Силовые трансформаторы ТМГ

Силовые трансформаторы ТМГ: конструкция, характеристики и применение

Трансформатор ТМГ — это силовой трехфазный двухобмоточный трансформатор масляного типа с естественной циркуляцией масла и воздуха, герметичного исполнения. Аббревиатура расшифровывается следующим образом: Т — трансформатор, М — масляный, Г — герметичный. Данный тип трансформаторов предназначен для преобразования электрической энергии в сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц и является эволюционным развитием трансформаторов серии ТМ, от которых отличается принципиально иной системой компенсации изменения объема масла.

Конструктивные особенности трансформаторов ТМГ

Ключевое отличие ТМГ от трансформаторов с расширительным баком (ТМ) — полная герметичность бака и отсутствие контакта масла с атмосферным кислородом. Это достигается за счет специальной системы компенсации температурных расширений масла.

Активная часть: Состоит из магнитопровода и обмоток. Магнитопровод собирается из холоднокатаной рулонной электротехнической стали с ориентированной зернистой структурой, что минимизирует потери холостого хода. Обмотки НН (низкого напряжения) и ВН (высокого напряжения) выполняются из алюминиевой или медной проволоки/фольги, имеют цилиндрическую форму и располагаются концентрично на стержнях магнитопровода. Между обмотками и от обмоток до магнитопровода устанавливаются масляные каналы и изоляционные барьеры для эффективного охлаждения и обеспечения необходимой электрической прочности.

Бак трансформатора: Выполняется герметичным, сварным. В верхней части бака находится газовое пространство, заполненное сухим инертным газом (обычно азотом) или воздухом. Для компенсации изменения объема трансформаторного масла при колебаниях температуры используется один из двух основных методов:

• Гибкая гофрированная стенка (трансформаторы ТМГ с гофробаком): Одна или несколько стенок бака выполняются в виде гофрированных стальных панелей (гофр). При нагреве масла гофры растягиваются, увеличивая внутренний объем, при охлаждении — сжимаются. Это наиболее распространенная и визуально узнаваемая конструкция.
• Мембранный компенсатор (трансформаторы ТМГ с мембраной): В верхней части бака устанавливается эластичная сильфонная мембрана из стойкой к маслу резины. При расширении масла мембрана деформируется, компенсируя изменение объема.

Система охлаждения: Естественная масляно-воздушная (М). Тепло от обмоток и магнитопровода передается маслу. Нагретое масло, циркулируя естественным образом, отдает тепло стенкам бака, которые, в свою очередь, охлаждаются потоком воздуха от естественной конвекции или вентиляторов, устанавливаемых на радиаторах (для трансформаторов большей мощности). Для увеличения поверхности охлаждения бак оснащается навесными радиаторами, трубчатыми или пластинчатыми.

Технические характеристики и параметры

Трансформаторы ТМГ выпускаются на мощности от 25 кВА до 2500 кВА и более, на классы напряжения до 35 кВ включительно. Основные параметры регламентируются ГОСТ 52719-2007 и техническими условиями производителей.

Примерный ряд мощностей и потерь трансформаторов ТМГ 10/0,4 кВ

Мощность, кВА	Потери холостого хода (Pх), Вт	Потери короткого замыкания (Pк), Вт	Напряжение короткого замыкания (Uк), %
100	270 — 330	1970 — 2200	4.0 — 4.5
250	520 — 640	3650 — 4100
400	740 — 900	5500 — 6200
630	1000 — 1250	8100 — 9200
1000	1500 — 1800	11500 — 13500
1600	2200 — 2600	16500 — 19000

Напряжение: Номинальное напряжение обмотки ВН — 6, 10, 20, 35 кВ; обмотки НН — 0,4 кВ или другие значения в соответствии с заказом. Трансформаторы, как правило, допускают регулирование напряжения на стороне ВН под нагрузкой (РПН) или без нагрузки (ПБВ) в диапазоне ±2х2,5%.

Группа соединений обмоток: Наиболее распространенная группа — Y/Yн-0 (звезда/звезда с выведенной нейтралью) для трансформаторов 10(6)/0,4 кВ, что позволяет получать напряжение 380 В для силовой нагрузки и 220 В для однофазных потребителей.

Преимущества и недостатки трансформаторов ТМГ

Преимущества:

• Отсутствие контакта масла с воздухом: Исключается окисление масла и его увлажнение, что значительно замедляет старение изоляции, увеличивает межремонтный интервал и срок службы (до 25-30 лет и более).
• Отсутствие расширительного бака: Упрощается конструкция, снижается металлоемкость, уменьшаются габариты и масса.
• Минимальное техническое обслуживание: Не требуется регулярный контроль уровня масла, его доливка или очистка дыхательного клапана, так как эти элементы отсутствуют.
• Повышенная экологическая безопасность: Герметичный бак исключает утечки масла при опрокидывании или повреждении расширителя, снижает риск возгорания.
• Устойчивость к перепадам нагрузок: Надежная работа при значительных суточных и сезонных колебаниях температуры окружающей среды.

Недостатки:

• Чувствительность к перегреву: При серьезных внутренних повреждениях или значительных перегрузках давление в герметичном баке может резко возрасти, что требует установки аварийного клапана сброса давления.
• Сложность ремонта: В случае повреждения гофрированной стенки или мембраны требуется специализированный ремонт для восстановления герметичности.
• Более высокая начальная стоимость: По сравнению с классическими трансформаторами ТМ аналогичной мощности.
• Ограничение по мощности: Система охлаждения М (естественная масляно-воздушная) накладывает ограничения на максимальную единичную мощность, обычно до 2,5-4 МВА.

Область применения

Трансформаторы ТМГ нашли широкое применение в качестве понижающих трансформаторов для электроснабжения промышленных, гражданских и коммунальных объектов. Их устанавливают:

• В комплектных трансформаторных подстанциях (КТП) наружной и внутренней установки.
• В мачтовых подстанциях.
• В цеховых подстанциях промышленных предприятий.
• В сетях электроснабжения городов, поселков, сельскохозяйственных объектов.

Благодаря герметичности они оптимальны для установки в местах с повышенными требованиями к пожарной безопасности, в условиях запыленности, высокой влажности или агрессивной атмосферы, где контакт масла с воздухом нежелателен.

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Монтаж трансформатора ТМГ включает установку на фундамент, выверку по уровню, соединение шин или кабелей с выводами ВН и НН, заземление. Перед вводом в эксплуатацию обязательны:

• Визуальный осмотр на отсутствие повреждений, вмятин на гофрах.
• Контроль сопротивления изоляции обмоток (мегаомметром на 2500 В).
• Измерение коэффициента трансформации.
• Проверка группы соединений обмоток.
• Испытание повышенным напряжением промышленной частоты.

Эксплуатационное обслуживание сводится к периодическому внешнему осмотру для контроля состояния окраски, чистоты поверхности, отсутствия потеков масла, контроля температуры по встроенному термометру или тепловизионной съемке. Регламентные испытания (измерение сопротивления изоляции, тангенса угла диэлектрических потерь масла, химический анализ масла) проводятся в сроки, установленные ПТЭЭП.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем трансформатор ТМГ принципиально отличается от ТМ?

Основное отличие — в системе компенсации объема масла. ТМ имеет открытый расширительный бак, сообщающийся с атмосферой через дыхательный клапан (силикагелевый осушитель). ТМГ — полностью герметичен, изменение объема масла компенсируется деформацией гофрированных стенок бака или мембраны, что исключает контакт масла с кислородом и влагой воздуха.

Каков реальный срок службы трансформатора ТМГ?

Номинальный срок службы, заявленный производителями, составляет 25 лет. Однако при соблюдении условий эксплуатации (нормативные нагрузки, отсутствие коротких замыканий, своевременное обслуживание) фактический ресурс может превышать 30 лет. Ключевым ограничивающим фактором является старение бумажно-масляной изоляции, которое в герметичных трансформаторах происходит медленнее.

Что делать, если на трансформаторе ТМГ помялся гофр?

Незначительные вмятины на гофрированной стенке, не приводящие к разгерметизации (отсутствие течи масла), обычно не влияют на работоспособность. Однако необходимо усилить наблюдение за этим участком. Серьезные повреждения, нарушающие герметичность или способность гофра к деформации, требуют остановки трансформатора и проведения ремонта специализированной организацией, которая может заменить секцию гофра или весь бак.

Как часто нужно отбирать пробы масла на анализ у ТМГ?

Для трансформаторов ТМГ периодичность отбора проб масла для химического анализа и испытаний на пробой, как правило, увеличена по сравнению с трансформаторами с расширительным баком. Согласно отраслевым нормам, первая контрольная проба берется после 3-5 лет эксплуатации, последующие — раз в 5-8 лет, если предыдущие результаты были удовлетворительными. При срабатывании газовой защиты или наличии подозрений на дефекты отбор пробы производится внепланово.

Можно ли устанавливать ТМГ на открытом воздухе без дополнительной защиты?

Да, трансформаторы ТМГ предназначены для работы на открытом воздухе (климатическое исполнение У1, УХЛ1) в диапазоне температур от -45°С до +40°С. Их конструкция (герметичность, антикоррозионное покрытие) позволяет эксплуатировать их без кожухов или зданий, непосредственно на площадках подстанций.

Какие существуют альтернативы трансформаторам ТМГ?

Основными альтернативами являются:

• Трансформаторы ТМ (с расширительным баком): Более дешевый, но требующий большего обслуживания вариант.
• Сухие трансформаторы (ТСЗЛ, ТСГЛ): Не содержат масла, пожаробезопасны, но имеют большие габариты, массу, чувствительны к загрязнениям и влажности, дороже в приобретении.
• Трансформаторы с негорючим жидким диэлектриком (СОВ, синтетическое масло): Повышенная пожаробезопасность, но существенно более высокая стоимость как самого трансформатора, так и диэлектрика.

Выбор зависит от бюджета, требований к пожарной безопасности, места установки и условий эксплуатации.