Как выбрать хороший надежный трансформатор и от чего зависит качество электроснабжения
Насыщенность современных предприятий, офисов, даже квартир сложной электронной техникой уже не допускает ситуации, когда лампочки горят вполнакала или, еще того хуже, когда напряжение регулярно «прыгает».
Как обеспечить надежное электроснабжение объекта? Какие факторы необходимо проанализировать и учесть, приобретая то или иное трансформаторное оборудование для системы электроснабжения любого объекта?
Выбор типа и конструкции силового трансформатора
Что необходимо иметь в виду, оценивая правильность выбора проектировщиками конструкции и параметров силового трансформатора для электроснабжения предприятия или других объектов?
Сегодня проектировщики (приношу им заранее свои извинения за критику) сильно ангажированы, не стоит скрывать этого факта. Рыночная экономика диктует свои правила игры. Поэтому в проекты подстанций попадает не то оборудование, которое оптимально с точки зрения условий эксплуатации, а то, которое пролоббировано. А далее – заказчику либо нужно пересогласовывать проект, либо принимать его таким, как есть.
А ведь разные условия эксплуатации требуют различных конструктивных решений силового трансформатора! К сожалению, эти моменты чаще всего не принимаются во внимание. Это приводит к тому, что уже при монтаже трансформатор может получить повреждения, приводящие со временем к выходу из строя.
Приобретаемый трансформатор необходимо комплексно оценить по критериям: качество – цена трансформатора – последующие эксплуатационные расходы. В подавляющем большинстве случаев уважаемый заказчик или вообще забывает о третьем критерии, или, наоборот, придает ему гипертрофированное значение.
Забывая о последующих эксплуатационных расходах, часто из‑за низкой цены заказчики отдают предпочтение так называемым трансформаторам с хранения, или, проще говоря, бывшим в употреблении (потому что под видом трансформаторов с хранения продаются именно вышедшие ранее из строя и отремонтированные трансформаторы). И в результате получают ситуацию, с которой автору приходится сталкиваться регулярно. Так, в прошлом году, когда в нашей стране уже начинался кризис, один из заказчиков (регион указывать не буду), отклонив наше предложение о поставке трансформатора ТМ 1600 кВА, выбрал по соображениям дешевизны трансформатор с хранения. Через месяц раздался звонок: «Помогите, срочно нужен трансформатор! Тот, который мы приобрели, оказался неработоспособен». Комментарии излишни.
Чем отличаются трансформаторы с обычным баком от трансформаторов в гофробаке? Во-первых: гофробак – это следующий этап эволюции герметичного трансформатора с обычным баком. Когда стало возможно изготовление гофрированной тонкостенной конструкции, которая бы компенсировала упругими деформациями тепловое расширение трансформаторного масла, это позволило сократить габариты трансформатора. Громоздкие радиаторы охлаждения уступили место компактной «гармошке». но в технике редко бывают однозначно выигрышные решения. При переходе к гофрированной тонкостенной конструкции ее механическая прочность уменьшилась.
Трансформаторы ТМ получили наибольшее распространение. Стенки баков таких трансформаторов изготовлены из стального листа толщиной от 2,5 до 4 миллиметров с ребрами жесткости, что обеспечивает высокую устойчивость оболочек изделий к деформациям. Изменение давления внутри бака компенсируется за счет сообщения с окружающей средой через расширитель. Для очистки и осушения воздуха, поступающего в трансформатор при температурных колебаниях, расширитель снабжен масляным затвором с воздухоосушителем.
Трансформаторы типа ТМ (с расширителями) требуют дополнительных испытаний трансформаторного масла в процессе хранения, ввода в эксплуатацию, эксплуатации, текущих и капитальных ремонтов, а также систематических осмотров для определения степени увлажнения сорбента воздухоосушителя. При насыщении сорбента влагой требуется его замена. Суммарные расходы на выполнение всех вышеизложенных работ в течение срока эксплуатации трансформаторов типа ТМ достигают от 40 до 63 процентов полной стоимости трансформатора (в зависимости от его мощности).
Трансформаторы силовые масляные типа ТМГ в обычном баке изготавливаются в герметичном исполнении, их внутренний объем не связан с внешней средой и изменение давления внутри бака компенсируется благодаря воздушной или азотной «подушке», предусмотренной в верхней части бака трансформатора. Изоляция внутреннего объема бака трансформатора от окружающей среды значительно улучшает условия работы масла, исключает его увлажнение, окисление и шламо-образование.
Если все‑таки необходим тип ТМГ, то необходимо оценить возможность использования ТМГ в гофробаке (жесткие требования к массогабаритным параметрам, комфортные условия в плане возможных случайных механических воздействий). Так, к примеру, в условиях нефтеразработок или в условиях карьеров целесообразно применять трансформаторы в обычных баках.
Масляный или сухой?
В последнее время складывается представление о безусловных преимуществах сухих силовых трансформаторов перед масляными. Но так ли это? Преимущество масляных трансформаторов – защищенность обмоток трансформатора от внешних воздействий, что повышает надежность работы и уменьшает потребность в эксплуатационном надзоре. Кроме того, благоприятным фактором является невысокое реактивное сопротивление трансформатора с масляной изоляцией по сравнению с трансформаторов с воздушной изоляцией. У герметичных масляных трансформаторов типа ТМГ полностью отсутствует контакт масла с окружающей средой, что исключает увлажнение, окисление и шламообразование масла. Не требуется профилактических, текущих и капитальных ремонтов в течение всего срока эксплуатации.
Известно, что значительная доля повреждений распределительных трансформаторов случается из‑за ослабления шинных соединений на выводных наружных контактах НН и независимо от того, сухой трансформатор или масляный, эти контакты требуют внимания и ухода. На масляном трансформаторе перегрев контакта вызовет разрушение изолятора или разгерметизацию уплотнения, в любом случае ремонт такого повреждения не представляет особой проблемы. На сухом трансформаторе при этом виде повреждения, из‑за менее эффективного охлаждения зоны перегрева и интенсивной передачи тепла по проводнику в обмотку, происходит разрушение литой изоляции в зоне выводов из обмотки, что наверняка приведет к необходимости замены блока обмоток на поврежденной фазе.
В сухих трансформаторах существует различие коэффициентов теплового объемного расширения материалов проводника и литой изоляции, в связи с чем блоки обмоток сухих трансформаторов в процессе эксплуатации подвержены микроразрушениям, а это приводит к появлению частичных разрядов. Микротрещина создает пограничное соприкосновение двух различных ди-электрических сред, вследствие чего в этой зоне возникает повышенная напряженность электрического поля, что неизбежно вызывает непрерывный, как бы тлеющий, пробой внутри микротрещины. В этой точке постепенно происходит обугливание изоляции, перерастающее впоследствии в межвитковое или межслоевое короткое замыкание и приводящее к выгоранию обмотки. Процесс может развиваться неделями, даже месяцами, но практически остается незаметным, вплоть до момента аварии. Частичные разряды могут быть выявлены только специальными приборами.
Собственно говоря, и сама проблема контроля отсутствия частичных разрядов в распределительных трансформаторах возникла в связи с появлением именно сухих трансформаторов. В масляных трансформаторах частичные разряды теоретически могут возникнуть при наличии микропузырьков воздуха где‑либо в бумажно-масляной изоляции, но благодаря технологии вакуумирования при подготовке и заливке масла масляные трансформаторы этому виду повреждения не подвержены.
Таким образом, в каждом конкретном случае необходимо учитывать реальные условия эксплуатации оборудования.
Производители, поставщики, строители
На заводе-производителе должно быть обеспечено выполнение двух непременных условий. Во-первых, это высокое качество проектирования конструкции трансформаторов, которое предполагает использование при проектировании трансформатора всех известных конструктивных решений (выбор стыка магнитной системы, выбор главной и продольной изоляции, выбор системы охлаждения от различных радиаторов до гофры) и использование проверенных расчетных методик. Во-вторых, исключение из процесса проектирования подхода «если нельзя, но очень хочется, то можно».
Важен и высокий технологический уровень производства трансформаторов. Любую конструкцию можно «угробить», если не поддерживать заданный технологический уровень. Необходимо повышать технологию производства и внедрять новые методы испытаний, как окончательных, так и межоперационных.
Что касается поставщиков, то если вы обращаетесь с заказом к авторизованному сертифицированному поставщику, то можете быть уверены в приобретении качественного и надежного оборудования.
Если раньше, при СССР, организации монтажа и эксплуатации обладали квалифицированными кадрами, то сегодня во многих организациях слабо разбираются в этих работах. Поэтому, выбирая организацию для монтажа приобретенного трансформатора, обратите внимание и на наличие соответствующей лицензии, и на референц-лист произведенных работ.
Эксплуатирующая организация
От профессионализма эксплуатирующей организации зависит как корректность техзадания, выдаваемого проектной организации, так и долговечность приобретенного трансформатора. Когда заказчик (то есть эксплуатирующая организация!) предъявляет требование по сечению нулевого отвода (сечения фазных и нуля одинаковые), то можно предположить, что возможное отгорание нулевого отвода будет связано именно с «эксплуатационниками», поскольку ГОСТ на трансформаторы оговаривает: нулевой проводник должен рассчитываться на токи 25 процентов от номинального для У/Ун-0 и 75 процентов для Д/Ун-11.
Рассматривая претензии по сгоревшим трансформаторам, где хранение и монтаж в норме, при получении схемы электроснабжения (где работал трансформатор) выясняется, что причиной его повреждения стало повреждение компрессора, который работал в этой схеме.
Выбор и приобретение качественного силового трансформатора – выполнимая задача даже для заказчика, который не является специалистом в трансформаторном оборудовании, но при учете всех факторов и соблюдении необходимых условий.
К. т. н. Юрий САВИНЦЕВ, генеральный директор ООО «Корпорация «Русский трансформатор»
