3Трансформаторы сухого типа

Силовой трансформатор является одними из главных элементов в электроэнергетике. Он предназначен для преобразования электроэнергии. Большую популярность получили трехфазные трансформаторы, потому что потери в них на 12-15% меньше чем в числе трех однофазных. До недавнего времени в электроэнергетике использовались исключительно силовые трансформаторы масляного типа. Однако за последние 40 лет в нижних и средних классах напряжений их начали активно теснить сухие трансформаторы, которые являются пожаро-экологически безопасными видами трансформаторов. В них для изоляции магнитный сердечник и обмотки не помещены в трансформаторное масло. Этим трансформаторы сухого вида существенно различаются от традиционно-выполненных пожаро- и экологически небезопасных маслонаполненных трансформаторов, которые нужно устанавливать в специально оборудованных помещениях с целью предотвращения возможности  возгорания масла и бумажно-масляной изоляции или же помещать их в отдельные боксы с выводом наружу. Ко всему этому, маслонаполненные трансформаторы  требуют постоянного технического обслуживания, что при эксплуатации сухих трансформаторов  не требуется. Это приводит к дополнительным затратам при обслуживании.

Силовые трансформаторы сухой конструкции имеют несколько существенных достоинств, основные из которых:

1. Надежность – обеспечивает высокую устойчивость к переменному и ударному напряжению, возможность работы трансформатора с большими перегрузками, высокая стойкость к повышенному загрязнению, влажности и температурным перепадам.

2. Экономичность – отсутствие необходимости иметь специализированные помещения для установки трансформатора.

3. Экологичность – отсутствие масла в трансформаторе  предотвращает возможность загрязнения окружающей среды в случае его утечки, отсутствие в трансформаторе едких и токсичных газов, небольшой уровень шума.

4. Стойкость к атмосферным воздействиям – способность сохранять работоспособность при высоких и низких температурах, высокой влажности воздуха, агрессивной среде атмосферы содержащей соли.

5. Производительность – возможность 50-ти процентного увеличения мощности трансформатора благодаря установке вентилятора для охлаждения трансформатора, несколько вариантов схем подключения.

6. Компактность – место занимаемое трансформатором минимальное, благодаря компактности исполнения сухих трансформаторов, вследствие этого можно использовать освободившееся пространство с максимальной выгодой.

7. Отсутствие необходимости в обслуживании – за счет конструктивной особенности трансформатора обслуживание сводится к визуальному осмотру.

8. Улучшенные характеристики – сухие трансформаторы имеют меньшие потери короткого замыкания, холостого хода, отличаются высокой стойкостью к короткому замыканию и продолжительным тепловым нагрузкам.

9. Технологичность – одинаковая технология исполнения с масляным трансформатором, большая доступность материалов для изготовления трансформатора.

Однофазные трансформаторы малой мощности сухого типа применялись в радиотехнике, автоматике, связи, сигнализации, и т.п.  достаточно давно. Еще в первой половине ХХ века, технология изготовления силовых однофазных и трехфазных сухих трансформаторов, использовавшихся  для преобразования электроэнергии в энергетике, была

разработана гораздо позже – в конце прошлого века. За 30 летний период развития технологий и наработок, мощность сухих трансформаторов была увеличена до 40 раз (с 0,5 до 20 МВА), напряжение работы – в два раза (с 20 до 35 кВ), выдерживаемые напряжения  - почти в три раза (с 80 до 220 кВ). Это помогло наладить серийный выпуск разных конструкций таких трансформаторов. По международному стандарту МЭК сухие трансформаторы  разделяют на следующие классы:

1. Герметичные -  трансформатор находится в вакуумном состоянии или же с избыточным давлением. Целость герметизации проверяют по показаниям мано-вакуумметра, для этого открывают кран, разобщающий мано-вакуумметр и расширительный бак трансформатора. В случае если герметичность трансформатора не повреждена, прибор должен показывать избыточное давление или вакуум, после этого в трансформаторе через специальный вентиль в верхней части расширительного бака убирают вакуум или снижают давление до ноля.

2. Помещённые в герметичный кожух -  конструкция трансформатора устроена так, что охлаждение магнитной системы и обмоток не происходит за счёт окружающего воздуха, но он имеет связь с ней.

3. Защищенные -  защитный кожух представляет собой металлическую коробку, защищающий трансформатор от дождя, конденсата и посторонних предметов. Он устроен таким образом, что окружающая среда может непосредственно охлаждать активную часть трансформатора.

4. Незащищенные -  у трансформатора отсутствует защитный короб, и активная часть трансформатора охлаждается окружающим воздухом.

Обратим внимание на то, что применение трансформаторов в электроустановках даёт возможность генерирования электроэнергии на заданном уровне напряжения, а для уменьшения потерь при передаче преобразовывать  в более высокое напряжение. При этом распределение

электроэнергии на большие расстояния от источника ее генерирования до

потребителей требует использования в сетях современного типа не менее 5- ти, 6-ти кратной трансформации напряжения, осуществляемой путем использования понижающих  и повышающих трансформаторов. Поэтому, из-за необходимости передачи энергии по разным радиальным направлениям между несколькими потребителями, требуется устанавливать намного большее количество отдельных трансформаторов. Но при этом максимальная мощность трансформаторов в энергосети на каждой следующей стадии трансформации с более низким напряжением выбирается обычно несколько большей, чем мощность предыдущей стадии более высокого напряжения. Исходя из этого общая мощность всех трансформаторов, установленных в электросетях, на данный момент превышает общую существующую мощность генераторов в несколько раз. Исходя из этого, важнейшими задачами в настоящий момент являются: повышение качества производимых силовых трансформаторов, применение прогрессивной технологии их производства, экономическая составляющая при выборе материалов, их изготовлении и достижение более низких потерь энергии при их эксплуатации. Хотя потери  большинства современных силовых трансформаторов составляют всего 1-2%, но при том, что появляется необходимость неоднократной трансформации электроэнергии и установки в связи с этим  в энергетических сетях трансформаторов общей мощностью превышающей в несколько раз мощность генераторов, общие потери электроэнергии приходящей на долю трансформаторов являются достаточно весомыми. Сравнивая с современными показателями, в середине 50-х годов ХХ века, потери составляли около 6% от выработанной электростанциями энергии, а в следующие годы, когда потери холостого хода были снижены до 50%, а потери короткого замыкания на 20-25%, общие потери трансформаторовнемного сократились. Еще большего снижения этих потерь можно добиться за счет широкого использования силовых трансформаторов сухого типа,

имеющих очень малые потери холостого хода и короткого замыкания.

Область использования трансформаторов сухого исполнения благодаря их многочисленным достоинствам, приведёнными в описании выше, достаточно широка. Несмотря на то, что они, обладая очень хорошими потребительскими свойствами, такими как удобство в эксплуатации, высокая надежность, безопасность, и т.д.,  по сравнению с масляными трансформаторами, цена их в 2,5-3 раза выше, чем на масляные. Такие трансформаторы широко применяют в системах передачи и распределения электроэнергии в жилых домах, общественных, административных зданиях, а также на различных объектах, в отношении которых предъявляются повышенные требования по части пожаро-безопасности, взрыво-защищенности, экологического контроля и низкого уровня шума. К объектам такого рода относятся, больницы, гостиницы, банки, офисные центры, высотные здания, метрополитен, наземный транспорт и другие места массового пребывания людей. Кроме этого, трансформаторы сухого типа, изготовленные по специальным заказам, применяют также для эксплуатации в особых условиях, в том числе для морского, арктического или тропического климата, а так же в районах с повышенной сейсмической активностью и т.д. Силовые трансформаторы сухого типа рассчитаны на эксплуатацию в течение 30-ти лет и более.