Силовые трансформаторы ТМГ 400
Силовые трансформаторы ТМГ 400: конструкция, технические характеристики и особенности эксплуатации
Силовой трансформатор ТМГ 400 представляет собой трехфазный двухобмоточный масляный трансформатор общего назначения с естественным масляным охлаждением и естественной циркуляцией воздуха (исполнение «М»), герметичного исполнения (исполнение «Г»). Номинальная мощность аппарата составляет 400 кВА. Он предназначен для преобразования электрической энергии в сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц и служит для приема, преобразования и распределения электроэнергии на номинальное напряжение класса 6 или 10 кВ. Основная сфера применения – распределительные сети промышленных предприятий, коммунально-бытовых объектов, сельского хозяйства и других потребителей, требующих надежного и экономичного источника электроснабжения.
Конструктивные особенности трансформаторов ТМГ 400
Конструкция трансформатора ТМГ 400 базируется на классической схеме, но с ключевыми усовершенствованиями, обеспечивающими герметичность и минимальные эксплуатационные затраты.
- Активная часть: Состоит из магнитопровода и обмоток. Магнитопровод собирается из холоднокатаной рулонной электротехнической стали с низкими удельными потерями, что снижает уровень холостого хода. Обмотки НН (низкого напряжения) и ВН (высокого напряжения) изготавливаются из алюминиевой или медной фольги/провода, имеют цилиндрическую форму и располагаются концентрически на стержнях магнитопровода. Между обмотками и стержнем устанавливаются изоляционные барьеры и каналы для циркуляции масла.
- Система охлаждения: Используется система естественного масляного охлаждения (тип М). Тепло, выделяемое в активной части, передается трансформаторному маслу. Нагретое масло циркулирует внутри бака за счет естественной конвекции, отдавая тепло стенкам бака и трубчатым радиаторам, которые обдуваются окружающим воздухом. Отсутствие движущихся механических частей (насосов, вентиляторов) повышает надежность.
- Герметичное исполнение (Г): Это ключевая особенность серии ТМГ. Бак трансформатора полностью герметичен и не имеет сообщения с атмосферой через расширительный бак. Изменение объема масла при колебаниях температуры компенсируется за счет деформации гофрированных стенок бака (металлических сильфонов) или специальных эластичных мембран. Это исключает окисление масла кислородом воздуха и его увлажнение, что значительно замедляет старение изоляции, увеличивает межсервисные интервалы и практически устраняет необходимость в постоянном контроле и доливе масла.
- Бак и защитная арматура: Бак выполнен из листовой стали, с приваренными трубчатыми радиаторами. Комплектуется крышкой с установленными вводными изоляторами ВН и НН, а также необходимыми устройствами:
- Газовое реле (реле РГЧЗ) – устанавливается на трансформаторах мощностью от 1000 кВА и выше, но для ТМГ 400 может не предусматриваться ввиду герметичности конструкции.
- Термосигнализатор (встроенный температурный датчик) для контроля температуры масла.
- Предохранительный клапан для сброса избыточного давления в аварийных ситуациях.
- Сливная пробка и пробка для отбора масла.
- Клеммная коробка для выводов от термосигнализатора.
- Минимальное обслуживание: Герметичная конструкция предотвращает контакт масла с атмосферой, что исключает необходимость регулярного контроля и очистки масла (регенерации), а также его долива. Снижаются эксплуатационные расходы.
- Повышенная надежность и долговечность: Отсутствие кислорода и влаги замедляет процессы старения целлюлозной изоляции и окисления масла. Срок службы при правильной эксплуатации достигает 25-30 лет и более.
- Экологическая безопасность: Исключена утечка масла через расширительный бак, нет испарений. Трансформатор безопасен для установки внутри жилых, общественных и промышленных зданий (при соблюдении ПУЭ).
- Защита от окружающей среды: Герметичный бак предохраняет активную часть от попадания пыли, влаги и агрессивных паров.
- Высокие энергетические показатели: Применение современных материалов (холоднокатаная сталь, улучшенная изоляция) обеспечивает низкие потери холостого хода и короткого замыкания, что соответствует современным стандартам энергоэффективности (классы потерь Pхх/Pкз, например, Pхх/Pкз = 0.80/5.40 кВт).
- Более высокая начальная стоимость: По сравнению с трансформаторами открытого типа (ТМ) или с расширительным баком, стоимость ТМГ обычно на 10-20% выше из-за сложной герметичной конструкции (сильфоны, мембраны).
- Сложность ремонта и диагностики: В случае внутреннего повреждения доступ к активной части требует вскрытия герметичного бака, слива и последующей вакуумной сушки и заливки масла, что является трудоемкой операцией. Отсутствие газового резака затрудняет диагностику развивающихся дефектов по анализу газов (хроматография).
- Чувствительность к перегрузкам: Из-за фиксированного объема масла и отсутствия его резерва в расширителе, трансформаторы ТМГ более чувствительны к длительным перегрузкам, вызывающим значительный нагрев и рост внутреннего давления.
- Ограничение по мощности: Система охлаждения типа «М» и герметичное исполнение накладывают ограничения на максимально эффективно отводимую мощность, поэтому серия ТМГ, как правило, выпускается на мощности до 2500-4000 кВА.
- Установка: Трансформатор устанавливается на заранее подготовленное горизонтальное основание (фундамент) с возможностью крепления с помощью анкерных болтов. Необходимо обеспечить свободный доступ для осмотра и обслуживания, а также естественную вентиляцию радиаторов. Допустимый уклон основания – не более 2% от горизонтали.
- Приемосдаточные испытания: Перед вводом в эксплуатацию обязательны:
- 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 (для ВН 6кВ – 21 кВ, для 10 кВ – 30 кВ).
- Проверка работы устройства РПН (если есть) и термосигнализатора.
- Контроль уровня и качества масла (отбор проб на испытание из контрольной пробки).
- Эксплуатационное обслуживание: Включает периодические внешние осмотры (без отключения), контроль температуры по встроенному термометру, проверку состояния сильфонов или мембраны на отсутствие деформаций и утечек, контроль герметичности сварных швов и уплотнений. В отличие от трансформаторов с расширительным баком, отбор проб масла для химического анализа и хроматографии производится реже (раз в 4-6 лет), но остается обязательной процедурой для оценки состояния изоляции.
- Потери холостого хода (Pхх): Группа 1 (по ГОСТ Р 52719) или класс P0 (по евростандарту).
- Потери короткого замыкания (Pкз): Группа 2 (по ГОСТ Р 52719) или класс Pk.
Основные технические характеристики и параметры
Технические параметры трансформатора ТМГ 400 регламентируются ГОСТ 11677-85, ГОСТ 52719-2007 и техническими условиями производителя. Ниже приведены типовые данные.
| Параметр | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальная мощность, Sном | 400 кВА | Полная мощность на основном ответвлении |
| Номинальное напряжение обмотки ВН, UВН | 6 или 10 кВ (±5%) | Диапазон регулирования обычно ±2×2.5% |
| Номинальное напряжение обмотки НН, UНН | 0.4 кВ | Напряжение на выводах в режиме холостого хода |
| Схема и группа соединения обмоток | Y/Yн-0 (звезда/звезда с нулем) | Наиболее распространенная для распределительных сетей |
| Напряжение короткого замыкания, Uк | 4.5% или 6% | Зависит от класса напряжения (6 или 10 кВ) |
| Потери холостого хода, Pхх | ~800-950 Вт | Зависят от материала магнитопровода (сталь 3405, 3406 и т.д.) |
| Потери короткого замыкания, Pкз | ~5500-6000 Вт | Измеряются при номинальном токе |
| Ток холостого хода, Iхх | ~1.2-2.0% | От номинального тока обмотки ВН |
| Уровень звукового давления, Lp | Не более 65 дБА | На расстоянии 0.3 м от трансформатора |
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Длина / Ширина / Высота (приблизительно) | ~1500 / 1100 / 1600 мм |
| Масса активной части (сердечник с обмотками) | ~900-1100 кг |
| Масса трансформаторного масла | ~400-500 кг (~450-550 л) |
| Полная масса трансформатора (заводская заправка) | ~1500-1800 кг |
Преимущества и недостатки трансформаторов серии ТМГ
Преимущества:
Недостатки:
Особенности монтажа, эксплуатации и технического обслуживания
Монтаж трансформатора ТМГ 400 должен производиться в соответствии с ПУЭ 7-го издания, «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭЭП) и инструкцией завода-изготовителя.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем трансформатор ТМГ принципиально отличается от ТМ?
ТМ – трансформатор масляный с расширительным баком, сообщающимся с атмосферой. ТМГ – трансформатор масляный герметичный, не имеющий такого сообщения. Объемные изменения масла в ТМГ компенсируются за счет деформации стенок бака или мембраны, а не уровнем в расширительном баке. Это ключевое конструктивное отличие определяет все преимущества ТМГ в части снижения обслуживания.
Каков реальный срок службы трансформатора ТМГ 400?
Номинальный срок службы, заявленный производителями, составляет 25 лет. Однако при соблюдении условий эксплуатации (номинальная нагрузка, отсутствие коротких замыканий, нормативная температура окружающей среды, своевременные испытания масла) фактический ресурс активной части может превышать 30 лет. Лимитирующим фактором является старение твердой целлюлозной изоляции, скорость которого в герметичном исполнении существенно снижена.
Можно ли перегружать трансформатор ТМГ 400, и если да, то как?
Допустимые систематические и аварийные перегрузки регламентируются ГОСТ 14209-97 и инструкцией по эксплуатации. Они зависят от начальной нагрузки, температуры окружающей среды и охлаждающей среды (масла). Например, при температуре охлаждающей среды не более 20°C и предварительной нагрузке 70% от номинала, допустимая перегрузка может составлять 20% на 2 часа. Однако для герметичных трансформаторов необходимо проявлять особую осторожность из-за риска резкого роста давления. Рекомендуется использовать нагрузку, не превышающую номинальную, или устанавливать трансформатор большей мощности.
Как часто нужно брать пробы масла на анализ для ТМГ?
Для трансформаторов ТМГ в первый год эксплуатации рекомендуется взять контрольную пробу для установления базовых характеристик. В дальнейшем, ввиду герметичности, периодичность химического анализа и испытания на пробой может быть увеличена до 1 раза в 4 года (для трансформаторов 6-10 кВ). Однако после срабатывания защит, внештатных ситуаций или при обнаружении дефектов сильфонов отбор пробы обязателен внепланово.
Что указывает на неисправность сильфонного компенсатора?
Признаками неисправности являются: видимая остаточная деформация (вмятина, растяжение) гофров сильфона, подтеки масла в зоне их крепления к баку, неравномерное расположение гофров. Поврежденный сильфон подлежит замене, так как теряет компенсирующую способность, что может привести к созданию избыточного вакуума или давления в баке.
Какой класс энергоэффективности (потерь) у современных ТМГ 400?
Современные трансформаторы ТМГ 400, изготовленные с применением стали марки 3406 и выше, соответствуют классам потерь не хуже, чем:
Конкретные цифры (например, 0.84 кВт/5.20 кВт) необходимо уточнять в технической документации на конкретную партию изделия.
Заключение
Трансформатор ТМГ 400 является надежным, современным и экономичным решением для распределительных сетей 6/10 кВ. Его герметичная конструкция обеспечивает существенное снижение эксплуатационных затрат за счет увеличения межсервисных интервалов и повышения долговечности изоляции. При выборе данного оборудования необходимо тщательно оценивать режимы работы объекта, чтобы исключить длительные систематические перегрузки, критичные для герметичных аппаратов. Правильный монтаж, проведение полного комплекса приемосдаточных испытаний и периодический контроль основных параметров в процессе эксплуатации гарантируют безотказную работу трансформатора на протяжении всего его срока службы.