Инновации в трансформаторостроении

Трансформаторы – один из наиболее конкурентных сегментов рынка электротехники.  Борьба за потребителя заставляет производителей постоянно совершенствовать серийную продукцию. За последний год на рынке появился целый ряд трансформаторов с улучшенными характеристиками.

Электрозавод

ОАО «ПК ХК Электрозавод» выпустил автотрансформатор 500 кВ нового поколения АОДЦТН-167000/500/220 (рис. 1). Изготовлен по заказу ОАО «ФСК ЕЭС» для МЭС Юга.

По словам Никиты Сульдина, заместителя генерального директора ОАО «ПК ХК Электрозавод» по техническим вопросам, новый автотрансформатор, благодаря  применению электротехнических сталей с низкими удельными потерями и полного косого стыка в магнитопроводе, а также усовершенствованию конструкции главной изо¬ляции, характеризуется существенным снижением потерь холостого хода.

Помимо этого применен специальный транспонированный провод со склейкой элементарных проводников для всех обмоток, в том числе для обмотки ПО класса напряжения 500 кВ. Это обеспечило значительное увеличение электродинамической стойкости обмоток при коротком замыкании и уменьшение потерь короткого замыкания. Для обеспечения электрической прочности обмотки ПО и ОО выполняются с холостыми витками – такое решение широко используется передовыми иностранными фирмами.
Еще одна особенность – минимальные потери в элементах конструкции (менее 6% от потерь в обмотках – против 15-20% в автотрансформаторах старых серий) за счет использования современных методов расчета электромагнитных полей, оптимизации конструкции магнитных шунтов для локализации магнитного потока, отказа от стальных прессующих колец.

Принципиальное отличие автотрансформаторов нового поколения – в упрощении конструкции ярмовых балок, которые служат только для фиксации обмоток; в широком применении малоусадочного электрокартона, внедрении технологии стабилизации обмоток, прессовки обмоток изоляционным кольцом из ДСП вместо стальных колец. Эти решения уменьшают материалоёмкость и трудоёмкость изготовления активной части автотрансформатора, а также позволяют обеспечить заданные усилия запрессовки обмоток в течение всего срока службы автотрансформатора, т.е. не требуется проведение капитального ремонта с подпрессовкой обмоток через 12 лет, как это предусмотрено ГОСТ 11677 — 85.

В результате внедрения новых технических решений характеристики автотрансформатора АОДЦТН-167000/500/220 значительно превосходят характеристики по ГОСТ 17544 — 85. По сравнению с ГОСТ 17544 — 85 потери холостого хода снижены на 31 кВт (на 34%), потери короткого замыкания – на 68,5 кВт (на 21,7%), уровень звуковой мощности – ниже на 10 дБА. Полная масса снижена на 7 т (на 5,3%).

Свердловский завод трансформаторов тока

Одна из последних разработок – трансформаторы ТВ-35-IX,  ТВ-110-IX (рис. 2) и ТВ-220-IX  для установки на высоковольтные вводы (35, 110 и 220 кВ) с внешней стороны.

«Замена измерительных трансформаторов тока на объектах электроэнергетики, как правило, связана с совершенствованием релейной защиты и внедрением АИИС КУЭ. Но замена любого элемента системы класса напряжения 35 кВ и выше влечет за собой значительные капиталовложения. И чем выше класс напряжения, тем больше затрат. Принципиально новое решение проблемы –трансформаторы ТВ-35-IX,  ТВ-110-IX и ТВ-220-IX, –  говорит ведущий специалист отдела маркетинга ОАО «Свердловский завод трансформаторов тока» Александр Смирнов.

Тороидальные трансформаторы устанавливают внутри высоковольтных вводов выключателей и силовых трансформаторов. Трансформаторы ТВ старой конструкции предназначались, в основном, для целей релейной защиты, но потребность в коммерческом учете значительно расширила их номенклатурный ряд. Замена ТВ – процесс довольно трудоемкий, поскольку предполагает демонтаж ввода. ТВ новой серии дает ряд преимуществ:
1. Трансформатор может служить заменой опорному трансформатору тока, будучи при этом значительно дешевле и не занимая дополнительного места на территории подстанции.
2. ТВ-110-IX не требует демонтажа ввода, его установка не ограничивается климатическими условиями.
3. Конструкция позволяет решить проблемы как с внедрением коммерческого учета так и с релейной защитой, поскольку трансформатор имеет классы точности 0,5S; 0,2S или 10Р.

Тольяттинский трансформатор

Менее года назад начато серийное производство распределительных трансформаторов (ТМГ) мощностью 100?1600 кВА напряжением 6-10 кВ (рис. 2).

Одна из основных инноваций, внедренных на новом производстве, применение овальных обмоток из медной и алюминиевой фольги. Это обеспечивает существенное снижение массогабаритных характеристик за счет плотности конструкции активной части трансформатора и уменьшения количества масла. Вторичная обмотка трансформатора выполняется из алюминиевой ленты, усиленной межслоевой изоляцией с запекаемым слоем эпоксидной смолы. При термообработке покрытие полимеризуется, склеивая смежные слои изоляции. Так образуется монолитная конструкция, значительно увеличивающая динамическую устойчивость обмоток трансформатора при коротких замыканиях.

Для термовакуумной сушки и заливки трансформатора применяется специальная установка Mayer (Германия) с новой технологией нагрева токами пониженной частоты. В качестве нагревателя используется собственная обмотка ВН трансформатора.

МЭТЗ им. В. И. Козлова

Новая продукция – энергосберегающие трансформаторы серии ТМГ-12 (рис. 3).

Сейчас трансформаторы ТМГ-12 выпускаются мощностью 630 и 1000 кВ•А. По заявлению завода-изготовителя, ТМГ-12 имеет самый низкий уровень потерь холостого хода и короткого замыкания из всех серийно выпускаемых в СНГ трансформаторов аналогичного назначения. Инновации: усовершенствованная методика расчёта, использование технологического оборудования и комплектующих ведущих мировых производителей.

Ввод нейтрали обмотки НН рассчитан на продолжительную работу с номинальным током, что соответствует последним требованиям МЭК и значительно повышает надёжность трансформаторов при несимметричных нагрузках. Герметичное исполнение в сочетании с глубокой предварительной дегазацией трансформаторного масла и его заливкой под глубоким вакуумом обеспечивает высокую электрическую прочность главной и продольной изоляции.

Электрощит-ТМ Самара

В производстве трансформаторов серий ТМГ и ТМ применяется ряд новейших технологий: шихтовка магнитопроводов пятиступенчатым методом STEP-LAP, заливка масла под вакуумом, изготовление обмоток из медной и алюминиевой ленты с охладительными каналами и межслоевой изоляцией компании KREMPEL; гофрированный бак с порошковым покрытием.
На предприятии подчеркивают, что «Электрощит-ТМ Самара» – единственный производитель трансформаторов, выполняющий 100%-й контроль изоляции на отсутствие частичных разрядов и контроль электрической прочности изоляции во время приемо-сдаточных испытаний трансформаторов.

Андрей Бояринцев