Группа "Трансформер" приступила к производству трансформаторов с магнитопроводом из аморфных сплавов

Как известно, аморфные сплавы - это материалы, имеющие случайную, некристаллическую структуру. Такая структура характерна, к примеру, для стекла. Потому первоначально аморфная сталь даже именовалась metglass - «металлическое стекло». В состав аморфного сплава входят переходные металлы (железо, кобальт и др.) и аморфообразующие элементы (бор, углерод, кремний и др.). Аморфная структура сплава получается только при очень высокой скорости охлаждения, достигающей сотен тысяч градусов в секунду. Магнитопроводы из аморфных сплавов имеют значительно меньшие удельные магнитные потери по сравнению с аналогами из электротехнической стали, обладают высокой магнитной проницаемостью и индукцией насыщения на высоких частотах.

Силовые трансформаторы с сердечником из аморфных сплавов долгое время в нашей стране считались оборудованием будущего. Теперь они стали настоящей реальностью. В июле 2012 г. Группа «Трансформер» приступила к производству опытных образцов распределительных силовых трансформаторов с сердечником из аморфной стали. Главной особенностью таких трансформаторов является их высокая энергоэффективность, достигаемая за счет значительного снижения потерь холостого хода.

С магнитопроводом из аморфных сплавов завод «Трансформер» планирует выпускать серию масляных герметичных трансформаторов мощностью 32-1000 кВА. Первые образцы предназначены для опытной эксплуатации в сетях холдинга МРСК. Мониторинг в полевых условиях позволит проверить достаточность примененных конструкторских и технологических решений и оценить степень стабильности основных параметров трансформаторов в процессе их эксплуатации.

Стоит отметить, что в ассортименте «Трансформер» есть целая группа сухих и масляных трансформаторов с пониженными потерями холостого хода и короткого замыкания.

Традиционные технологии, включая шихтовку магнитопровода методом step-lap, в свое время позволили снизить потери холостого хода (Р_хх) на 20-30%. Применение же аморфной стали дает возможность совершить настоящий технологический прорыв и снизить потери холостого хода еще на 75 %.

Несмотря на то что аморфная сталь производится уже несколько десятилетий, в том числе в нашей стране, выпуск силовых трансформаторов с применением этого материала долгое время сдерживался рядом экономических и технологических факторов - дороговизной аморфной стали и недостаточной для силовых трансформаторов шириной аморфной ленты российских производителей. В связи с этим до недавнего времени в нашей стране аморфная лента находила применение лишь в измерительных трансформаторах, для которых ширина до 80 мм является достаточной. Развитие технологий позволило зарубежным производителям освоить выпуск ленты шириной до 220 мм, благодаря чему стало возможно использование этого материала и в распределительных трансформаторах.

Трансформаторы с сердечником из аморфной стали изготавливаются в США уже на протяжении 30 лет, в Индии - 15 лет, в Китае - около 10 лет. На ранних этапах такие трансформаторы являлись весьма дорогостоящим оборудованием из-за высокой стоимости аморфной стали - порядка 50 долл. США за килограмм.

В настоящее время зарубежные производители реализуют аморфную сталь уже по цене порядка 3 долл. США за килограмм, что делает применение этого материала в силовых трансформаторах экономически оправданным.

Единственное ограничение, которое сегодня остается перед российскими производителями, - необходимость значительного изменения технологической цепочки производства трансформаторов и приобретения специального оборудования для их изготовления: аморфная лента является более хрупкой по сравнению с обычной элекротехнической сталью, толщина ленты не превышает 20-25 мкм.

В компании «Трансформер» работы по внедрению аморфных трансформаторов в производство ведутся в рамках НИОКР с 2010 г. Специалистами предприятия были проработаны различные технологические и конструкторские решения, позволяющие на базе имеющихся мощностей создать линии по изготовлению магнитопроводов из аморфных сталей и сборке активной части трансформаторов.

Как отмечают специалисты компании, в серийное производство трансформаторы нового типа целесообразно запускать после получения результатов опытной эксплуатации.

Применение аморфного сердечника предполагает изменение формы обмоток и общей конструкции активной части. А это требует изучения связанных с этим особенностей работы трансформатора и оценки стабильности его технических характеристик.

Оценивая экономическую целесообразность применения инновационных энергосберегающих трансформаторов, следует учесть, что в энергосистемах 25-30% технических потерь приходится именно на распределительные трансформаторы. При этом постоянную долю потерь в самом трансформаторе составляют потери холостого хода. Таким образом, аморфные трансформаторы дают возможность сберечь значительную долю электроэнергии, расходующейся вхолостую в прямом смысле этого слова. Опыт эксплуатации аморфных трансформаторов за рубежом показал, что увеличение стоимости силовых трансформаторов на 30-35 % окупается в течение 3-5 лет в зависимости от региональных тарифов на электроэнергию.

Что касается сухих трансформаторов с сердечником из аморфной ленты, то вопрос разработки технологии их производства требует дополнительного техническо-экономического обоснования, поскольку такое оборудование является более дорогостоящим и в существующих рыночных условиях может оказаться невостребованным.