Масляный трансформатор 6300 кВА с ПБВ

Трансформатор типа ТМ-6300/хх (где хх — высшее напряжение) с переключением ответвлений без возбуждения (ПБВ) является классическим и широко распространенным аппаратом в сетях среднего напряжения. Он предназначен для преобразования электроэнергии на распределительных подстанциях, обеспечивая питание промышленных предприятий, крупных жилых районов и инфраструктурных объектов.

1. Назначение и область применения

Основные функции:

• Преобразование напряжения: Понижение напряжения с уровня 6(10) кВ до уровня 0.4 кВ для конечного распределения потребителям.
• Гальваническая развязка: Создание электрической изоляции между первичной и вторичной сетью, что повышает безопасность.
• Стабилизация напряжения: Возможность коррекции коэффициента трансформации для компенсации падения напряжения в сети.

Типовые объекты применения:

• Городские и поселковые трансформаторные подстанции (ТП) 6(10)/0.4 кВ.
• Промышленные предприятия: Цеховые подстанции, питание мощного оборудования.
• Объекты инфраструктуры: Больницы, школы, торговые центры, вокзалы.
• Строительные площадки: Временное энергоснабжение.

2. Расшифровка условного обозначения (маркировки)

На примере ТМ-6300/10-У1:

• Т — Трехфазный (для однофазного ставится «О»).
• М — Система охлаждения Масляная естественная (тип «М»).
• 6300 — Номинальная мощность в кВА (киловольт-амперах).
• 10 — Номинальное напряжение обмотки ВН (высшего напряжения) в кВ.
• У1 — Климатическое исполнение (умеренный климат) и категория размещения (на открытом воздухе).

3. Конструкция трансформатора

Конструкция трансформатора представляет собой «сердце» подстанции и состоит из нескольких ключевых узлов.

1. Активная часть (Сердечник с обмотками)

• Магнитопровод (Сердечник): Набирается из листов холоднокатаной текстурованной (анизотропной) электротехнической стали. Листы изолированы друг от друга лаковой пленкой для снижения потерь на вихревые токи. Имеет трехстержневую конструкцию.
• Обмотки: Как правило, используются цилиндрические обмотки.
  • Низкое напряжение (НН, 0.4 кВ): Выполняется из алюминиевой или медной ленты или прямоугольного провода.
  • Высокое напряжение (ВН, 6 или 10 кВ): Выполняется из круглого или прямоугольного медного провода с бумажной изоляцией.

2. Бак и система охлаждения

• Бак: Герметичный стальной резервуар, заполненный трансформаторным маслом. Масло выполняет две функции: электрическая изоляция и отвод тепла от активной части.
• Трубы охлаждения (радиаторы): Приварены к баку для увеличения площади теплообмена. Охлаждение естественное (тип «М») — масло циркулирует за счет разности температур (горячее масло поднимается вверх, остывшее — опускается вниз по радиаторам).
• Расширитель (Консерватор): Цилиндрический бак, соединенный с основным баком. Компенсирует изменение объема масла при колебаниях температуры. Снабжен силикагелевым воздухоосушителем (дыхалом) для поглощения влаги из воздуха, поступающего в расширитель.

3. Вводы

• Вводы ВН (10 кВ): Фарфоровые или полимерные проходные изоляторы, рассчитанные на работу под высоким напряжением.
• Вводы НН (0.4 кВ): Обычно меньшего размера, также фарфоровые или полимерные.

4. Механизм ПБВ (Переключение Ответвлений Без Возбуждения)

• Назначение: Позволяет изменять коэффициент трансформации в небольших пределах (±5% или 2х2.5%) для корректировки напряжения на стороне НН. Переключение производится только при полном отключении трансформатора от сети!
• Конструкция: Расположен, как правило, на стороне ВН (где токи меньше), под крышкой бака. Представляет собой переключатель с несколькими позициями (обычно 5), который подключается к ответвлениям обмотки ВН.
• Регулировка: Для переключения используется рукоятка (ключ), которая вращает вал, изменяя положение контактов внутри бака.

5. Вспомогательные устройства

• Газовое реле (реле РСТ): Устанавливается в трубопроводе между баком и расширителем. Реагирует на интенсивное газовыделение при внутренних повреждениях (сигнализация) и на резкое падение уровня масла (отключение).
• Термосифонный фильтр: Содержит адсорбент (силикагель) для очистки масла от продуктов старения.
• Указатель уровня и температуры масла.
• Вывод для заземления.

4. Технические характеристики (Типовые)

• Номинальная мощность: 6300 кВА
• Номинальные напряжения: ВН: 6000 / 10000 кВ; НН: 400 / 230 В
• Схема и группа соединения обмоток: Y/Yн-0 (звезда/звезда с выведенной нейтралью)
• Напряжение КЗ (Uк%): 5.5% или 6.5% (характеризует полное сопротивление обмоток)
• Потери:
  • Потери холостого хода (при ненагруженном трансформаторе): ~ 10-12 кВт
  • Потери короткого замыкания (при номинальной нагрузке): ~ 40-45 кВт
• Ток холостого хода: 0.5 — 1.0%
• Диапазон регулирования ПБВ: Обычно ± 2 х 2.5% от номинального напряжения ВН.
• Масса: Полная ~ 7-8 тонн, масса масла ~ 2-2.5 тонны.

5. Принцип работы и режимы работы

• Принцип действия: Основан на явлении электромагнитной индукции. Переменный ток в первичной обмотке (ВН) создает переменный магнитный поток в сердечнике, который, в свою очередь, наводит ЭДС во вторичной обмотке (НН).
• Номинальный режим: Работа с номинальными токами и напряжениями.
• Режим холостого хода: Работа при отключенной нагрузке на стороне НН.
• Режим короткого замыкания: Аварийный режим, при котором выводы НН замкнуты.

6. Особенности эксплуатации и обслуживания

1. Приемка в эксплуатацию: Проверка целостности пломб, уровня и состояния масла, сопротивления изоляции.
2. Регулярное техническое обслуживание:
   • Визуальный осмотр на предмет подтеков масла, состояния изоляторов.
   • Контроль уровня и температуры масла.
   • Проверка работы воздухоосушителя (замена силикагеля при изменении цвета с синего на розовый).
   • Отбор проб масла для химического анализа и хроматографии газов (ДГА).
3. Переключение ПБВ: Производится строго по инструкции завода-изготовителя после полного отключения трансформатора и его заземления. Положение переключателя фиксируется.
4. Периодические испытания: Измерение сопротивления изоляции, коэффициента трансформации, тока холостого хода, испытание повышенным напряжением.

7. Преимущества и недостатки

Преимущества:

• Высокая надежность и долговечность (срок службы 25 лет и более).
• Хорошая ремонтопригодность.
• Отличные теплоотводящие свойства масляного охлаждения.
• Относительно низкая стоимость по сравнению с сухими трансформаторами аналогичной мощности.

Недостатки:

• Пожароопасность из-за большого количества масла.
• Необходимость регулярного контроля качества и уровня масла.
• Экологические риски при утечке масла.
• Большие габариты и вес.
• Требуется обустройство маслоприемника для сбора масла в случае аварии.

Заключение

Масляный трансформатор ТМ-6300 с ПБВ — это проверенная временем, надежная и экономически эффективная рабочая лошадка распределительных сетей. Его конструкция, несмотря на кажущуюся простоту, является результатом многолетнего опыта и оптимизации. Наличие переключателя ПБВ делает его гибким инструментом для поддержания качества электроэнергии у потребителей.

Несмотря на появление современных альтернатив (например, сухих трансформаторов), масляные трансформаторы мощностью 6300 кВА остаются востребованными благодаря своему оптимальному соотношению цены, надежности и ремонтопригодности, особенно для наружной установки на опорных подстанциях. Грамотная эксплуатация и своевременное обслуживание являются залогом их многолетней и безаварийной службы.