

Таблица 1. Габаритные размеры и масса ТСГЛ, ТСДГЛ в основных границах размеров и мощностей

Более детальная раскадровка габаритных размеров и массы устройств по конкретной мощности возможно получить на сайтах заводов изготовителей, или в справочной технической литературе. В Табл. 1 показаны минимальные и максимальные параметры устройств для общего освещения их минимальных и максимальных размеров и веса.

ТСЗГЛ, ТСДЗГЛ

Тут стоит расписывать параметры исходя вновь из типа расположения вводов на защитном кожухе по каждой стороне обмоток и типу их ошиновки.

С подводом НН и ВН кабелей

Публикация вновь очерчивает их минимальный и максимальный параметр по размерам и тоннажу в зависимости от диапазона мощности

Таблица 2. ТСЗГЛ/ТСДЗГЛ с подводом кабелей на НН и ВН

Анализируя вторую параметрическую таблицу и сравнивая ее с первой становится понятно, что дополнительный конструктив в виде защитного кожуха вносит свои коррективы в размеры оборудования преобразования в сторону увеличения, как его рабочей массы, так и габаритных размеров.

С шинными выводами НН на крыше

Еще один вариант стоит рассмотреть по техническим параметрам, когда подключение к контактным частям производится преимущественно шиной и только на НН сторону устройства

Таблица 3. ТСЗГЛ/ТСДЗГЛ с подводом шин НН на крыше

Внутри серий изделий изменение типа ошиновки, расположение вводов достаточно критично влияет на размеры и массу оборудования.

С выводами НН и ВН на крыше

Последняя публикация технических параметров для трансформаторов сухого типа и защитным кожухом, где расположение контактных частей происходит на крыше кожуха обеих обмоток и имеется возможность подключения, как кабеля, так и шины к ним в Табл. 4.

Таблица 4 ТСЗГЛ/ТСДЗГЛ С выводами НН и ВН на крыше

Некая схожесть есть с ранее опубликованными типами устройств без защитных кожухов, но в градации мощности по размерам идут сильные разночтения, отсюда размерная и весовая таблица опубликована по ним дополнительно.

ТСЗГЛ11, ТСДЗГЛ11

Устройства с параметром бокового смещения выводов на кожухе обладают отдельными геометрическими критериями и параметрами массы.

Таблица 5. ТСЗГЛ11/ТСДЗГЛ11 Данные по размерам оборудования с боковым смещением вводов

Несмотря на боковое расположение контактов их конструктивное исполнение схоже с предыдущей серией трансформаторов.

ТСЗГЛФ11, ТСДЗГЛФ11

Наличие фланца на месте бокового расположения контактов обмоток на защитном кожухе не внесло отличий ни в вес, ни в размеры трансформаторов напряжения. Фланцевые устройства имеют такие же значения, как в Табл. 5. Повторная публикация одинаковой таблицы размеров и веса для них в этой статье будет излишней.

Технические характеристики

• Номинальная мощность – определяет объем перерабатываемой электроэнергии для сухого трансформатора.
• Номинальное напряжение – показывает значение уровня напряжения, которое может подаваться на каждую из обмоток высокого, среднего и низкого потенциала.
• Перегрузочный коэффициент – показывает, на какую величину рабочая нагрузка может превышать значение номинального тока.

• Коэффициенты потерь холостого хода и короткого замыкания.
• Степень пыле- влагоустойчивости и климатического исполнения – определяет внешние условия, при которых допускается эксплуатировать агрегат и сохраняется прочность изоляции.
• Габаритные размеры и масса сухого трансформатора.
• Уровень шума.

Для увеличения таблица с характеристиками нажмите на неё:

Схемы подключения температурного реле

Система контроля температуры сухих преобразователей напряжения на всех трех фазах и в нескольких точках сердечника реализована автоматическим образом на базе подключения теплового реле типа РТ 100, соединённого посредством температурных датчиков с точками замера температуры действующего оборудования.

Тепловое реле располагается на корпусе энерго установки в удобном для обслуживания и снятия показателей месте корпуса на универсальную DIN-рейку.

Схема подключения к трансформатору контактных частей теплового релейного контроля приводится ниже.

Рисунок 5. Тепловое реле РТ 100

Лимит максимальных и минимальных порогов срабатывания на сигнализацию аварии или режима отключения силового устройства допускается устанавливать силами обслуживающего персонала, но он не должен превышать допустимых значений в 140-1500 С для стандартно класса стойкости изоляции и выше для более усиленных. В Табл. 6 эти характеристики расписаны по каждому классу в деталях.

Реле подключается к питанию через модульную дифференциальную защиту, а также связана своими контактами с катушками питания вентиляторов охлаждения определенных участков оборудования сухого типа, при срабатывании РТ 100 которые начинают принудительный обдув этих областей устройства.

Допустимые перегрузки

Сухие трансформаторы силового типа делятся в зависимости от класса нагрева стойкости изоляции согласно созданным стандартам. Исходя из них существует параметрическая таблица допусков по температурным перегрузкам силовых устройств.

Таблица 6. Допустимые перегрузки трансформаторов сухого типа

Таким образом, если сухие трансформаторы выбираются в климатической зоне с повышенным температурным балансом на длительную эксплуатацию – стоит обязательная необходимость их выбора с классом нагрева стойкости изоляции не менее «H», исходя из приведенных значений выше.

Как устроить вентиляцию в отсеках

Для оптимального создания и проведения естественного воздушного охлаждения силового трансформирующего агрегата электроэнергии необходимо в отсеках, где планируется его постоянная установка и подключение, создание правильной схемы приточно-вытяжной вентиляции.

Некоторые рекомендации по их создании в короткой схеме и с небольшим описанием приводятся ниже.

Рисунок 6. Создание вентиляции для сухих трансформаторов в зоне их эксплуатации

Расчет выбора отверстий приточного и вытяжного отверстиях, обозначенных на Рис. 6 S1/S2 производится по специальным расчетным формулам и зависят от нескольких параметров силового преобразователя, а так же от размеров самого отсека в котором происходит установка. Данные расчеты лучше доверить или компьютеризированным сервисам просчета технических параметров для оптимальной работы трансформаторов или отнести на счет проектных бюро, которые проектируют будущую электроустановку или ее часть.

Область применения

Рис. 7. Практическое применение сухих трансформаторов
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.