Масляные трансформаторы ТМГ
Масляные трансформаторы ТМГ: конструкция, характеристики и применение
Трансформаторы масляные герметичные серии ТМГ представляют собой трехфазные силовые трансформаторы общего назначения с естественным масляным охлаждением, отличительной чертой которых является герметичное исполнение бака. Конструкция исключает контакт трансформаторного масла и изоляционных материалов с атмосферным воздухом, что предотвращает процессы окисления и увлажнения активной части. Трансформаторы ТМГ предназначены для преобразования электрической энергии в сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц и широко применяются на промышленных предприятиях, в городских распределительных сетях, для электроснабжения объектов инфраструктуры.
Конструктивные особенности и принцип герметизации
Основное отличие ТМГ от трансформаторов с расширительным баком (например, серии ТМ) — это отсутствие маслорасширителя и связанной с ним дыхательной системы. Бак трансформатора ТМГ выполнен полностью герметичным и заполнен маслом не полностью. Между поверхностью масла и крышкой бака создается воздушная или азотная подушка, которая компенсирует изменение объема масла при колебаниях температуры. Для обеспечения безопасности и сохранения герметичности применяются следующие ключевые решения:
- Гофрированный бак (барьер): Наиболее распространенный тип. Стенки бака или специальные боковые радиаторы выполняются в виде гофрированных стальных листов. Гофры, за счет своей упругости, деформируются при тепловом расширении или сжатии масла, выполняя функцию расширительного сосуда и радиатора одновременно.
- Герметичный бак с газовой подушкой: В верхней части жесткого бака создается полость, заполненная инертным газом (обычно азотом). Изменение объема масла компенсируется сжатием или расширением этой газовой подушки. Может комплектоваться эластичной мембраной (диафрагмой), отделяющей газ от масла.
- Сильфонный компенсатор: На крышке бака устанавливается металлический сильфон, который изменяет свой объем, компенсируя колебания уровня масла.
- Отсутствие необходимости в обслуживании масляной системы: Нет расширительного бака, нет необходимости контролировать уровень масла, отбирать пробы, регенерировать силикагель в воздухоосушителе.
- Защита активной части от окисления и увлажнения: Герметичность предотвращает попадание кислорода и влаги из воздуха, что замедляет старение масла и изоляции, увеличивает срок службы.
- Снижение эксплуатационных расходов: Исключаются затраты на покупку и замену адсорбента, частый контроль качества масла.
- Устойчивость к перепадам нагрузок и температур: Конструкция хорошо компенсирует тепловые расширения.
- Возможность установки в помещениях с повышенными требованиями к чистоте (из-за отсутствия дыхания).
- Более высокая начальная стоимость по сравнению с открытыми трансформаторами аналогичной мощности.
- Сложность ремонта в полевых условиях: При повреждении бака (гофров) требуется специализированное оборудование для восстановления герметичности.
- Повышенные механические нагрузки на бак при внутренних повреждениях из-за отсутствия сообщения с атмосферой.
- Необходимость точного расчета и заполнения объема масла на заводе-изготовителе.
- Распределительные сети 6-10/0,4 кВ городской и сельской застройки (трансформаторные подстанции типа КТП, КТПН, МТП).
- Электроснабжение промышленных предприятий, цехов, производственных линий.
- Объекты инфраструктуры: вокзалы, аэропорты, торговые центры, больницы.
- Установка в умеренном (У), холодном (ХЛ) и тропическом (Т) климате на высотах до 1000 м над уровнем моря.
- Визуальному осмотру состояния бака (отсутствие течей, деформаций гофров, следов коррозии).
- Контролю температуры верхних слоев масла (по встроенному термометру) и температуры окружающей среды.
- Контролю уровня масла (через смотровое окно или указатель уровня, если он предусмотрен).
- Проверке срабатывания устройств защиты (газовое реле, встроенное в некоторые модели, или реле давления).
- Измерению сопротивления изоляции обмоток и испытанию повышенным напряжением в сроки, установленные графиком ППР.
Активная часть (магнитопровод и обмотки) трансформаторов ТМГ аналогична таковой в трансформаторах открытого исполнения. Магнитопровод собирается из холоднокатаной рулонной стали с улучшенными магнитными свойствами, что снижает потери холостого хода. Обмотки НН, как правило, цилиндрические, из алюминиевой или медной фольги или провода. Обмотки ВН — многослойные цилиндрические из круглого или прямоугольного провода. Изоляция активной части пропитана и постоянно находится в герметичной масляной среде.
Технические характеристики и параметры
Трансформаторы ТМГ изготавливаются на стандартные номинальные мощности и классы напряжения согласно ГОСТ и ТУ. Основные параметры регламентируются документацией завода-изготовителя.
| Номинальная мощность, кВА | Класс напряжения обмотки ВН, кВ | Класс напряжения обмотки НН, кВ | Потери холостого хода (Px), Вт | Потери короткого замыкания (Pk), Вт | Напряжение короткого замыкания (Uk), % |
|---|---|---|---|---|---|
| 63 | 6; 10 | 0,4 | 190 — 270 | 1280 — 1450 | 4,0 — 4,5 |
| 100 | 290 — 370 | 1970 — 2200 | |||
| 160 | 420 — 520 | 2650 — 3000 | |||
| 250 | 570 — 720 | 3650 — 4200 | |||
| 400 | 800 — 1000 | 5200 — 6000 | |||
| 630 | 1100 — 1350 | 6800 — 8100 | |||
| 1000 | 10; 35 | 0,4; 6; 10 | 1650 — 2000 | 11000 — 13500 | 5,5 — 6,0 |
Группа соединений обмоток: Для трансформаторов ТМГ мощностью до 2500 кВА наиболее распространена группа Y/Yн-0 (звезда/звезда с выведенной нейтралью), что позволяет получать на стороне НН напряжение 400/230 В для питания сетей 0,4 кВ с нулевым проводом. Также встречаются группы Y/Δ-11 и другие.
Система охлаждения: Обозначается как «М» — естественная циркуляция воздуха и масла. Нагревшееся масло от активной части поднимается вверх, отдает тепло стенкам бака или радиаторам (гофрам), охлаждается и опускается вниз, создавая естественный конвективный поток.
Преимущества и недостатки трансформаторов ТМГ
Преимущества:
Недостатки:
Области применения и условия эксплуатации
Трансформаторы ТМГ оптимальны для установки в местах, где требуется высокая надежность и минимальное техническое обслуживание. Основные сферы применения:
Эксплуатация допускается при температуре окружающего воздуха от -60°С до +40°С. Трансформаторы рассчитаны на длительную работу при 100% номинальной нагрузке и кратковременные систематические перегрузки в соответствии с нормативными документами (ПУЭ, ГОСТ).
Монтаж, эксплуатация и диагностика
Монтаж трансформатора ТМГ включает установку на подготовленное основание, заземление бака, подключение кабелей или шин к выводам обмоток ВН и НН через соответствующие комплектные устройства (ячейки КРУ). При монтаже запрещается нарушать герметичность бака. В процессе эксплуатации контроль сводится к:
Диагностика состояния масла без отбора проб затруднена. При подозрении на неисправность (например, при срабатывании газовой защиты) трансформатор отключается и отправляется для углубленного анализа на специализированное предприятие.
Сравнение с другими типами трансформаторов
| Параметр | ТМГ (герметичный масляный) | ТМ (масляный с расширителем) | ТСЗ (сухой с литой изоляцией) |
|---|---|---|---|
| Конструкция | Герметичный бак, масло + подушка | Открытый бак с расширителем, дыхание | Открытая, обмотки залиты эпоксидным компаундом |
| Охлаждение | Естественное масляное (М) | Естественное масляное (М) | Естественное воздушное (С) |
| Обслуживание | Минимальное | Требует контроля уровня и качества масла, замены силикагеля | Минимальное (очистка от пыли) |
| Пожароопасность | Пожароопасен (масло) | Пожароопасен (масло) | Пожаробезопасен |
| Установка | Уличная, в отдельных помещениях | Уличная, в отдельных помещениях | Внутри зданий, в том числе в жилых и общественных |
| Стойкость к среде | Высокая (защита от влаги) | Средняя (гигроскопичность силикагеля) | Чувствителен к влажности и загрязнениям |
| Стоимость | Средняя-высокая | Ниже | Выше |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем принципиально отличается ТМГ от обычного масляного трансформатора ТМ?
Принципиальное отличие — в конструкции бака и системе компенсации теплового расширения масла. ТМ имеет открытый расширительный бак, сообщающийся с атмосферой через дыхательный аппарат (воздухоосушитель). ТМГ — полностью герметичен, расширение масла компенсируется деформацией гофр бака, сильфоном или сжатием газовой подушки внутри бака.
Нужно ли менять масло в трансформаторе ТМГ?
В течение всего срока службы замена масла, как правило, не требуется при условии сохранения герметичности и отсутствия внутренних неисправностей. Масло в ТМГ не контактирует с кислородом, что резко замедляет процессы его старения (окисления).
Как контролировать уровень масла в герметичном баке?
На баке трансформатора ТМГ устанавливается указатель уровня масла (маслоуказатель), представляющий собой стеклянную трубку или круглый указатель со шкалой. Он герметично встроен в систему и показывает уровень без контакта с атмосферой. Также контроль может осуществляться через смотровое окно.
Что делать, если гофры бака ТМГ деформированы (вдавлены или выпучены)?
Значительная остаточная деформация гофров свидетельствует о нарушении внутреннего давления в баке. Это может быть вызвано серьезной неисправностью (внутреннее КЗ, интенсивное газовыделение) или нарушением заводской заправки масла. Такой трансформатор должен быть немедленно отключен от сети и отправлен на экспертизу и ремонт в специализированную организацию. Эксплуатация с деформированным баком запрещена.
Можно ли устанавливать ТМГ внутри жилых зданий или детских учреждений?
Нет, это запрещено действующими ПУЭ (Глава 4.2). Масляные трансформаторы, включая ТМГ, относятся к пожароопасным устройствам и должны устанавливаться в отдельно стоящих трансформаторных подстанциях каменного типа, пристройках или встроенных подстанциях с ограждающими конструкциями повышенной огнестойкости, с системами вентиляции и аварийного слива масла. Для установки внутри жилых и общественных зданий разрешены только сухие трансформаторы (ТСЗ, ТСГЛ) с негорючим жидким диэлектриком или трансформаторы с литой изоляцией.
Какие защиты должны быть установлены на трансформаторе ТМГ?
Стандартный комплект защит включает: плавкие предохранители или масляный выключатель с максимальной токовой защитой (МТЗ) и токовой отсечкой (ТО) на стороне ВН; защиту от перегрузки; газовую защиту (реле РГЧЗ), которая реагирует на интенсивное газовыделение при внутренних повреждениях; иногда — реле давления, срабатывающее при резком повышении давления внутри бака. Для трансформаторов с газовой подушкой может применяться реле контроля давления газа.
Какой срок службы у трансформатора ТМГ?
Номинальный срок службы трансформаторов ТМГ, установленный производителями, обычно составляет 25 лет. Фактический срок службы может превышать этот показатель и достигает 30-40 лет при соблюдении условий эксплуатации, отсутствии перегрузок и сохранении герметичности. Ключевым фактором является температура перегрева обмоток и, как следствие, скорость старения изоляции.