Трансформаторы ASTER

Трансформаторы ASTER: технические характеристики, классификация и область применения

Трансформаторы ASTER представляют собой линейку силовых масляных трансформаторов общего назначения, производимых в соответствии с международными стандартами IEC 60076 и национальными стандартами стран производства. Данные трансформаторы предназначены для работы в электрических сетях распределительного уровня с номинальными напряжениями до 36 кВ включительно и номинальными мощностями, как правило, до 2500 кВА. Основное применение они находят в трансформаторных подстанциях городского и промышленного электроснабжения, для питания крупных потребителей (производственные цеха, торговые центры, жилые массивы), а также в составе энергооборудования инфраструктурных объектов.

Конструктивные особенности и технология изготовления

Конструкция трансформаторов ASTER базируется на классической схеме с масляным охлаждением и естественной циркуляцией (тип ONAN). Основными узлами являются магнитопровод, обмотки, бак, расширительный бак, вводы и система охлаждения.

Магнитопровод

Собирается из листов холоднокатаной электротехнической стали с ориентированной зернистой структурой (CRGO). Листы покрываются теплостойким изолирующим лаком для минимизации потерь на вихревые токи. Стыки между ступенчатыми пакетами выполняются по технологии «прямой стык» или «косой стык» для снижения потерь холостого хода и уровня шума. Магнитопровод стягивается бандажами из стеклоленты или иными диэлектрическими материалами, обеспечивая высокую механическую прочность.

Обмотки

Низковольтные обмотки (НН) обычно изготавливаются из алюминиевой или медной фольги либо прямоугольного провода. Высоковольтные обмотки (ВН) наматываются из круглого или прямоугольного медного провода с бумажной изоляцией. Между слоями обмоток и между обмотками и магнитопроводом устанавливаются масляные каналы, обеспечивающие эффективный отвод тепла. Обмотки подвергаются вакуумно-сушильной обработке и пропитке в горячем трансформаторном масле для удаления влаги и повышения электрической прочности изоляции.

Бак и система охлаждения

Бак изготавливается из листовой стали, имеет ребра жесткости и приваренную систему охлаждения в виде трубчатых радиаторов. Для трансформаторов большей мощности радиаторы выполняются съемными. Расширительный бак (консерватор), соединенный с основным баком, компенсирует тепловое расширение масла и уменьшает площадь его контакта с воздухом. В стандартной комплектации используется воздухоосушитель (силикагелевый фильтр) для поглощения влаги из воздуха, поступающего в консерватор.

Комплектующие

• Вводы: Проходные изоляторы на номинальное напряжение класса 24 кВ или 36 кВ, фарфоровые или полимерные.
• Переключатель ответвлений: Как правило, предусмотрен переключатель без возбуждения (ПБВ), позволяющий изменять коэффициент трансформации в пределах ±2×2.5% или ±5% от номинального напряжения ВН для компенсации колебаний напряжения в сети.
• Защита: Газовое реле (реле Бухгольца) для сигнализации и отключения при возникновении медленно развивающихся внутренних повреждений. Предохранительный клапан для сброса избыточного давления.
• Масло: Заправляется минеральное трансформаторное масло класса I по ГОСТ 982 или аналог по IEC 60296.

Основные технические параметры и классификация

Трансформаторы ASTER характеризуются рядом ключевых параметров, определяющих их выбор для конкретного проекта.

Номинальная мощность (кВА)

Стандартный ряд мощностей соответствует предпочтительным числам R10. Основной диапазон: 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500 кВА.

Номинальные напряжения (кВ)

Сочетания напряжений обмоток ВН/НН стандартизированы. Наиболее распространенные комбинации:

• ВН: 6; 10; 20; 35 кВ
• НН: 0.4; 0.69; 6.3; 10.5 кВ

Схема и группа соединения обмоток: Наиболее типична схема «звезда/звезда» (Yyn0) для трансформаторов с НН 0.4 кВ, что позволяет получить нейтраль на стороне низкого напряжения для подключения однофазных нагрузок. Также применяются схемы «треугольник/звезда» (Dyn11), обеспечивающая сдвиг фаз в 30 градусов и лучшие характеристики при несимметричной нагрузке.

Уровни потерь

Потери разделяются на потери холостого хода (P₀, при подаче номинального напряжения на одну обмотку при разомкнутой другой) и потери короткого замыкания (P_k, при номинальном токе в обмотках при замкнутой накоротко одной из них). Современные трансформаторы ASTER производятся в соответствии с классами энергоэффективности (например, Ck согласно ГОСТ 34804.1-2021 (IEC 60076-20-1), где более низкий класс означает меньшие суммарные эксплуатационные потери).

Примерные значения параметров для трансформаторов ASTER 10/0.4 кВ

Мощность, кВА	Потери холостого хода (P0), Вт	Потери КЗ (Pk), Вт	Напряжение КЗ (Uk), %	Уровень звука, дБ(А)
400	630 — 800	4600 — 5500	4 — 4.5	45 — 50
630	900 — 1100	6500 — 7800	4.5 — 5	48 — 52
1000	1200 — 1500	10000 — 12000	5 — 5.5	52 — 56

Напряжение короткого замыкания (U_k)

Выражается в процентах от номинального напряжения и определяет внутреннее сопротивление трансформатора, влияющее на ток КЗ и изменение напряжения под нагрузкой. Для трансформаторов 10/0.4 кВ обычно находится в диапазоне 4-6%.

Эксплуатационные требования и монтаж

Установка трансформатора должна производиться на заранее подготовленном фундаменте в соответствии с монтажной схемой. Необходимо обеспечить свободный доступ для обслуживания и естественную вентиляцию радиаторов. Приемо-сдаточные испытания включают в себя:

• Измерение сопротивления изоляции обмоток (мегаомметром на 2500 В).
• Измерение коэффициента трансформации на всех ответвлениях.
• Измерение сопротивления обмоток постоянному току.
• Испытание повышенным напряжением промышленной частоты изоляции обмоток.
• Измерение потерь холостого хода и тока холостого хода.
• Проверка работы переключателя ответвлений (ПБВ) и газового реле.
• Хроматографический анализ газа в реле Бухгольца (при необходимости).

Эксплуатация допускается в условиях, оговоренных в паспорте: высота над уровнем моря до 1000 м (с поправочным коэффициентом на высоту), температура окружающей среды от -45°С до +40°С, невзрывоопасная среда, отсутствие агрессивных паров и пыли в концентрациях, разрушающих изоляцию и металл.

Сравнение с аналогами и ключевые преимущества

В сегменте распределительных трансформаторов ASTER позиционируются как оборудование, предлагающее баланс между стоимостью, надежностью и соответствием стандартам. Основные конкурентные преимущества:

• Стандартизированная конструкция: Унификация узлов и деталей упрощает поставку запасных частей и обслуживание.
• Соответствие международным нормам: Производство по стандартам IEC обеспечивает предсказуемость характеристик и возможность применения в проектах с международным финансированием.
• Оптимизированные потери: Возможность выбора класса потерь в зависимости от требований заказчика к энергоэффективности и стоимости жизненного цикла.
• Адаптивность: Возможность изготовления с нестандартными параметрами (специфические напряжения, особые условия охлаждения, дополнительные элементы защиты) под заказ.

По сравнению с сухими трансформаторами, масляные ASTER имеют преимущество в стоимости для мощностей выше 1000 кВА и лучшее охлаждение при длительных пиковых нагрузках, но требуют соблюдения экологических норм по содержанию масла и более сложной системы пожаротушения в помещении.

Техническое обслуживание и диагностика

Плановое техническое обслуживание (ТО) является критически важным для обеспечения заявленного срока службы (25-30 лет). Регламент ТО включает:

• Визуальный осмотр на предмет подтеков масла, состояния изоляторов, показаний уровнемеров и термометров.
• Контроль качества масла: отбор проб для химического анализа (кислотное число, тангенс угла диэлектрических потерь, пробивное напряжение) и хроматографии растворенных газов (метод DGA – Dissolved Gas Analysis) для раннего выявления скрытых дефектов (перегревы, разряды).
• Измерение сопротивления изоляции обмоток и их абсорбционного коэффициента (R60/R15).
• Проверка срабатывания газового реле и предохранительного клапана.
• Чистка радиаторов, замена силикагеля в воздухоосушителе.

Результаты диагностики заносятся в журнал эксплуатации и сравниваются с предыдущими данными для выявления негативных тенденций.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос: Каковы основные отличия трансформаторов ASTER от других распространенных марок, например, ТМГ или ТМЗ?

Ответ: ТМГ и ТМЗ – это, как правило, обозначения типов трансформаторов (масляные герметичные, масляные с расширительным баком) по национальным стандартам. ASTER – это конкретная марка (бренд), под которой производятся трансформаторы, часто соответствующие как национальным, так и международным стандартам (IEC). Конструктивно они могут быть очень близки, но ASTER часто предлагает более широкую кастомизацию и акцент на параметры энергоэффективности по IEC. Ключевое отличие – в применяемой нормативной базе и уровне стандартизации компонентов.

Вопрос: Можно ли использовать трансформатор ASTER в закрытом помещении без специальной системы вентиляции?

Ответ: Нет, для установки в закрытом помещении требуется принудительная вентиляция, рассчитанная на отвод тепловых потерь трансформатора. Необходимо также соблюдение требований ПУЭ и противопожарных норм: наличие маслоприемника, системы автоматического пожаротушения (например, тонкораспыленной водой или газовое), ограждений. Для помещений с повышенными требованиями к пожарной безопасности следует рассмотреть вариант сухого трансформатора.

Вопрос: Как правильно выбрать класс энергоэффективности (потерь) для трансформатора ASTER?

Ответ: Выбор класса (например, Ck, Bk, Ak) основывается на анализе стоимости жизненного цикла. Трансформаторы с более низкими потерями (высший класс, например, Ak) имеют более высокую начальную стоимость, но значительно меньшие эксплуатационные расходы на покрытие потерь электроэнергии. Для трансформаторов с большим количеством часов работы под нагрузкой (более 4000-5000 часов в год) и высокой стоимостью электроэнергии экономически целесообразно выбирать трансформатор с высшим классом энергоэффективности. Расчет выполняется по методике, учитывающей приведенную стоимость потерь.

Вопрос: Что означает в маркировке трансформатора ASTER обозначение «Dyn11»?

Ответ: Это обозначение схемы и группы соединения обмоток. «D» – обмотка высшего напряжения соединена в треугольник (delta). «y» – обмотка низшего напряжения соединена в звезду (star) с выведенной нейтралью. «n» – нейтраль выведена. «11» – группа соединения, указывающая на угол фазового сдвига между векторами линейных напряжений ВН и НН, равный 330° (или 11×30°). Такая группа часто используется для распределительных трансформаторов, так как она позволяет подавлять гармоники, кратные трем, и обеспечивает лучшую работу при несимметричной нагрузке.

Вопрос: Как часто необходимо проводить хроматографический анализ масла (DGA) для трансформатора ASTER?

Ответ: После ввода в эксплуатацию рекомендуется сделать первый анализ для создания «паспортной» базы. В дальнейшем, для трансформаторов, работающих в нормальном режиме, анализ проводится с периодичностью 1 раз в 1-2 года. При обнаружении тревожных тенденций (рост содержания горючих газов, особенно ацетилена, этилена, водорода) периодичность сокращается до 1 раза в 3-6 месяцев или чаще, вплоть до непрерывного мониторинга с помощью стационарных газоанализаторов. Внеплановый анализ обязателен после внутренних повреждений, срабатывания газовой защиты или длительных перегрузок.

Вопрос: Допускается ли параллельная работа трансформаторов ASTER с трансформаторами других марок?

Ответ: Параллельная работа допускается при одновременном выполнении следующих обязательных условий: равенство номинальных напряжений первичных и вторичных обмоток и коэффициентов трансформации; одинаковая группа соединения обмоток; равенство напряжений короткого замыкания (U_k) с допустимым отклонением не более ±10% от среднего арифметического значения; соотношение номинальных мощностей параллельно работающих трансформаторов не более 1:3. Перед включением на параллельную работу необходимо проверить фазировку. Трансформаторы разных марок могут иметь различное распределение нагрузок из-за разницы в характеристиках, поэтому необходим предварительный расчет.