Трансформатор силовой ТМГ 100

Трансформатор силовой ТМГ 100: технические характеристики, конструкция и применение

Трансформатор силовой трехфазный масляный герметичный (ТМГ) мощностью 100 кВА представляет собой электротехническое устройство, предназначенное для понижения или повышения напряжения переменного тока промышленной частоты 50 Гц в сетях энергосистем. Аппараты серии ТМГ относятся к трансформаторам с литой изоляцией (СЛИ) и герметичным исполнением, что исключает контакт масла с атмосферным кислородом и влагой, значительно повышая эксплуатационную надежность. Модель ТМГ 100 является востребованным решением для электроснабжения небольших промышленных объектов, сельскохозяйственных предприятий, жилых микрорайонов, общественных зданий и в качестве вводных трансформаторов в распределительных сетях 6(10)/0,4 кВ.

Расшифровка обозначения и классификация

Маркировка «ТМГ 100» структурируется следующим образом:

• Т – трансформатор силовой.
• М – масляный (в качестве жидкого диэлектрика и теплоотводящей среды используется минеральное трансформаторное масло).
• Г – герметичный (полная защита масла от воздействия окружающей среды).
• 100 – номинальная мощность в киловольт-амперах (кВА).

Трансформаторы данного типа изготавливаются в соответствии с ГОСТ 52719-2007 (Трансформаторы силовые. Общие технические условия) и другими отраслевыми стандартами. Они относятся к трансформаторам общего назначения.

Конструктивные особенности и устройство

Конструкция трансформатора ТМГ 100 является развитием классических масляных трансформаторов серии ТМ, но с ключевым отличием – полностью герметичным баком. Основные узлы и их описание:

1. Активная часть (Сердечник с обмотками)

Сердечник (магнитопровод) собирается из холоднокатаной рулонной электротехнической стали марки 3405-3407 с низкими удельными магнитными потерями. Конструкция – плоская, стержневая, трехфазная. Стержни и ярма имеют ступенчатое сечение, приближенное к кругу, для оптимального заполнения окна и снижения массы. Стыки между ярмами и стержнями выполняются вперекрытие для уменьшения сопротивления магнитному потоку и снижения потерь холостого хода. Все элементы магнитопровода стянуты бандажами из стеклоленты и изолированы от крепежных деталей.

Обмотки НН (низкого напряжения, 0.4 кВ) и ВН (высокого напряжения, 6 или 10 кВ) изготавливаются из алюминиевой или медной фольги либо прямоугольного провода. Обмотка НН, как правило, цилиндрическая, многослойная, наматывается на бумажно-бакелитовый цилиндр. Обмотка ВН – цилиндрическая, многослойная или дисковая, с усиленной изоляцией. Между обмотками и слоями устанавливаются масляные каналы и изоляционные барьеры из электрокартона для улучшения охлаждения и повышения электрической прочности. Вся активная часть после сборки подвергается сушке в вакуумной печи для удаления влаги и последующей пропитке.

2. Бак и система охлаждения

Бак трансформатора ТМГ 100 – герметичный, сварной, выполнен из листовой стали. В отличие от трансформаторов с расширительным баком (ТМ), у ТМГ отсутствует воздухоосушительный аппарат (дыхатель) и масляный расширитель. Внутренний объем бака рассчитан так, чтобы при максимальной рабочей температуре (+95°C для верхних слоев масла) и естественном тепловом расширении масла в баке сохранялась «газовая подушка» из осушенного воздуха или инертного газа (азота). Это исключает образование вакуума при остывании и предотвращает всасывание влаги из атмосферы. Для отвода тепла бак оснащается навесными радиаторами (трубчатыми или пластинчатыми), которые привариваются к стенкам бака. Охлаждение – естественное, масляное (тип М). Циркуляция масла происходит за счет конвекции: нагретое масло от активной части поднимается вверх, отдает тепло через стенки бака и радиаторов, охлаждается и опускается вниз.

3. Вводы и дополнительные устройства

Вводы высокого напряжения (ВН) на 6 или 10 кВ – проходные изоляторы фарфоровые или полимерные, устанавливаются на крышке бака. Вводы низкого напряжения (НН) на 0.4 кВ – обычно шинные, также на изоляторах. На крышке или боковой стенке бака устанавливается коробка с переключателем ответвлений (ПБВ – переключение без возбуждения). Он позволяет ступенчато регулировать коэффициент трансформации в диапазоне ±2х2.5% от номинального напряжения ВН для компенсации колебаний уровня напряжения в питающей сети. Конструкция ПБВ надежно изолирована и механически заблокирована для предотвращения переключения под нагрузкой.

Основные технические характеристики (ТТХ)

Типовые параметры трансформатора ТМГ 100 приведены в таблице. Фактические значения могут незначительно отличаться в зависимости от производителя и года выпуска.

Таблица 1. Основные технические характеристики трансформатора ТМГ 100

Наименование параметра	Значение
Номинальная мощность, Sном	100 кВА
Номинальное напряжение обмотки ВН, UВН	6000, 10000 В ± 2х2.5% (или другая комбинация)
Номинальное напряжение обмотки НН, UНН	400 В (230 В для фазы)
Схема и группа соединения обмоток	Y/Yн-0 (звезда/звезда с нулем) или Δ/Yн-11 (треугольник/звезда с нулем)
Напряжение короткого замыкания, Uк	4.5% или 5.5% (согласно ГОСТ)
Потери холостого хода, Pх	260 – 320 Вт (в зависимости от материала и технологии)
Потери короткого замыкания, Pк	1970 – 2200 Вт
Ток холостого хода, I0	1.2 – 2.0%
Уровень шума	Не более 55 дБА
Способ охлаждения	М (масляное, естественная циркуляция)
Масса масла	Около 200 – 250 кг
Масса полная	Около 600 – 750 кг
Климатическое исполнение и категория размещения	УХЛ1, У1 (для умеренного и холодного климата, на открытом воздухе)

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами трансформаторов

Преимущества ТМГ 100:

• Отсутствие необходимости в обслуживании масляной системы: Герметичный бак исключает необходимость контроля уровня масла, замены силикагеля в дыхателе, отбора проб масла на анализ так часто, как у трансформаторов с расширительным баком. Масло не окисляется.
• Повышенная стойкость к колебаниям нагрузки и температуры окружающей среды: Конструкция лучше переносит циклы нагрев-остывание без риска подсоса влаги.
• Меньшие габариты и масса по сравнению с ТМ аналогичной мощности за счет отсутствия расширительного бака.
• Высокая надежность и долговечность (срок службы 25 и более лет) при соблюдении условий эксплуатации.
• Установка в помещениях с повышенными требованиями к чистоте: Отсутствие дыхания позволяет устанавливать ТМГ в закрытых подстанциях, где нежелательно выделение паров масла или продуктов окисления.

Недостатки ТМГ 100:

• Неремонтопригодность активной части в полевых условиях: При серьезных внутренних повреждениях требуется заводской ремонт со вскрытием и нарушением герметичности.
• Повышенные механические нагрузки на бак: При перегреве и значительном тепловом расширении масла давление в баке возрастает, что требует его усиленной конструкции и наличия предохранительной мембраны.
• Более высокая начальная стоимость по сравнению с трансформаторами серии ТМ.
• Сложность визуального контроля состояния масла без специальных герметичных кранов для отбора проб.

Области применения и условия эксплуатации

Трансформатор ТМГ 100 применяется в сетях электроснабжения напряжением 6-10 кВ для преобразования энергии на конечных потребительских подстанциях. Типичные объекты установки:

• Комплексные трансформаторные подстанции (КТП) тупикового и проходного типа.
• Столбовые трансформаторные подстанции (СТП) в сельской местности.
• Вводно-распределительные устройства (ВРУ) промышленных цехов, административных зданий, торговых центров.
• Резервные источники питания для объектов связи, медицинских учреждений.
• Электроснабжение насосных станций, систем орошения.

Условия эксплуатации регламентированы ГОСТом: высота над уровнем моря до 1000 м; температура окружающего воздуха от -45°C до +40°C; невзрывоопасная среда, отсутствие агрессивных паров и пыли в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию.

Монтаж, пусконаладка и техническое обслуживание

Монтаж трансформатора включает установку на заранее подготовленное фундаментное основание, выверку по уровню, заземление корпуса и нулевого вывода НН (если группа Y_н). Присоединение кабелей или шин к вводам должно выполняться без создания механических напряжений на изоляторы. Перед включением под напряжение обязательны следующие проверки:

• Измерение сопротивления изоляции обмоток (мегаомметром на 2500 В для ВН и 1000 В для НН).
• Измерение сопротивления обмоток постоянному току (для выявления плохих контактов в соединениях).
• Проверка коэффициента трансформации на всех ответвлениях ПБВ.
• Проверка работы переключателя ПБВ.
• Анализ трансформаторного масла на пробой (электрическая прочность) и тангенс угла диэлектрических потерь.

Техническое обслуживание (ТО) в процессе эксплуатации включает периодический внешний осмотр (чистоту, отсутствие подтеков масла, состояние изоляторов), контроль температуры, запись нагрузочных токов. Раз в 4-6 лет рекомендуется отбирать пробу масла через специальный клапан для лабораторного химического анализа (кислотное число, содержание влаги, газовый хроматографический анализ на наличие продуктов разложения изоляции).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1: В чем принципиальная разница между ТМГ и ТМ?

Ключевое отличие – в конструкции бака и системе контакта масла с атмосферой. ТМ имеет открытый расширительный бак (консерватор), сообщающийся с воздухом через дыхательный аппарат (силикагелевый фильтр). ТМГ – полностью герметичный бак без консерватора, где масло защищено от окисления инертной газовой подушкой.

Вопрос 2: Можно ли заливать в ТМГ 100 другое масло, кроме минерального?

Да, возможна заливка высокотемпературных жидких диэлектриков (например, синтетических сложных эфиров) для повышения пожаробезопасности. Однако это требует согласования с заводом-изготовителем, так как могут измениться условия теплоотдачи и нагрузочные характеристики. Самостоятельная замена типа жидкости недопустима.

Вопрос 3: Что означает группа соединения обмоток Y/Y_н-0 и Δ/Y_н-11, и какую выбрать?

Группа соединений определяет сдвиг фаз между первичным и вторичным линейными напряжениями. Y/Y_н-0 (звезда/звезда с нулем) – сдвиг 0 градусов. Такая группа часто используется для питания преимущественно силовой нагрузки (электродвигатели) и освещения. Δ/Y_н-11 (треугольник/звезда с нулем) – сдвиг 30 градусов. Эта группа традиционна для отечественных сетей, она позволяет уравновесить нагрузку на фазы и является предпочтительной при наличии нелинейных потребителей. Выбор зависит от проекта и согласования с энергоснабжающей организацией.

Вопрос 4: Что делать, если при осмотре обнаружено повышение давления в баке (вздутие стенок)?

Повышение давления – аварийный признак, указывающий на интенсивное газовыделение внутри бака, обычно вследствие внутренних дефектов (межвитковых замыканий, локальных перегревов). Такой трансформатор должен быть немедленно отключен от сети и отправлен на экспертизу и ремонт в специализированную организацию. Эксплуатация запрещена.

Вопрос 5: Как правильно выбрать мощность трансформатора 100 кВА для объекта?

Мощность выбирается на основе расчетной полной нагрузки объекта (кВА) с учетом коэффициента спроса, одновременности и планируемого роста на 5-10 лет. Для трансформатора ТМГ 100 нормальный длительный режим работы допускает нагрузку до 100% номинала. Кратковременные перегрузки регламентированы ГОСТ (например, 1.4 номинального тока в течение 5 секунд при КЗ). Для объектов с преобладанием асинхронных двигателей необходимо также учитывать их пусковые токи.

Заключение

Трансформатор ТМГ 100 является надежным, современным и практически необслуживаемым аппаратом для распределительных сетей среднего напряжения. Его герметичная конструкция обеспечивает стабильность диэлектрических свойств масла и изоляции на протяжении всего срока службы, минимизируя эксплуатационные затраты. При выборе, монтаже и эксплуатации необходимо строго руководствоваться технической документацией завода-изготовителя и правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП). Правильно подобранный и установленный трансформатор данной серии гарантирует стабильное и экономичное электроснабжение потребителей на протяжении десятилетий.