Трансформатор сухой это что
Что такое сухой трансформатор и как он работает?
Для преобразования электрических величин при передаче и потреблении используется различное трансформаторное оборудование. Среди большого разнообразия данного типа электрических машин существуют модели с различным типом изоляции, количества фаз и охлаждения. Отдельным видом трансформаторного оборудования является сухой трансформатор, который постепенно вытесняет маслонаполненные агрегаты.
Что такое сухой трансформатор?
Понятие сухого трансформатора подразумевает, что пространство между обмотками и корпусом не заполнено жидким диэлектриком. Идея сухих преобразователей появилась относительно давно, однако их практическая реализация всячески тормозилась из-за отсутствия подходящих технических средств.
Поэтому на начальных этапах их изготавливали для внутренней установки в сухих помещениях, маломощных приборов с закрытым корпусом, лабораторных образцов и т.д. Но с появлением технологий и материалов, которые позволили не накапливать влагу из окружающего пространства, их сфера применения расширилась и на открытую часть электроустановок высоковольтного напряжения.
Конструкция и принцип работы
Конструкция сухого агрегата практически не отличается от классического масляного трансформатора.
Среди элементов силовых трансформатором с воздушным охлаждением выделяют:
Принцип действия заключается в подаче напряжения на первичную обмотку сухого трансформатора, после чего по ней начинает протекать электроток. От направленного движения заряженных частиц возникает электромагнитный поток, наводящий во вторичной обмотке ЭДС. Которая и обеспечивает разность потенциалов во вторичной обмотке и возможность для протекания тока при подключении номинальной нагрузки.
Всего существует три типа обмоток в сухих агрегатах – открытые, монолитные и литые. Из-за применения монолитных и литых обмоток трансформаторы этой серии значительно хуже отводят тепло, поэтому в них используются проводники большего сечения. А в ходе работы отвод тепловой энергии может потребовать принудительной подачи воздуха или большего пространства в корпусе, наличия дополнительных вентиляционных каналов для отвода воздушных масс.
Рис. 5. Система вентиляции трансформатора
Технические параметры
Перед установкой сухого трансформатора важно точно определить его технические характеристики, которые предоставят базовую информацию о пригодности агрегата для работы в тех или иных условиях.
Среди наиболее важных параметров выделяют:
Область применения
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.
Преимущества и недостатки
В сравнении с широко применяемыми маслонаполненными электрическими машинами, сухие трансформаторы обладают рядом преимуществ:
Но, наряду с преимуществами сухие трансформаторы обладают и некоторыми недостатками. Во-первых, такое оборудование будет иметь сравнительно большие габариты, которые увеличиваются пропорционально увеличению мощности трансформатора. Это обуславливается необходимостью обеспечить достаточную ширину воздушного зазора для охлаждения. Во-вторых, из-за применения литой изоляции при низких температурах или их перепадах возможно механическое напряжение в диэлектрике, что может привести к его локальному разрушению в трансформаторе.
Особенности сухого трансформатора
Трансформаторное оборудование используется в современной электротехнике для изменения электрических характеристик в процессе передачи и потребления энергии. Одна из разновидностей таких машин – трансформатор с сухой изоляцией. Сухим трансформатором называют электроустановку, конструктивное устройство которого исключает наличие жидкого диэлектрика между обмотками и корпусом.
Конструкция и принцип работы
Конструктивное устройство такого аппарата сходно с обычным масляным агрегатом. Трансформатор состоит из следующих основных узлов:
Принцип работы основан на выработке электрического тока во вторичной обмотке за счёт наведённой ЭДС на первичной катушке после подачи на неё напряжения, с преобразованием характеристик за счёт разницы количества витков на входе и выходе.
Особенности
Сухие трансформаторы отличаются по виду применяемых обмоток, которые бывают открытого, монолитного и литого типов. Использование двух последних разновидностей ограничено за счёт худшего отвода тепла. Из-за этого для таких катушек используется провод с большим сечением. А для охлаждения требуется увеличение зазоров между обмотками и корпусом, выполнение специальных окон для улучшения циркуляции воздуха и организация принудительного обдува.
Для трансформаторов сухой изоляции используют следующие системы охлаждения:
Воздушная система охлаждения с естественным отводом тепла для агрегатов большой мощности требует увеличения размеров корпуса, что ведёт к возрастанию массы и стоимости оборудования, что не всегда приемлемо.
Установка охлаждающих вентиляторов позволяет снизить цену и улучшить характеристики агрегата.
Технические характеристики
Для увеличения таблица с характеристиками нажмите на неё:
Преимущества и недостатки
По сравнению с масляными, сухие трансформаторы обладают следующими преимуществами:
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.
Область применения
Указанное оборудование повсеместно применяется в бытовой и производственной сфере. Сухие трансформаторы используются для преобразования электрической энергии на предприятиях в следующих областях:
В быту такие машины устанавливаются для подачи преобразованной энергии на жилые дома и общественные учреждения. Миниатюрные устройства применяются для подключения различного бытового оборудования.
Обзор цен
Стоимость указанного оборудования зависит от расценок производителя и характеристик мощности. Агрегаты мощностью от 10 до 2500 кВА стоят от 200 000 до 1 900 000 рублей.
Сухие трансформаторы получили широкое распространение в современном промышленном производстве и в бытовой сфере.
Заводы производители
Сухие трансформаторы
Сухие трансформаторы – это трансформаторы с воздушным охлаждением. Тепло от нагретых частей таких трансформаторов отводится благодаря естественным воздушным потокам. Для трансформаторов мощностью до 2500 кВт с напряжением обмоток высшего напряжения до 15 кВ такого естественного охлаждения вполне достаточно.
Свое применение такие трансформаторы находят в местах, где имеют место повышенные требования к безопасности людей и оборудования.
Мощные сухие трансформаторы применяются:
Обмотки низшего напряжения (НН) и обмотки высшего напряжения (ВН) трансформатора заключены в защитный кожух, и атмосферный воздух служит для них основной охлаждающей и изолирующей средой.
Если сравнивать с маслом, то воздух обладает значительно более слабыми изолирующими свойствами, поэтому и требования к изоляции обмоток сухих трансформаторов значительно выше.
Эти трансформаторы устанавливаются лишь в сухих закрытых помещениях (влажность не выше 80%), поскольку их обмотки увлажняются при соприкосновении с воздухом, и для снижения гигроскопичности обмотки дополнительно пропитываются специальными лаками.
Как и любые иные трансформаторы, сухой трансформатор может быть:
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:
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.
| Производственные мощности (России и СНГ) действующих заводов, производящих сухие силовые трансформаторы | Шт./год (ориентировочные данные) | Тип производимых сухих трансформаторов |
|---|---|---|
| ОАО «ХК «Электрозавод», г. Москва | 3000 | Литая изоляция воздушно-барьерная изоляция |
| УП «МЭТЗ им. В. И. Козлова», РБ, г. Минск | 4000 | Литая изоляция воздушно-барьерная изоляция |
| ООО «Электрофизика», г. С.-Петербург | 1000 | Воздушно-барьерная изоляция |
| Группа компаний «СВЭЛ», г. Екатеринбург | 1000 | Литая изоляция |
| АО «Кентауский трансформаторный завод», ГК, г. Кентау | 1000 | Литая изоляция воздушно-барьерная изоляция |
| ОАО «Укрэлектроаппарат», Украина, г. Хмельницкий | 500 | Литая изоляция воздушно-барьерная изоляция |
| ЗАО «Трансформер», г. Подольск | 1000 | Литая изоляция |
| ОАО «СЗТТ», г. Екатеринбург | 500 | Литая изоляция |
| ВСЕГО: | 12 000 |
Конструктивные особенности сухих трансформаторов
Сухие воздушные трансформаторы с литой изоляцией могут быть высоковольтными и низковольтными. Мощность этих устройств будет зависеть от типа вентиляции.
Сухие трансформаторы с естественным воздушным охлаждением могут иметь:
Трансформаторы типа СЗ закрывают защитным кожухом с отверстиями, а типа СГ— герметическим кожухом. Для повышения интенсивности охлаждения применяют обдув обмоток и магнитопровода потоком воздуха от вентилятора. Сухие трансформаторы с воздушным дутьем имеют условное обозначение СД.
Трансформаторы малой мощности выполняют, как правило, с охлаждением типа С
В некоторых случаях их помещают в корпус, залитый термореактивными компаундами на основе эпоксидных смол или других подобных материалов. Такие компаунды обладают высокими электроизоляционными и влагозащитными свойствами. После затвердевания они не расплавляются при повышенных температурах и обеспечивают надежную защиту трансформатора от механических и атмосферных воздействий.
Низковольтные преобразователи будут иметь естественную систему охлаждения.
Сухой трансформатор мощностью 320 кВ без кожуха
1 — вертикальные стяжные шпильки;
2 — обмотки ВН;
3 — фарфоровые подкладки для прессовки обмоток;
4— стальное прессующее кольцо;
5 — опорные изоляторы отводов ВН;
б — отводы ВН;
7 — фарфоровые подкладки для крепления отводов НН;
8 — доска зажимов ВН
Высоковольтные преобразователи мощность которых достигает 10 КВА имеют принудительное охлаждение.
Как видно на схеме здесь изображен сухой трансформатор без кожуха. В большинстве случаев, чтобы использовать эти устройства, вам не потребуется дополнительная изоляция. При необходимости спроектировать специальный кожух можно самостоятельно. Его мощность составляет 320 кВа. При необходимости вы можете прочесть про трансформатор ТМН.
Отводы воздушных сухих преобразователей обычно изготавливают из алюминиевых или медных проводников. Все зажимы будут выводиться на доску. Для отводов производитель использует опорные изоляторы, а для низковольтных трансформаторов производитель использует фарфоровые подкладки.
Еще к одному подвиду сухих трансформаторов можно отнести измерительные преобразователи. Это важное оборудование, которое используется для понижения цепей высокого напряжения.
По своей конструкции эти устройства также могут быть и однофазными. В зависимости от области эксплуатации их можно разделить на масляные, сухие или устройства, которые будут иметь литую изоляцию.
Сухие трансформаторы с литой изоляцией (VCC)
Благодаря влагозащищенности сухие трансформаторы с литой изоляцией (VCC) могут эксплуатироваться во влажном климате или в сильно загрязненной окружающей среде.
Это идеальный трансформатор для климата с влажностью более 95%.
Их использование допускается при температуре ниже 25°C. Для установки трансформаторов требуется небольшая площадь и минимальные установочные работы, не требуется специальных условий по соблюдению пожаробезопасности.
Сухие трансформаторы с литой изоляцией практически не требуется техническое обслуживание, сниженный нагрев обуславливает долгий срок службы.
Их можно устанавливать вблизи объекта электропотребления, тем самым уменьшив потери при прокладке кабеля. Это экологически чистые и безопасные трансформаторы, отсутствует риск утечки воспламеняющихся или загрязняющих веществ.
Высокая устойчивость к коротким замыканиям и перегрузкам.
Сухие трансформаторы с литой изоляцией могут работать в условиях сильной вибрации.
Видео: Трансформатор сухой принцип работы
Преимущества сухих трансформаторов перед масляными
Преимущества сухих трансформаторов
Пришло время рассмотреть многочисленные преимущества сухих трансформаторов.
Недостатками сухих трансформаторов являются:
1. Высокая стоимость
Масляные трансформаторы стоят значительно меньше сухих. Это связано с увеличением количества вложений активных материалов вследствие увеличения изоляционных расстояний в воздухе и ухудшением условий охлаждения обмоток.
По отношению к масляным трансформаторам, сухие имеют большие потери холостого хода. Это происходит из-за увеличения размеров магнитной системы вследствие больших изоляционных расстояний.
Основные критерии выбора
Приступая к выбору модели сухого трансформатора, вы должны обратить внимание на следующее:
Помимо этого, необходимо уделить внимание эксплуатационным качествам прибора:
Многие специалисты рекомендуют не экономить, и отдавать предпочтения проверенным фирмам производителям.
Обслуживание сухих трансформаторов
Как уже было сказано выше, сухие трансформаторы являются одними из самых простых в эксплуатации. Они практически не нуждаются в обслуживании.
Согласно всем нормам, уход за подобными приборами заключается в проверке работоспособности системы вентиляции, которую осуществляют один раз в 6 месяцев.
Не стоит забывать и о периодической очистке поверхности трансформатора от различных загрязнений и пыли. Частоту проведения очистки определяют в зависимости от степени загрязнения в помещении. Один раз в год выполняется внешний осмотр устройства, на предмет ослабления крепежа или иных повреждений.
Средний срок службы сухого трансформатора 15-25 лет. Это примерно на 5-10 лет меньше, чем у масляного трансформатора.
Но учтите, что масляный трансформатор прослужит дольше только при регулярной замене масла в баке. А в сухом трансформаторе нет охлаждающей жидкости. Поэтому выбор в пользу сухого трансформатора – это реальная экономия на обслуживании и безопасность для потребителей электроэнергии.
Видео: Сухие трансформаторы СВЭЛ
Читайте также:
2 комментария для “ Сухие трансформаторы ”
Остро стоит вопрос выбора силового трансформатора, сухой с литой изоляцией 1600 кВА 10/0,4кВ — 2 шт.
Сдаваться будет областным сетям.
Нужен иностранный, из того что смог найти сам, есть только trihal и tse, но ценник у них негуманный.
Кто может подсказать по аналогичным трансформаторам, может у кого нибудь есть опыт установки и эксплуатации качественного трансформатора по гуманной цене?
Из импортных трансформаторов на территории Российской Федерации чаще всего применяются следующие производители:
Trihal (Schneider Electric) — неплохие трансформаторы широко применяемые на территории России, изготавливаются во Франции, но стоимость у них в России запредельная. Возможно отчасти виноват Шнайдер. Имеют сертификат сейсмостойкости 9 баллов по шкале MSK64, но как показывает реальная практика испытаний данных трансформаторов и 7 баллов не держит. Кстати Шнейдер в свое время планировал открыть производство данных трансов в России, не думаю, что они получатся лучше оригинала.
aTSE (BEZ Transformatory) — хорошие трансформаторы, так же широко распространены в России, производятся в Словакии, помоему даже есть производство в России ( могу ошибаться) по качеству и характеристикам гораздо лучше Trihal, но стоимость этих трансформаторов тоже высокая, хоть и сравнительно ниже трансформаторов Trihal. Имеют сертификаты сейсмостойкости 9 баллов.
Zucchini (Legrand) — применяются на территории России, хоть и в меньших объемах. Производятся в Италии. По стоимости стандартная линейка трансформаторов которые продаются в России дешевле, чем Trihal и aTSE, но и качество данных трансформаторов далеко от идеала. У данного производителя есть хорошие серии трансформаторов green T и HE (high efficiency), но они значительно дороже, поэтому не пользуются популярностью.
SEA — неплохие трансформаторы применяются на территории России преимущественно в восточной части страны за Уралом и в Сибири. Трансформаторы производятся в Италии, стоимость трансформаторов высокая, хотя несколько лет назад, трансформаторы этого производителя стоили почти в два раза дешевле. С чем связано такое подорожание неизвестно.
IMEFY — хорошие трансформаторы в соотношении цена\качество. Трансформаторы применяются на территории России, бренд не так сильно расскручен как вышеперечисленные производители, но последнее время все больше встречается на объектах нашей страны. Трансформаторы обладают очень хорошими характеристиками при относительно не высокой цене. Производятся трансформаторы в Испании, но так же имеются производственные мощности дочерних предприятий в Португалии и Италии. В России доступны только испанские и итальянские трансформаторы. Насколько мне известно качество испанских трансформаторов выше, исходя из тонкостей производства и особенностей технологического процесса. Так же в ассортименте присутствуют дорогие линейки энергоэффективных трансформаторов, по информации с некоторых источников не имеющие аналогов в мире. Имеют сертификаты сейсмостойкости 9 баллов.
TMC (TMC Transformer) — хорошие трансформаторы. Применяются на территории России, несмотря на не расскрученность бренда. Завод находится в Италии имеет внушительные производственные мощности, так же имеются заводы в Испании, Израиле и Аргентине. Производтель поставляет обмотки и магнитопроводы для 20 предприятий по всему миру. Имеют сертификаты сейсмостойкости 9 баллов. Стоимость трансформаторов не высокая, но с недавних пор в продаже можно встретить очень много подделок, со всеми вытекающими последствиями. Если сможете приобрести настоящий итальянский трансформатор, он прослужит вам долго и за счет низких потерь съэкономит достаточно ваших средств.
Resibloc (ABB) — хорошие трансформаторы от известного бренда. Трансформаторы производятся в Германии. Оборудование данного производителя широко распространено в России. Стоимость трансформаторов высокая. Имеют сертификат сейсмостойкости 9 баллов.
GEAFOL (SIEMENS) — неплохие трансформаторы. Производятся в Венгрии. Имеют сертификаты MSK64 до 9 баллов. Стоимость трансформаторов такая же высокая, как и у предыдущего производителя.
TESAR (Sarel)- Трансформаторы производятся в Италии, применяются на территории России несмотря на не раскрученность бренда. Имеют не высокую стоимость в сравнении с конкурентами по списку, но и качество сборки стандартной линейки трансформаторов оставляет желать лучшего. Производитель производит и неплохие трансформаторы, но и ценник у данных трансформаторов перестает быть интресным.
Я постарался перечислить крупных зарубежных производителей трансформаторного оборудования, оборудование которых имеет соответствующие сертификаты, применяется на территории нашей страны и положительными образом зарекомендовало себя,исправной работой в «суровых российских сетях», а так же при покупке которого не возникнет проблем в гарантийном, пост гарантийном и сервисном обслуживании, благо у каждого из вышеперечисленных производителей есть свои официальные представители на территории России и стран СНГ.
Есть еще масса производителей, торговые марки которых зарегистрированы зарубежом, а сборка трансформаторов происходит в Московской области, таких производителей в расчет не берем, многие из них производят оборудование очень низкого качества, последствия использования данного оборудования могут быть самыми непредсказуемыми.
Так же существуют производители (иногда даже очень крупные), которые закупают комплектующие зарубежом, а сборку трансформаторов производят на территории России. За качество данного оборудования сказать ничего не могу, но у большинства напрочь отсутствует контроль качества и это не мешает им продавать. А в интернете масса историй о поставках неработающих трансформаторов.
Что касается отечественных производителей, а так же стран СНГ.
В зависимости от производителя стоимость трансформатора зачастую бывает +- равна стоимости импортного трансформатора, а в некоторых случаях и дороже (наверное сказывается политика импортозамещения). Нет… Конечно у некоторых производителей встречается и недорогая продукция, но здесь уже все очень сильно упирается в качество. Кто-то производит хорошие трансформаторы, кто-то не очень. Благо в наше время все отзывы можно найти в интернете.
МЭТЗ им. Козлова, СВЭЛ, Электрощит (Чехов), Электрощит (Самара), Трансформер (Подольск) — все эти производители +- равны между собой, большинство из них не так давно начали заниматься производством сухих трансформаторов. В сравнении с хорошими зарубежными трансформаторами, ценник на продукцию отечественных заводов сильно завышен в соотношении цена/качество. За эти же средства лучше присмотреться к TMC, IMEFY или Zucchini. Опыта в производстве сухих трансформаторов у этих производителей гораздо больше, многие из них производят сухие трансформатор более полувека и продукция отличается высоким качеством и энергоэффективностью.
В стране конечно есть и другие производители трансформаторного оборудования, но ввиду многих факторов таких как; повышенный процент брака выпускаемой продукции, опыт производства менее 5 лет, отсутствие должного выполнения гарантийных обязательств, маленькие производственные мощности, я не стал их здесь упоминать.