Эффективность масляных и сухих трансформаторов. Кто лучше?

01.02.2016

Эффективность масляных и сухих трансформаторов. Кто лучше?

Ежемесячно, с определенной периодичностью к нам на электронную почту поступают уведомления с социальных сетей, с подписок на информационные порталы о преимуществе одних трансформаторов над другими. И как всегда правда где-то по середине.

Мы решили разобраться, корректно ли рассуждать о преимуществе какого-то определенного типа трансформаторов в принципе, или все-таки определим в каждом конкретном случае где и какой трансформатор использовать. С этой целью мы решили выпустить цикл статей посвященных конкретному применению трансформаторов разного типа из случаев реальной жизни.

Чтобы разобраться в данном вопросе немного вернемся в историю трансформаторостроения, в 1831 год, когда Майкл Фарадей показал необходимость прохождение тока через магнитное поле проводника для получения переменного поля. Его исследования показали, что переменное поле можно получить и при прохождении переменного тока в проводнике. Такое взаимодействие между электрическими и магнитными силами в научных кругах получило название - электромагнитная индукция.

Спустя, примерно, 50 лет появился первый трансформатор, работающий от переменного тока и для работы которого требовались батареи. В 1885 году Уильям Стэнли реализовал свою идею применить трансформатор для решения задачи передачи электроэнергии. Был создан трансформатор с сердечником замкнутой формы с параллельной схемой соединения обмоток. В трансформаторе обмотка из витков провода, подключенная к источнику питания и порождающая магнитное поле, называется первичной. Другая обмотка, в которой под действием этого поля возникает электродвижущая сила (ЭДС), называется вторичной. Индукция между первичной и вторичной обмоткой взаимна, то есть ток, протекающий во вторичной обмотке, индуцирует ЭДС в первичной точно так же, как первичная обмотка индуцирует ЭДС во вторичной. Более того, поскольку витки первичной обмотки охватывают собственные силовые линии, в них самих возникает ЭДС. Это явление, называемое самоиндукцией, наблюдается также и во вторичной обмотке. На явлении взаимной индукции и самоиндукции основано действие трансформатора. Чуть позже появились первые маслонаполненные трансформаторы.

Вся эта информация нам дает понимание, что спустя почти полтора века сам принцип работы трансформатора не претерпел сильных изменений, хотя нужно признать - менялись и улучшались отдельные детали трансформаторов: трансформаторная сталь, диэлектрик, конструкция бака и комплектующие детали, материал обмоток и методы намотки.

Перейдем к самому интересному. Перечислим, какими особенностями обладают оба типа трансформаторов.

Трансформатор типа ТМ/ТМГ/ТМГФ:

Масляные трансформаторы ТМГ 630 картинка Трансформаторы ТМГ 630 (Кентау) Масляный трансформатор ТМГ(2)-1600 кВА картинка Трансформаторы ТМГ 1600 кВА (Общество с ограниченной ответственностью «Тольяттинский Трансформатор»)

• установка на подстанциях 6-35 кВ, в качестве преобразующего устройства высокого напряжения на низкое и наоборот;
• достаточно экономичное решение в краткосрочной перспективе;
• после прекращения производства софтолового масла в трансформаторах типа ТМ, они стали безопаснее, экологичнее, но не от возгорания и взрывов (ряд производителей решили данную задачу - выпустив герметичные баки, которые замечательно справляются с протечкой трансформаторного масла - АО "Кентауский трансформаторный завод", ЗАО ГК "Электрощит-"ТМ Самара");
• требуется специальное обслуживание и мониторинг, что связано с дополнительными затратами в долгосрочной перспективе;
• неприхотливы к погодным и внешним воздействиям;
• энергетикам привычно работать с масляными трансформаторы, так как более пожилому поколению энергетиков привычнее работать с конкретным видом оборудования, к которому они привыкли, чем переходить на новое из-за страха и больших рисков или от отсутствия опыта работы с ними;
• большая часть трансформаторов масляного типа имеет аттестацию в Россетях и давнюю традицию их применения;
• за счет теплопроводности масла предотвращаются межвитковые и межслойные замыкания;
• отсутствие возникновение микротрещин в обмотках трансформатора, в отличии от трансформаторов с литой изоляцией, так как технология их производства не допускает образования воздушных пузырьков в жидкости, а при заполнении контейнеров масляной жидкостью методом вакуумного давления, удаётся предотвратить возникновение тлеющего заряда и его перегрев токосъемного контакта может вызвать разрушение керамического изолятора или разгерметизацию масляного бака и последующий выход оборудования из строя;
• сложная доставка оборудования требующая специальной станции для перевозки масла;
• наличие высоковольтных трансформаторов 6300, 10000, 16000, 25000, 40000 кВА и выше на напряжение до 375 кВ и выше.

Трансформаторы типа ТСЛ, ТСЗ, ТСН: Трансформатор сухого типа картинка Трансформатор ТСЛ 250 кВА

• установка на подстанциях 6-35 кВ, в качестве преобразующего устройства высокого напряжения на низкое и наоборот;
• трансформаторы сухого типа могут устанавливаться в непосредственной близости от места эксплуатации, достаточно поставить ограждение и системы вентиляции и мониторинга;
• безопасны: взрывобезопасны, нет жидкого диэлектрика и элегаза, который может привезти к возгоранию и или взрыву, экологичны;
• неприхотливы в уходе, экономичны в долгосрочной перспективе, достаточно вести мониторинг за основными значениями работы трансформатора и его состояния: температура обмоток, датчики на короткое замыкание и потери холостого хода;
• высокая стоимость по сравнению с масляным типом трансформатора того же номинала мощности и напряжения;
• чувствительны к внешним условиям окружающей среды: температура, климат (сухой, влажный), уровень запыленности, сейсмическое воздействие;
• отсутствуют модели на высокое напряжение свыше 35 кВ;
• отсутствуют модели на высокие мощности, свыше 4000 кВА;
• возможное образование микротрещин в обмотке трансформатора, что может привести к его возгоранию и выходу из строя;

Итоги:

Как таковых побежденных или проигравших нет, так как у каждого типа трансформатора есть свои плюсы и минусы, то и абсолютных преимуществ одного трансформатора над другим тоже нет. Нельзя, например, сказать, что нужно применять только масляные, и что нам не нужны сухие трансформаторы, так как они дорогие и очень чувствительны к внешней среде. Также, как нельзя сказать, что масляные трансформаторы это отживший век и их применение опасно. Нужно понимать опасность есть всегда, и при использовании сухого трансформатора, и при эксплуатации масляного.

В первую очередь, при покупке трансформатора, нужно исходить из экономической и технической необходимости и возможности. Например, если Вам нужно экономичное решение, то масляный трансформатор, прекрасно зарекомендовавший себя в работе в условиях крайнего севера, где большая часть года температура не превышает -15 -25 С градусов по Цельсию, а также в условиях постоянно меняющейся температуры станет идеальным решением в соотношении цена - качество. С другой стороны, если Вам нужно установить подстанцию в непосредственной близости от людей (бизнес-центры, жилые дома), где условия окружающей среды позволяют использовать трансформаторы сухого типа, то лучше решения Вам не найти.

При выборе трансформаторов масляного или сухого типа всегда читайте ПЭУ (или скачать), ГОСТы и СНИПы и рекомендации заводов изготовителей.

Не стоит лезть с лопатой и вилами на трансформатор, иначе останется только подошва и черенок от лопаты.

Продолжение следует....

Источники: личный опыт, мнение экспертов, открытые источники сети Интернет.

Автор: Свободин Анатолий.