Силовые трансформаторы ТМГ 250

Силовые трансформаторы ТМГ 250: конструкция, параметры и область применения

Силовой трансформатор ТМГ 250 представляет собой трехфазный двухобмоточный масляный трансформатор общего назначения, класса напряжения 6 или 10 кВ, номинальной мощностью 250 кВА. Аббревиатура ТМГ расшифровывается следующим образом: Т – трехфазный, М – масляный, Г – герметичный. Герметичное исполнение является ключевой конструктивной особенностью данной серии, исключающей контакт трансформаторного масла с атмосферным кислородом, что существенно замедляет процессы старения изоляции и увеличивает межремонтный интервал.

Конструктивные особенности трансформаторов ТМГ 250

Конструкция трансформатора ТМГ 250 базируется на активной части, помещенной в герметичный стальной бак, заполненный очищенным минеральным трансформаторным маслом.

• Магнитопровод: Собирается из холоднокатаной рулонной электротехнической стали с ориентированной зернистой структурой. Пластины стали изолированы друг от друга термостойким покрытием, что минимизирует потери на вихревые токи. Магнитопровод выполняется по стержневой броневой схеме, является шихтованным и стянутым специальными бандажами для обеспечения механической прочности и снижения уровня шума.
• Обмотки: Применяются цилиндрические обмотки, намотанные из алюминиевой или медной проволоки (в зависимости от производителя и модификации). Межслойная изоляция выполняется из кабельной или электроизоляционной бумаги. Обмотки НН (низкого напряжения, 0.4 кВ) и ВН (высокого напряжения, 6-10 кВ) располагаются концентрически на стержнях магнитопровода, при этом обмотка НН, как правило, находится ближе к стержню.
• Система охлаждения: Трансформаторы ТМГ относятся к классу масляных трансформаторов с естественным масляным охлаждением без расширительного бака (система М). Отвод тепла происходит за счет конвекционных потоков масла внутри герметичного бака. Ребристые стенки бака или приваренные трубы (в зависимости от исполнения) значительно увеличивают площадь теплообмена, обеспечивая эффективное рассеивание тепла в окружающую среду.
• Герметичный бак: Основное отличие от трансформаторов типа ТМ (с расширительным баком). Бак полностью герметичен и заполнен маслом не полностью. В верхней части бака создана воздушная термоизолирующая подушка (газовая подушка), которая компенсирует изменение объема масла при температурных колебаниях. Мембрана или гибкая металлическая сильфонная коробка, установленная внутри, поддерживает постоянное давление внутри бака. Отсутствие расширителя исключает окисление масла и его увлажнение.
• Вводы: Для подключения к сетям 6/10 кВ используются вводы типа «под жидкий диэлектрик» или проходные изоляторы. Со стороны 0.4 кВ применяются литые эпоксидные вводы или шинные выводы в металлической коробке.
• Дополнительное оборудование: Трансформатор комплектуется переключателем ответвлений обмотки ВН (ПБВ) для регулирования напряжения в диапазоне ±5% или ±2х2.5%. Обязательно наличие термосигнализатора (термометра манометрического типа с контактами) для контроля температуры масла и сигнализации о ее превышении.

Основные технические характеристики и параметры

Номинальные параметры трансформатора ТМГ 250 определяются стандартами ГОСТ 11677-85 (и актуализированными версиями) и техническими условиями производителей.

Таблица 1. Основные номинальные параметры трансформатора ТМГ 250

Параметр	Значение	Примечание
Номинальная мощность, Sном	250 кВА	По ГОСТ
Класс напряжения обмотки ВН	6 или 10 кВ
Класс напряжения обмотки НН	0.4 кВ
Схема и группа соединения обмоток	Y/Yн-0 (звезда/звезда с нулем)	Наиболее распространенная для распределительных сетей
Напряжение короткого замыкания, Uк	4.5% (для 250 кВА)	Определяет ток КЗ и потери
Потери холостого хода, Pх	~ 590-670 Вт	Зависит от материала магнитопровода (сталь 3405, 3406 и т.д.)
Потери короткого замыкания, Pк	~ 3650-4100 Вт	Измеряются при номинальном токе
Ток холостого хода, I0	~ 1.4-2.5%
Уровень звукового давления	Не более 60 дБА	На расстоянии 0.3 м от трансформатора

Таблица 2. Габаритные и массовые характеристики (ориентировочные)

Параметр	Значение
Длина, мм	~ 1300-1450
Ширина, мм	~ 800-900
Высота, мм	~ 1450-1600
Масса масла, кг	~ 200-250
Полная масса, кг	~ 1100-1300

Область применения и условия эксплуатации

Трансформаторы ТМГ 250 предназначены для стационарной установки на открытом воздухе (в том числе в районах с умеренным и холодным климатом) или внутри помещений распределительных подстанций. Основная функция – понижение напряжения с 6 или 10 кВ до 0.4 кВ в сетях энергоснабжения промышленных предприятий, жилых массивов, общественных зданий, сельскохозяйственных объектов.

• Климатическое исполнение: У1, ХЛ1 по ГОСТ 15150 (для умеренного и холодного климата).
• Категория размещения: 1 (на открытом воздухе) или 2 (под навесом или в закрытых помещениях с естественной вентиляцией).
• Режим работы: Продолжительный, в циклически меняющихся нагрузочных режимах.
• Допустимые перегрузки: Регламентируются ГОСТ и руководством по эксплуатации. Кратковременные перегрузки возможны в аварийных ситуациях с учетом начальной нагрузки, температуры окружающей среды и продолжительности.

Преимущества и недостатки трансформаторов типа ТМГ

Преимущества:

• Минимальное обслуживание: Отсутствие необходимости контроля уровня и регулярной замены масла из-за герметичности. Нет контакта с кислородом и влагой.
• Высокая надежность: Упрощенная конструкция, отсутствие расширительного бака и маслоуказателя снижает количество потенциально слабых мест.
• Увеличенный срок службы: Замедленное старение масла и бумажной изоляции позволяет достигать срока службы 25 лет и более.
• Устойчивость к воздействию среды: Защищенность от попадания влаги и пыли, возможность установки в запыленных районах и на побережьях.
• Экологическая безопасность: Исключены утечки масла, так как бак герметичен.

Недостатки:

• Сложность ремонта: В случае внутреннего повреждения требуется вскрытие герметичного бака в специализированной мастерской, что сложнее, чем у трансформаторов с расширителем.
• Чувствительность к перегреву: При значительных перегрузках или неисправностях, приводящих к резкому росту температуры, давление внутри бака может критически возрасти, что активирует аварийный клапан или приводит к деформации бака.
• Большая масса и габариты: По сравнению с сухими трансформаторами аналогичной мощности, ТМГ 250 значительно тяжелее и требует обустройства фундамента.

Сравнение с аналогами: ТМГ, ТМ, ТМЗ, сухие трансформаторы

Выбор типа трансформатора для проекта требует учета конкретных условий.

• ТМГ vs ТМ: ТМ имеет открытый расширительный бак, сообщающийся с атмосферой. Требует регулярного контроля уровня и качества масла. Дешевле в первоначальной стоимости, но дороже в обслуживании. ТМГ предпочтительнее для труднодоступных и ответственных объектов.
• ТМГ vs ТМЗ: ТМЗ – масляный трансформатор с принудительной циркуляцией масла через воздухоохладители (дутье). Мощность ТМЗ начинается с 1000 кВА и выше. Для мощности 250 кВА система ТМЗ не применяется, так как естественного охлаждения достаточно.
• ТМГ vs Сухой трансформатор (ТСЗ, ТСГЛ): Сухие трансформаторы используют воздушное или литое изоляционное охлаждение. Они пожаробезопасны, экологичны, проще в монтаже. Однако для мощности 250 кВА они имеют большие габариты, значительно дороже, чувствительны к запыленности и влажности воздуха, требуют установки в закрытых сухих помещениях с хорошей вентиляцией.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Как расшифровывается маркировка ТМГ-250/10/У1?

• Т – трехфазный.
• М – масляный.
• Г – герметичный.
• 250 – номинальная мощность в кВА.
• 10 – номинальное напряжение обмотки ВН в кВ.
• У1 – климатическое исполнение (умеренный климат, для работы на открытом воздухе).

2. Как часто требуется техническое обслуживание трансформатора ТМГ 250?

График ТО регламентируется ПТЭЭП и заводской инструкцией. Включает внешний осмотр, проверку состояния вводов, контроля температуры, измерение сопротивления изоляции (мегаомметром), проверку срабатывания термосигнализатора. Для ТМГ, благодаря герметичности, отбор проб масла для химического анализа проводится реже (раз в 4-6 лет), чем для трансформаторов типа ТМ (раз в 1-2 года).

3. Каков срок службы трансформатора ТМГ 250?

Номинальный срок службы, заложенный производителем, составляет 25 лет. Фактический срок эксплуатации может быть продлен до 30-35 лет и более при условии соблюдения режимов нагрузки, отсутствия аварийных ситуаций и корректного проведения планово-предупредительных ремонтов и диагностики.

4. Что делать, если сработала термосигнализация (контакты термометра)?

Срабатывание сигнализации температуры масла (обычно настраивается на +95°C) указывает на перегрузку трансформатора или внутреннее повреждение. Необходимо:

1. Немедленно снизить нагрузку, отключив второстепенные потребители.
2. Проверить токи нагрузки по фазам.
3. Оценить состояние охлаждающих поверхностей (загрязнение, снег).
4. При сохранении высокой температуры после снижения нагрузки – вывести трансформатор в ремонт для диагностики.

5. Можно ли устанавливать ТМГ 250 внутри жилого дома или общественного здания?

Установка масляных трансформаторов внутри жилых и общественных зданий строго регламентирована ПУЭ (Глава 4.2). Как правило, она допускается только в пристройках или встроенных подстанциях, выполненных из несгораемых материалов, с отдельным выходом наружу и системой автоматического пожаротушения. В большинстве случаев для внутренней установки предписывается использование сухих трансформаторов.

6. Как выбрать между трансформатором с медными и алюминиевыми обмотками?

Медные обмотки имеют меньшее активное сопротивление, что приводит к несколько меньшим потерям короткого замыкания (P_к) и лучшей устойчивости к перегрузкам. Трансформаторы с медными обмотками компактнее, но дороже. Алюминиевые обмотки дешевле, что делает трансформатор более экономичным по первоначальной стоимости, но увеличивает его габариты. По надежности и сроку службы при правильном проектировании и изготовлении оба типа равноценны.

7. Каковы допустимые токи нагрузки для ТМГ 250?

Номинальный ток на стороне НН (0.4 кВ) рассчитывается по формуле: I_ном = S_ном / (√3 U_ном) = 250000 / (1.732 400) ≈ 361 А. Допустимые длительные перегрузки определяются не номинальным током, а температурой верхних слоев масла, которая не должна превышать +95°C. В аварийных режимах допустима перегрузка до 40% на срок не более 5 суток при условии, что начальная нагрузка не превышала 93% номинала.