Трансформаторы силовые масляные ТМГ
Трансформаторы силовые масляные ТМГ: конструкция, особенности, применение
Трансформатор силовой масляный ТМГ представляет собой трехфазный двухобмоточный трансформатор общего назначения с естественным масляным охлаждением и естественной циркуляцией воздуха (исполнение «М»), герметичного исполнения (исполнение «Г»). Аббревиатура расшифровывается как Трансформатор Масляный Герметичный. Данный тип аппаратов предназначен для преобразования электрической энергии в сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц и является эволюционным развитием классических трансформаторов серии ТМ в сторону повышения надежности и снижения эксплуатационных затрат за счет исключения контакта трансформаторного масла с атмосферным кислородом.
Конструктивные особенности и принцип герметизации
Ключевое отличие ТМГ от трансформаторов с расширительным баком (ТМ) – полная герметизация бака. Это достигается за счет жесткой конструкции бака, рассчитанного на внутреннее избыточное давление, и отсутствия сообщения внутреннего объема с атмосферой. Изменение объема масла при колебаниях температуры компенсируется не вытеснением его в открытый расширитель, а за счет упругой деформации гофрированных стенок бака (трансформаторы с гофробаком) или за счет создания над маслом газовой подушки из инертного азота, отделенной от масла эластичной мембраной (мембранные трансформаторы).
- Гофрированный бак: Стенки бака или радиаторов выполняются в виде гофрированных стальных листов, которые работают как сильфоны. При нагреве и расширении масла гофры растягиваются, увеличивая внутренний объем. При охлаждении – сжимаются. Система полностью изолирована, что предотвращает окисление масла и увлажнение.
- Мембранная система герметизации: В верхней части бака устанавливается эластичная мембрана из маслостойкой резины или полимерного материала. Пространство над мембраной заполняется осушенным азотом. Мембрана деформируется, компенсируя изменения объема масла, при этом масло не контактирует с азотом, а азотная подушка служит дополнительным буфером.
- Активная часть: Магнитопровод, собранный из холоднокатаной электротехнической стали с ориентированной зернистой структурой, и обмотки из медного или алюминиевого провода. Изоляция активной части – преимущественно бумажно-масляная.
- Бак герметичный: Цельносварная конструкция с гофростенками или плоскими стенками с вынесенными радиаторами и мембранным устройством. Имеет повышенную механическую прочность.
- Система охлаждения: Естественная циркуляция масла и воздуха (М). Нагревшееся от активной части масло поднимается вверх, отдает тепло стенкам бака или радиаторам, охлаждается и опускается вниз, создавая непрерывный конвективный поток.
- Вводы: Проходные изоляторы (фарфоровые или полимерные) для подключения сетевых и линейных кабелей или шин. Класс напряжения – до 35 кВ включительно.
- Предохранительное устройство: В качестве защиты от аварийного повышения давления устанавливается механический предохранительный клапан или разрывная мембрана.
- Крепление активной части: Жесткое крепление ярмовых балок магнитопровода к днищу бака, что повышает стойкость к токам короткого замыкания.
- Отсутствие контакта масла с воздухом, что резко замедляет его старение и окисление.
- Отсутствие необходимости в регулярном контроле уровня масла и его доливке.
- Не требуется обслуживание расширительного бака, маслоуказателя, силикагелевого воздухоосушителя.
- Повышенная стойкость изоляции к увлажнению.
- Возможность установки в помещениях с повышенными требованиями к чистоте и пожарной безопасности (по сравнению с открытыми трансформаторами).
- Снижение эксплуатационных расходов на техническое обслуживание.
- Более высокая начальная стоимость по сравнению с ТМ аналогичной мощности.
- Жесткие ограничения по перегрузке из-за фиксированного объема масла и бака, отсутствия резерва для теплового расширения.
- Сложность ремонта в полевых условиях при повреждении гофр или мембраны.
- Более высокие требования к качеству заливаемого масла и герметичности всех соединений при заводском изготовлении.
- При равной мощности габариты и масса ТМГ могут быть несколько больше, чем у ТМ.
- В комплектных трансформаторных подстанциях (КТП) наружной и внутренней установки.
- В качестве вводных и распределительных трансформаторов на промышленных предприятиях.
- Для электроснабжения жилых микрорайонов, торговых центров, административных зданий.
- В условиях повышенной влажности, запыленности, в прибрежных зонах, где агрессивная атмосфера ускоряет коррозию и ухудшает свойства масла в открытых системах.
- На объектах, где важно минимизировать периодичность технического обслуживания.
- Монтаж: Установка на подготовленное основание, выверка по уровню, заземление корпуса. Проверка целостности гофр, мембраны, отсутствия течей масла.
- Пуск в работу: Контроль состояния изоляции (Rизм), проверка срабатывания защит, включение без нагрузки для контроля тока холостого хода.
- Текущее обслуживание: Визуальный осмотр на предмет течей, коррозии, состояния вводов. Контроль температуры, уровня шума. Отбор проб масла для хроматографического анализа растворенных газов (ХРАГ) – основной метод диагностики скрытых дефектов. Анализ газа в азотной подушке (для мембранных типов).
- Капитальный ремонт: Вскрытие бака производится только в специализированной мастерской. Включает полную замену масла, ревизию активной части, ремонт или замену гофр/мембраны, сушку изоляции.
- ТМГ vs ТМ (с расширителем): ТМГ требует меньше обслуживания, имеет больший срок службы масла, но менее терпим к перегрузкам. ТМ проще в ремонте и дешевле.
- ТМГ vs ТМГФ (с гофробаком и фланцевым креплением радиаторов): ТМГФ имеет съемные радиаторы, что облегчает транспортировку и ремонт, но увеличивает количество потенциальных точек течи.
- ТМГ vs Сухие трансформаторы (ТСЗ, ТСЛ): Сухие трансформаторы пожаробезопасны, экологичны, но имеют большие габариты, чувствительны к загрязнениям и влажности, дороже при мощностях выше 2500 кВА. ТМГ компактнее и дешевле для средних мощностей, но требует мер пожарной безопасности.
Основные компоненты трансформатора ТМГ
Технические характеристики и номенклатура
Трансформаторы ТМГ выпускаются на стандартные мощности и классы напряжения согласно ГОСТ 11677-85 и другим отраслевым нормативным документам.
| Мощность, кВА | Потери холостого хода (Pхх), Вт | Потери короткого замыкания (Pкз), Вт | Напряжение короткого замыкания (Uк), % |
|---|---|---|---|
| 63 | 190 — 240 | 1280 — 1500 | 4.0 — 4.5 |
| 100 | 290 — 350 | 2000 — 2300 | |
| 160 | 420 — 500 | 2700 — 3100 | |
| 250 | 570 — 680 | 3400 — 4000 | |
| 400 | 830 — 1000 | 4800 — 5500 | |
| 630 | 1100 — 1300 | 6200 — 7200 | |
| 1000 | 1600 — 1900 | 10000 — 11500 | |
| 1600 | 2300 — 2700 | 14500 — 16500 |
| Преимущества | Недостатки |
|---|---|
Области применения
Трансформаторы ТМГ нашли широкое применение в системах электроснабжения промышленных предприятий, гражданских объектов, инфраструктурных проектов и распределительных сетях энергоснабжающих компаний. Их используют:
Эксплуатация, обслуживание и диагностика
Эксплуатация ТМГ требует соблюдения правил, изложенных в ПУЭ, ПТЭЭП и заводской документации. Ключевые аспекты:
Сравнение с другими типами трансформаторов
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Как часто нужно отбирать масло на анализ у трансформатора ТМГ?
Для трансформаторов ТМГ 6-10 кВ плановый отбор проб масла для химического анализа и ХРАГ рекомендуется проводить 1 раз в 2-4 года в зависимости от важности объекта и условий эксплуатации. После первых 1-2 лет эксплуатации целесообразно сделать первый анализ для установления «паспорта» газа. Внеплановый отбор производится при появлении сигналов газового реле (если установлено), резком повышении температуры или после внутренних повреждений.
Можно ли перегружать трансформатор ТМГ?
Допустимые перегрузки регламентированы ГОСТ и инструкцией по эксплуатации. Однако для герметичных трансформаторов они более критичны, чем для трансформаторов с расширителем. Длительные перегрузки приводят к ускоренному старению изоляции и резкому росту давления внутри бака, что может вызвать срабатывание предохранительного клапана, деформацию гофр или разрыв мембраны. Кратковременные аварийные перегрузки допустимы, но их продолжительность и величина строго нормированы.
Что делать, если повреждены гофры бака?
При незначительных вмятинах, не нарушающих герметичность, эксплуатация может продолжаться под усиленным наблюдением. При разгерметизации, трещинах или разрывах гофр трансформатор должен быть немедленно отключен и выведен в ремонт. Ремонт заключается в откачке масла, вырезке поврежденной секции гофра и вварке новой или установке заплатки в условиях, исключающих попадание влаги и пыли внутрь бака. Такой ремонт должен выполнять квалифицированный персонал с применением аргонодуговой сварки.
Чем отличается ТМГ от ТМГЗ?
ТМГЗ – трансформатор масляный герметизированный с защитой. Буква «З» обычно означает наличие специальной азотной защиты с использованием мембраны или сильфона, полностью исключающей контакт масла с атмосферой, часто с автоматической системой поддержания давления азота. ТМГ – более общее обозначение герметичных трансформаторов, которое может включать как конструкции с гофробаком, так и с мембраной. На практике различие в наименованиях часто зависит от завода-изготовителя.
Какой срок службы у трансформатора ТМГ?
Номинальный срок службы трансформаторов ТМГ, установленный ГОСТ, составляет 25 лет. Фактический срок службы определяется условиями эксплуатации, качеством обслуживания и перегрузками. Благодаря герметичной конструкции и замедленному старению масла, при соблюдении нормативных нагрузок и температур, своевременной диагностике, реальный ресурс может превышать 30-35 лет. Критерием вывода из эксплуатации является состояние твердой изоляции обмоток, которое оценивается косвенно по степени полимеризации целлюлозы (определяется через анализ продуктов распада в масле).
Нужно ли доливать масло в ТМГ в процессе эксплуатации?
В исправном герметичном трансформаторе доливка масла не требуется в течение всего срока службы. Необходимость долива возникает только в случае ремонта, связанного со вскрытием бака, или при обнаружении течи. Доливаемое масло должно соответствовать типу залитого, проходить глубокую очистку и дегазацию, а процесс долива должен исключать попадание воздуха внутрь бака.