Трансформаторы ТМГ 100: полный технический обзор
Трансформатор ТМГ 100 представляет собой трехфазный двухобмоточный масляный трансформатор общего назначения мощностью 100 кВА, предназначенный для работы в сетях переменного тока частотой 50 Гц. Аббревиатура ТМГ расшифровывается как: Т – трехфазный, М – масляный, Г – герметичный (или «глухое» исполнение бака). Данный тип трансформатора относится к оборудованию с неразборным, полностью герметизированным баком, что исключает контакт масла и изоляционных материалов с атмосферным воздухом, предотвращая их окисление и увлажнение.
Конструктивные особенности и устройство
Конструкция трансформатора ТМГ 100 базируется на классической схеме, адаптированной для условий полной герметизации. Основные узлы и их характеристики:
- Магнитопровод (сердечник): Изготавливается из холоднокатаной электротехнической стали марки 3405-3407 с низкими удельными магнитными потерями. Сборка выполняется встык, с перекрытием мест стыков в смежных слоях. Конструкция – плоская, трехстержневая, со стяжными шпильками, изолированными от ярма. После сборки сердечник подвергается отжигу для снятия механических напряжений.
- Обмотки: Выполняются из алюминиевой или медной проволоки (в зависимости от модификации и производителя) на бумажно-бакелитовом цилиндре. Низковольтная обмотка (НН) обычно размещается ближе к сердечнику, высоковольтная (ВН) – снаружи. Между обмотками и от обмоток к стенкам бака устанавливаются масляные каналы и изоляционные барьеры из электрокартона для обеспечения эффективного охлаждения и необходимых изоляционных расстояний.
- Бак: Выполнен из листовой стали, имеет жесткую коробчатую конструкцию с гофрированными стенками (радиаторами). Гофры выполняют функцию теплообменной поверхности и компенсатора объема масла при его температурном расширении. Верхняя крышка бака приваривается к корпусу наглухо, что и обеспечивает полную герметичность. Отсутствие расширительного бака и маслоуказателя – ключевая особенность исполнения «Г».
- Система охлаждения: Естественное масляное охлаждение (тип М). Нагревшееся от обмоток и сердечника масло циркулирует внутри бака за счет конвекции, отдавая тепло через стенки бака и гофры в окружающий воздух.
- Вводы: Проходные изоляторы (фарфоровые или полимерные) для подключения кабелей или шин. Устанавливаются на крышке бака. Для ВН и НН используются вводы на разное номинальное напряжение.
- Дополнительное оборудование: На крышке размещается газовое реле (для трансформаторов с РПН или по спецзаказу), термосифонный фильтр (часто опция), клеммная коробка для выводов от встроенных датчиков температуры (термометр сопротивления). Крепление для транспортировки и монтажа.
- Комплексные трансформаторные подстанции (КТП) мачтового, столбового или наземного исполнения.
- Вводно-распределительные устройства (ВРУ) промышленных предприятий.
- Системы электроснабжения сельскохозяйственных объектов, поселков, микрорайонов.
- Электроснабжение объектов инфраструктуры (торговые центры, офисные здания, социальные учреждения).
- Полная герметичность: Отсутствие контакта масла с кислородом воздуха резко замедляет процессы старения масла и изоляции, увеличивая межремонтный интервал (ресурс).
- Отсутствие необходимости в обслуживании масляной системы: Не требуется контроль уровня масла, его доливка или очистка в процессе нормальной эксплуатации.
- Высокая надежность и безопасность: Минимизирован риск утечки масла. Конструкция бака с гофрами выдерживает значительные перепады давления.
- Упрощенный монтаж и установка: Готовность к работе после установки и подключения.
- Стойкость к неблагоприятным погодным условиям: Защищенность активной части от конденсации влаги.
- Неремонтопригодность в полевых условиях: При серьезных внутренних повреждениях требуется заводской ремонт со вскрытием и нарушением герметичности.
- Чувствительность к перегрузкам: Из-за фиксированного объема масла и отсутствия расширителя тепловые режимы при перегрузках более критичны, чем у трансформаторов с расширительным баком.
- Большая масса и габариты на единицу мощности по сравнению с сухими трансформаторами аналогичного класса.
- Пожарная опасность, присущая всем маслонаполненным аппаратам, хотя и сниженная за счет герметичности.
- Измерение сопротивления изоляции обмоток (R60«).
- Измерение коэффициента абсорбции (R60«/R15«).
- Измерение тангенса угла диэлектрических потерь изоляции (tg δ).
- Контроль физико-химических показателей масла (при наличии маслопробного крана).
- Испытание повышенным напряжением промышленной частоты обмоток.
Технические характеристики и параметры
Трансформаторы ТМГ 100 изготавливаются в соответствии с ГОСТ 11677-85 (и его актуализированными версиями) и техническими условиями производителей. Основные параметры приведены в таблице.
Таблица 1. Основные технические характеристики ТМГ 100
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальная мощность, Sном | 100 кВА |
| Номинальное напряжение обмотки ВН | 6; 6,3; 10; 10,5 кВ |
| Номинальное напряжение обмотки НН | 0,4 кВ (на стороне звезды – 0,23 кВ) |
| Схема и группа соединения обмоток | Y/Yн-0 (звезда/звезда с нулем) |
| Напряжение короткого замыкания, Uк | 4,5% (стандартно для данного напряжения) |
| Потери холостого хода, Pх | 260 – 320 Вт (зависит от материала и технологии) |
| Потери короткого замыкания, Pк | 1970 – 2200 Вт |
| Ток холостого хода, I0 | 1,4 – 2,0% |
| Класс изоляции обмоток | А (105°C) |
| Степень защиты по IP | IP20 (стандартно для вводов) |
| Масса масла / Полная масса | ~150 кг / ~550 кг (приблизительно, зависит от производителя) |
| Габаритные размеры (ДхШхВ) | ~1100x800x1300 мм (ориентировочно) |
Область применения и условия эксплуатации
Трансформаторы ТМГ 100 применяются для приема, преобразования и распределения электрической энергии в сетях 6(10)/0,4 кВ. Основные объекты установки:
Условия эксплуатации регламентированы стандартами: высота над уровнем моря до 1000 м; температура окружающей среды от -45°C до +40°C; невзрывоопасная среда, не содержащая агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию; установка в помещениях или на открытом воздухе (при соответствующем климатическом исполнении, например, У1, ХЛ1).
Преимущества и недостатки конструкции ТМГ
Преимущества:
Недостатки и ограничения:
Сравнение с аналогами и выбор модификации
При выборе трансформатора 100 кВА необходимо учитывать альтернативные конструкции.
Таблица 2. Сравнение ТМГ 100 с основными аналогами
| Параметр / Тип | ТМГ 100 (масляный герметичный) | ТМ 100 (масляный с расширителем) | ТСЗ 100 (сухой с литой изоляцией) |
|---|---|---|---|
| Система охлаждения/изоляции | Масляная, герметичная | Масляная, открытая | Воздушная, литая эпоксидная изоляция |
| Обслуживание | Без обслуживания | Требуется контроль и доливка масла | Без обслуживания |
| Пожарная и экологическая безопасность | Средняя (есть масло) | Низкая (риск утечки масла) | Высокая (нет масла) |
| Установка | На улице, в хорошо вентилируемых помещениях | На улице, в специальных камерах | Внутри помещений (жилых, общественных, промышленных) |
| Стойкость к влаге и загрязнениям | Высокая | Средняя (зависит от состояния сапуна) | Требует защиты от влаги и пыли (низкая IP вводов) |
| Стоимость | Средняя | Ниже средней | На 30-50% выше |
| Ресурс | Высокий (25-30 лет) | Средний (требует регенерации масла) | Высокий (30+ лет) |
Выбор модификации ТМГ 100 также включает уточнение: номинального напряжения ВН (6 или 10 кВ); материала обмоток (медь дает меньшие потери, но дороже); наличия термосифонного фильтра (поглощает продукты старения масла); климатического исполнения (У1 – для умеренного, ХЛ1 – для холодного климата).
Монтаж, эксплуатация и диагностика
Монтаж включает установку на подготовленное основание, выверку по уровню, заземление бака (не менее чем в двух точках), подключение силовых кабелей или шин к вводам ВН и НН с соблюдением моментов затяжки, подключение цепей сигнализации (от газового реле, термометра). Перед включением под напряжение обязателен контроль изоляции мегомметром.
Эксплуатация в нормальном режиме не требует регулярных операций. Рекомендуется периодический визуальный осмотр на предмет отсутствия подтеков масла, деформации гофр, состояния изоляторов, контроль температуры поверхности (термометрами или тепловизором), регистрация нагрузки.
Диагностика состояния включает:
Эти работы выполняются специализированными электролабораториями в рамках планово-предупредительных ремонтов (ППР).
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем трансформатор ТМГ принципиально отличается от ТМ?
Основное отличие – в конструкции бака и системе контакта масла с атмосферой. ТМ имеет расширительный бак с маслоуказателем и воздухоосушителем (силикагелевым фильтром-сапуном), что позволяет маслу расширяться/сжиматься и контактировать с осушенным воздухом. ТМГ – полностью герметичен, тепловое расширение масла компенсируется деформацией гофрированных стенок бака. Это делает ТМГ необслуживаемым в части масляного хозяйства.
Каков реальный срок службы ТМГ 100?
Номинальный срок службы, заявленный производителями, составляет 25-30 лет. Фактический ресурс зависит от условий эксплуатации: режимов нагрузки, климатических воздействий, качества питающего напряжения. При соблюдении паспортных условий и проведении периодических диагностик трансформаторы ТМГ могут работать свыше 30 лет.
Что делать, если на трансформаторе деформировались (вздулись) гофры?
Деформация гофров свидетельствует о значительном повышении внутреннего давления, которое может быть вызвано интенсивным нагревом при длительной перегрузке или внутренним повреждением (КЗ), сопровождающимся выделением газов. Такой трансформатор должен быть немедленно отключен от сети и отправлен на экспертизу и ремонт на специализированное предприятие. Эксплуатация с деформированным баком запрещена.
Можно ли устанавливать ТМГ 100 внутри жилого или общественного здания?
Согласно действующим ПУЭ (Глава 4.2), масляные трансформаторы мощностью до 630 кВА могут устанавливаться в пристройках к зданиям (трансформаторных подстанциях) с соответствующими противопожарными требованиями. Непосредственная установка в жилых, общественных и других помещениях, где возможно пребывание людей, как правило, не допускается из-за пожарной опасности. Для внутренней установки следует применять сухие трансформаторы (ТСЗ, ТС(L), ТСГЛ).
Как определить, что в трансформаторе используется медь или алюминий в обмотках?
Прямым визуальным способом после изготовления – невозможно. Основной источник информации – паспорт изделия и техническая документация завода-изготовителя. Косвенным признаком может служить величина потерь короткого замыкания (Pк): при прочих равных, у медных обмоток они на 15-20% ниже, чем у алюминиевых. Также трансформаторы с медными обмотками имеют большую массу и, как правило, более высокую стоимость.
Требуется ли заземление нейтрали обмотки 0.4 кВ на трансформаторе ТМГ 100?
Трансформатор ТМГ 100 поставляется с выведенной нейтралью (нулевой точкой) обмотки НН (схема Yн). Решение о ее заземлении (глухозаземленная или изолированная нейтраль) принимается на уровне проекта системы электроснабжения в целом, в соответствии с режимом нейтрали, принятым на объекте. Конструктивно трансформатор позволяет выполнить заземление нейтрали на корпусе или вывести ее на отдельный изолятор.
Заключение
Трансформатор ТМГ 100 является надежным, необслуживаемым и долговечным аппаратом для распределительных сетей 6-10/0.4 кВ. Его герметичная конструкция оптимально подходит для работы в условиях открытой установки, где требуется минимальное техническое обслуживание. Выбор в пользу ТМГ обоснован при наличии требований к надежности и долговечности в уличных условиях, при отсутствии жестких ограничений по пожарной безопасности для места установки. Правильный подбор по параметрам, квалифицированный монтаж и плановая диагностика обеспечивают его бесперебойную работу на протяжении всего срока службы.