Информационный портал  "TRANSFORMаторы"

О перспективе создания сухих трансформаторов 110 кВ
 

О перспективе создания сухих трансформаторов 110 кВ

Гусев С.И., Зенова В.П., Ларин В.С., Матвеев Д.А.

 

 
В статье изложены основные предпосылки к повышению класса напряжения сухих трансформаторов, рассмотрены передовые конструкции трансформаторов на на¬пряжение свыше 35 кВ, сформулированы технические требования к сухим транс¬форматорам класса напряжения 110

В статье изложены основные предпосылки к повышению класса напряжения сухих трансформаторов, рассмотрены передовые конструкции трансформаторов на на­пряжение свыше 35 кВ, сформулированы технические требования к сухим транс­форматорам класса напряжения 110 кВ. Отмечается необходимость снижения испытательных напряжений для таких трансформаторов.

В последнее время в мире намети­лась тенденция по ужесточению экологических требований и норм, предъявляемых к электрооборудо­ванию. При установке оборудования в густонаселенных районах и за­крытых помещениях экологические аспекты дополняются требования­ми пожарной безопасности, а также требованием к ограничению зани­маемой энергетическим оборудова­нием площади.

Кардинальное решение проблемы экологичности и пожаробезопасности силовых трансформаторов вы­сокого напряжения может быть до­стигнуто путем отказа от трансфор­маторного масла в пользу газовой изоляции (атмосферного воздуха, элегаза либо их комбинации) и при­менения сухих трансформаторов.

Согласно ГОСТ 16110 [1] сухим трансформатором называют транс­форматор, в котором основной изо­лирующей средой служит атмосфер­ный воздух или другой газ или твер­дый диэлектрик, а охлаждающей средой - атмосферный воздух. Та­ким образом, понятие «сухой транс­форматор» является собирательным и включает в себя трансформаторы с воздушной изоляцией, газонапол­ненные трансформаторы, в том чис­ле элегазовые, трансформаторы с литой изоляцией и др.

Применение газа с высокой элек­трической прочностью - элегаза обеспечивает возможность создания газонаполненных трансформато­ров высокого напряжения большой мощности. Так, компания Toshiba (Япония) в 2002 году представи­ла элегазовый автотрансформатор мощностью 400000 кВА класса на­пряжения 330 кВ. Однако элегаз и продукты его разложения нельзя назвать безопасными для экологии и обслуживающего персонала, что накладывает определенные ограни­чения на применение элегазового оборудования.

В трансформаторах с литой изо­ляцией основной изолирующей сре­дой и теплоносителем служит элек­троизоляционный компаунд. Это определяет худшие условия охлаж­дения активных частей, поэтому та­кие трансформаторы изготавливают на сравнительно малые мощности. Так, с литой изоляцией выполняют трансформаторы напряжения, мощ­ность которых, как правило, не пре­вышает сотен ватт.

Необходимо отметить, что нередко к трансформаторам с литой изоля­цией ошибочно относят воздушные трансформаторы с капсулирован- ными обмотками («литыми» обмот­ками), в которых функции основной изолирующей среды и теплоноси­теля выполняет главным образом воздух, а литая изоляция обмоток служит в первую очередь для защи­ты обмоток от увлажнения и загряз­нения.

В свете указанного выше, тре­бованиям экологической чистоты, взрыво- и пожаробезопасности наи­более полно соответствуют транс­форматоры с воздушной изоляцией. Вопросам повышения их класса на­пряжения посвящена данная статья.

Сухие трансформаторы с воздушной изоляцией далее для краткости име­нуются сухими трансформаторами.

Преимущества и недостатки сухих силовых трансформаторов

По сравнению с традиционными масляными трансформаторами сухие силовые трансформаторы обладают рядом очевидных преимуществ. Пе­речислим основные из них:

·        экологическая чистота - отсут­ствие жидкого диэлектрика (транс­форматорного масла) исключает угрозу загрязнения окружающей среды вследствие его утечки либо возгорания;

·        высокий уровень пожарной безо­пасности - ограниченная воспламеня­емость изоляции обмоток позволяет свести к минимуму эмиссию токсич­ных веществ и непрозрачного дыма и существенно сократить возможный ущерб при внутреннем повреждении трансформатора с возгоранием. Это, в свою очередь, позволяет разместить сухие трансформаторы максимально близко к потребителям, обеспечив тем самым передачу электроэнергии на повышенном напряжении и сни­жение потерь электроэнергии в сетях низкого напряжения;

·        более простой монтаж - не требу­ется дополнительных мер противо­пожарной безопасности в местах установки, отсутствует необходи­мость оборудования приямков для слива масла;

·        сниженные расходы на техниче­ское обслуживание и ремонты. Сухие трансформаторы можно отнести к категории оборудования, практи­чески не требующего технического обслуживания. Отсутствует необхо­димость периодической диагностики состояния, сушки и дегазации транс­форматорного масла. Значительно упрощается ремонт сухих трансфор­маторов, сопряженный с заменой обмоток и основной изоляции;

·        значительно более простая кон­струкция кожуха, при этом масса ко­жуха меньше массы бака масляного трансформатора, съемные стенки кожуха обеспечивают осмотр и про­ведение технического обслуживания в регламентируемые сроки. Возмож­ность выполнить на стенках кожуха съемные панели упрощает проведе­ние осмотров активной части (об­моток, магнитопровода, регулиро­вочных отпаек и прочих деталей) не только при плановых осмотрах, но и в случаях необходимости при реви­зиях за все время эксплуатации;

·        габаритные размеры сухого транс­форматора обеспечивают возмож­ность его установки в существую­щем отсеке масляного трансформа­тора (например, при реконструкции подстанции).

К относительным недостаткам сухих силовых трансформаторов по сравнению с масляными трансформаторами следует отнести следующие:

·        более высокая стоимость по срав­нению с масляными трансформато­рами, что связано с увеличением вложения активных материалов (об­моточного провода, электротехниче­ской стали) вследствие увеличения изоляционных расстояний в воздухе по сравнению с соответствующими расстояниями в масле и ухудшени­ем условий охлаждения обмоток:

·        несколько большие по отношению к масляным трансформаторам по­тери холостого хода, что связано с увеличением размеров магнитной системы вследствие сравнительно больших изоляционных расстояний.

 

Конструкции обмоток сухих трансформаторов

В настоящее время получили рас­пространение следующие конструк­ции обмоток сухих силовых транс­форматоров:

·        «открытые» обмотки. В зависи­мости от условий эксплуатации об­мотки выполняются из обмоточных проводов с высокотемпературной изоляцией (арамидная бумага «но- мекс», полиимидно-фторопластовые пленки и пр.). Отечественные произ­водители ОАО «Электрозавод», ЗАО «Энергомаш-Уралэлектротяжмаш», ООО «Электрофизика», ОАО «БирЗСТ» и другие выпускают трансформаторы с обмотками та­кого типа, в основном, на класс на­пряжения до 20 кВ включительно. Наибольшие значения номинальных напряжения и мощности выпускае­мых сухих трансформаторов со­ставляют 35 кВ и 16000 кВА (ЗАО «Энергомаш-Уралэлектротяжмаш»).

·        капсулированные обмотки. В ка­честве материалов для заливки под вакуумом могут использоваться эпоксидный компаунд, различного типа отвердители, пластификаторы, наполнители для улучшения тепло­отдачи и повышения электродина­мической стойкости, повышения пожаробезопасности трансформа­тора. На территории России целый ряд заводов выпускает трансфор­маторы с обмотками такого типа на классы напряжения до 35 кВ. мощ­ностью до 6300 кВА (ЗАО «Груп­па СВЭЛ», ЗАО «Энергомаш-Урал­электротяжмаш», ОАО «СЗТТ», ЗАО «Трансформер»,  ОАО «Электрощит» ТМ Самара» и другие).

Каждая из указанных конструкций обмоток имеет свои достоинства и недостачи. Так, «открытые» обмот­ки отличает простота изготовления, большая площадь поверхности и бо­лее интенсивное охлаждение обмо­ток, широкий диапазон рабочих тем­ператур. Капсулированные обмотки характеризует их защищенность от увлажнения и загрязнения, однако возможность растрескивания изоля­ции и опасность термоударов ограни­чивает нижнюю рабочую температу­ру, которая для данного типа обмоток составляет, как правило, не более - 40 °С Нижняя рабочая температура 60 °С может быть обеспечена путем применения армирующих материалов на основе стекловолокна и техноло­гии вакуумно-нагнетательной про­питки (например, трансформаторы с изоляцией «Транстерм» (монолит-2) производства ЗАО «Энергомаш-Уралэлектротяжмаш»).

Главную изоляцию обмоток су­хих силовых трансформаторов вы­полняют, как правило, воздушно-барьерной. Ввиду низкой электри­ческой прочности чистого воздуха, сухие трансформаторы, как пра­вило, изготавливают на неболь­шие классы напряжения (6-20 кВ). Среди отечественных заводов ЗАО «Энергомаш-Уралэлектротяжмаш» и ЗАО «Группа СВЭЛ» имеют опыт производства сухих трансформато­ров на класс напряжения 35 кВ.

За рубежом сухие трансформато­ры в основном производят на клас­сы напряжения до 36 кВ. Вместе с тем, имеются исключения, которые представляют особый интерес в све­те повышения класса напряжения сухих трансформаторов.

Заключение

1. Современные требования к эко­логичности и безопасности транс­форматоров наряду с появлением новых изоляционных материалов, обладающих высокой электрической прочностью и нагревостойкостью, обусловливают целесообразность создания сухих трансформаторов на напряжение 110 кВ.

2. Одним из определяющих усло­вий создания сухих трансформато­ров класса 110 кВ является необхо­димость пересмотра требований к электрической прочности изоляции и снижения испытательных напряжений с учетом использования ОПН для глубокого ограничения перена­пряжений.

3. Остальные технические тре­бования к сухим трансформаторам класса напряжения 110 кВ остаются неизменными, за исключением нор­мированных значений потерь холо­стого хода и короткого замыкания.

Литература

1. ГОСТ 16110-82. Трансформаторы силовые. Термины и определения.

2. Алексеев Б.А. Трансформаторы типа DryFormer с кабельной обмо­ткой - новая разработка компании ABB // Электро. 2003, № 2, с. 13-16.

3. J. Терреr, J.Smajic, R. Murillo et al. Dry-type transformers for the 72,5 kV voltage class // 21st Intenational Conference on Electricity Distribution CIRED. Frankfurt. 6-9 June, 2011.

4. R. Murillo, J. Терреr, C. Roy et al. Dry-type transformers for the sub- transmesKxi voltage level // CIGRE SC A2 & D1 joint colloquium 2011, Kyoto. Japan.

5. R. J. Smajic, J. Tepper, A. Nogues T. Steinmetz. Electromagnetic sinvJalions supporting the develop­ment of dry-type transformers for sub- transmission voltage levels // Доклад A2-208 на сессии СИГРЭ-2012.

6. IEC 60076-3 ed.2. Power trans­formers - Part 3: Insulation levels and dielectric tests. 2000.

7. IEC 60076-11 ed.1. Power trans­formers - Part 11: Dry-type transform­ers. 2004.

8. Лоханин А.К. Вопросы коорди­нации изоляции силовых трансфор­маторов со сниженным уровнем изо­ляции // Электричество, 2010, № 2, с. 21-27.

9. ГОСТ 1516.3-96. Электрообору­дование переменного тока на напря­жения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции. Издательство стандартов, 1998. 54 с.

10. ГОСТ Р 54827-2011 (МЭК 60076-11:2004) Трансформаторы су­хие. Общие технические условия.

11. ГОСТ 12965-85. Трансформа­торы силовые масляные общего на­значения классов напряжения 110 и 150 кВ. Технические условия.

12. ГОСТР 52719-2007. Трансфор­маторы силовые. Общие техниче­ские условия.

 

 

 
 
Полное содержание статьи Вы можете найти в первоисточнике
Источник:  ©  Гусев С.И., Зенова В.П., Ларин В.С., Матвеев Д.А.О перспективе создания сухих трансформаторов 110 кВ. ЭнергоЭксперт, №  5,  2012.– С.68-73.
Материал размещен на www.transform.ru: 29.01.2013 г.
 

 

Перейти в форум для обсуждения

  ©  TRANSFORMаторы 2004—2010


Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика ??????????? ????