Трансформаторы ТМГ 1600

Трансформаторы ТМГ 1600: технические характеристики, конструкция и применение

Трансформатор ТМГ 1600 представляет собой трехфазный двухобмоточный масляный трансформатор общего назначения, класса напряжения 6 или 10 кВ, с номинальной мощностью 1600 кВА. Аббревиатура ТМГ расшифровывается как: Т – трехфазный, М – масляный, Г – герметичный (или «глухое» исполнение бака). Данный тип трансформатора предназначен для стационарной установки в сетях переменного тока частотой 50 Гц с целью преобразования электроэнергии на распределительных подстанциях для питания промышленных, коммунальных и сельскохозяйственных объектов.

Конструктивные особенности трансформаторов ТМГ 1600

Конструкция трансформатора ТМГ 1600 базируется на классической схеме, но с ключевой особенностью – герметичным баком. В отличие от трансформаторов с расширительным баком (типа ТМ), в ТМГ отсутствует контакт масла с атмосферным воздухом, что минимизирует процессы окисления и увлажнения трансформаторного масла.

• Магнитопровод (сердечник): Изготавливается из холоднокатаной электротехнической стали с ориентированной зернистой структурой (марки 3405, 3406 и аналоги). Сборка выполняется встык, стяжка осуществляется бандажами из стеклоленты. Конструкция – плоская, трехстержневая, со скошенными стыками в местах примыкания ярма к стержням для снижения потерь холостого хода и уровня шума.
• Обмотки: Применяются цилиндрические обмотки, намотанные из алюминиевой или медной проволоки (марка трансформатора может уточняться: ТМГ 1600/10 У1 – с алюминиевыми обмотками, ТМГм 1600/10 – с медными). Обмотки НН (низкого напряжения, 0.4 кВ) и ВН (высокого напряжения, 6 или 10 кВ) располагаются концентрически на стержнях магнитопровода. Между обмотками и от обмоток к стенкам бака предусмотрены масляные каналы для эффективного охлаждения.
• Бак: Выполнен в виде герметичной сварной конструкции из листовой стали. В верхней части бака расположены вводы, термосифонный фильтр и защитные устройства. Герметичность обеспечивается за счет отсутствия расширителя. При нагреве масла его объем компенсируется за счет упругой деформации стенок бака или наличия специальной газовой подушки (в некоторых модификациях). Внутренняя полость бака заполнена очищенным и дегазированным трансформаторным маслом.
• Система охлаждения: Естественное масляное охлаждение (тип М). Тепло, выделяемое в обмотках и магнитопроводе, передается маслу. Нагретое масло циркулирует внутри бака, отдавая тепло стенкам, которые, в свою очередь, охлаждаются окружающим воздухом. Для увеличения поверхности теплообмена бак оснащен радиаторами, приваренными или присоединенными на фланцах.
• Вводы: Для стороны ВН применяются проходные изоляторы на 6 или 10 кВ. Для стороны НН – обычно шинные изоляторы на 0.4 кВ. Материал – фарфор или полимер.
• Дополнительное оборудование: Трансформатор комплектуется термосифонным фильтром (адсорбером) с наполнителем (силикагель) для очистки масла от продуктов старения, указателем уровня масла, пробкой для отбора масла и крышкой для залива. Защита от аварийного повышения давления осуществляется с помощью мембраны (предохранительной диафрагмы) или клапана избыточного давления.

Основные технические параметры и характеристики

Технические данные трансформатора ТМГ 1600 регламентируются ГОСТ 11677-85 (и более поздними актуализированными редакциями), а также техническими условиями конкретных производителей.

Таблица 1. Основные номинальные параметры трансформатора ТМГ 1600

Параметр	Значение	Примечание
Номинальная мощность, Sном	1600 кВА	Полная мощность на основном ответвлении
Номинальное напряжение обмотки ВН, UВН	6000; 10000 В	Наиболее распространен вариант 10 кВ
Номинальное напряжение обмотки НН, UНН	400 В (230 В фазное)	Для сетей 0.4 кВ
Схема и группа соединения обмоток	Y/Yн-0 (звезда/звезда с нулем)	Возможны другие группы по заказу
Напряжение короткого замыкания, Uк	5.5% или 6%	Согласно ГОСТ, фактическое значение указывается в паспорте
Потери короткого замыкания, Pк	~16.5 — 18.0 кВт	Зависят от материала обмоток и производителя
Потери холостого хода, Pх	~2.7 — 3.2 кВт	Зависят от марки стали и технологии сборки сердечника
Ток холостого хода, Iх	~0.8 — 1.5%
Уровень звукового давления, Lp	Не более 70 дБ	На расстоянии 0.3 м от трансформатора
Способ регулирования напряжения	Без возбуждения (ПБВ)	Обычно ±2×2.5% от Uном ВН
Масса масла	~1100 кг	Ориентировочно
Полная масса	~4000 — 4500 кг	Зависит от конструкции и материалов

Преимущества и недостатки конструкции ТМГ

Преимущества:

• Отсутствие контакта масла с воздухом: Исключается попадание влаги и кислорода, что резко замедляет старение масла, увеличивает срок его службы и интервалы между обслуживанием.
• Снижение эксплуатационных затрат: Нет необходимости в постоянном контроле уровня масла в расширителе, его доливе, очистке дыхательного клапана.
• Повышенная надежность: Герметичная конструкция менее чувствительна к перепадам температур окружающей среды, исключены случаи всасывания влаги при резком охлаждении.
• Компактность: Отсутствие расширительного бака позволяет уменьшить габаритные размеры по высоте.
• Универсальность установки: Может устанавливаться в закрытых помещениях (КТП, ЗТП) без дополнительных требований к системе вентиляции для отвода газов из расширителя.

Недостатки:

• Повышенная механическая нагрузка на бак: Бак должен выдерживать переменное давление от нагрева и охлаждения масла, что требует более прочной конструкции.
• Сложность контроля состояния масла: Для отбора проб масла на анализ требуется специальное устройство. Визуальный контроль уровня также усложнен.
• Чувствительность к перегрузкам: При значительных перегрузках и перегреве резко возрастает давление внутри бака, что может привести к срабатыванию аварийной защиты или деформации сварных швов.
• Ремонтопригодность: В полевых условиях ремонт или замена внутренних элементов более сложна по сравнению с трансформаторами открытого типа.

Область применения и условия эксплуатации

Трансформаторы ТМГ 1600 являются основным силовым оборудованием для:

• Городских и промышленных распределительных сетей 6/10 кВ.
• Комплектных трансформаторных подстанций (КТП) мачтового, столбового или наземного исполнения.
• Закрытых трансформаторных подстанций (ЗТП) внутри зданий.
• Электроснабжения крупных промышленных предприятий, торговых центров, жилых микрорайонов.

Условия эксплуатации: Трансформаторы предназначены для работы в условиях умеренного (У), холодного (ХЛ) или тропического (Т) климата. Установка – на высоте до 1000 м над уровнем моря. Окружающая среда – невзрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию. Допустимый диапазон температур окружающего воздуха от -45°С до +40°С.

Сравнение с аналогами (ТМ, ТМЗ, сухие трансформаторы)

Таблица 2. Сравнительная характеристика трансформаторов мощностью 1600 кВА

Параметр / Тип	ТМГ 1600 (герметичный масляный)	ТМ 1600 (масляный с расширителем)	ТМЗ 1600 (масляный с принудительным охлаждением)	Сухой трансформатор (ТСЗГЛ 1600)
Конструкция бака	Герметичная, без расширителя	С расширительным баком и дыхателем	С расширителем, радиаторы с вентиляторами	Открытая, воздушная изоляция
Обслуживание	Минимальное (контроль давления, адсорбера)	Регулярное (контроль уровня масла, очистка дыхателя)	Регулярное, более сложное (вентиляторы)	Минимальное (очистка от пыли)
Пожароопасность	Есть (масло)	Есть (масло)	Есть (масло)	Нет (негорючие материалы)
Установка внутри помещений	Разрешена (в ЗТП)	Разрешена с ограничениями (нужна вытяжка)	Разрешена с ограничениями (шум вентиляторов)	Предпочтительна (без ограничений)
Стойкость к перегрузкам	Средняя	Средняя	Высокая (за счет принудительного охлаждения)	Низкая/Средняя (зависит от класса изоляции)
Стоимость	Средняя	Ниже средней	Выше средней	Высокая
Основное применение	КТП, ЗТП в умеренном климате	Открытые подстанции, КТП	Подстанции с переменной нагрузкой, пиковые нагрузки	Внутри зданий, объекты с высокими требованиями пожаробезопасности

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Монтаж: Установка трансформатора производится на заранее подготовленное фундаментное основание с креплением лап бака анкерными болтами. Необходимо обеспечить заземление корпуса трансформатора. При установке в КТП монтаж осуществляется в соответствии с проектом подстанции.

Пуск в работу: Перед включением под напряжение необходимо: проверить целостность пломб и изоляторов, убедиться в отсутствии течи масла по сварным швам и уплотнениям, проверить положение переключателя ответвлений (ПБВ), измерить сопротивление изоляции обмоток, провести испытание повышенным напряжением (если трансформатор долго хранился).

Техническое обслуживание (ТО): Включает в себя периодические внешние осмотры, контроль температуры, давления, состояния адсорбера и изоляторов. Через определенные интервалы (раз в 4-6 лет или по результатам диагностики) производится отбор проб масла для химического анализа и определения тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ). Адсорбер подлежит регенерации или замене при насыщении силикагеля (изменение цвета с синего на розовый).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается ТМГ от ТМ?

Ключевое отличие – в конструкции бака и системе контакта масла с атмосферой. ТМ имеет расширительный бак с дыхательным устройством (силикагелевый воздухоосушитель или дыхательный клапан), что приводит к постоянному, хотя и ограниченному, контакту масла с воздухом. ТМГ – полностью герметичен, изменение объема масла при температурных колебаниях компенсируется упругостью стенок бака или газовой подушкой. Это делает ТМГ более надежным в условиях повышенной влажности и снижает затраты на обслуживание.

Каков срок службы трансформатора ТМГ 1600?

Номинальный срок службы, заложенный в ГОСТ и технических условиях, составляет 25 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать этот показатель и достигать 30-40 лет при условии соблюдения режимов нагрузки, качественного проведения планово-предупредительных ремонтов и диагностики, а также отсутствия аварийных ситуаций. Основным лимитирующим фактором является старение изоляции обмоток и масла.

Как часто нужно менять масло в трансформаторе ТМГ?

Благодаря герметичной конструкции и наличию термосифонного фильтра, масло в трансформаторах ТМГ сохраняет свои эксплуатационные качества значительно дольше, чем в трансформаторах типа ТМ. Полная замена масла требуется не по регламенту, а по результатам лабораторного анализа отобранных проб. При нормальной эксплуатации интервал между заменами может составлять 15-20 лет и более. Регулярный (раз в 4-6 лет) химический анализ масла обязателен для контроля его состояния.

Какие перегрузки допускаются для ТМГ 1600?

Допустимые перегрузки регламентируются ГОСТ 14209-97 и инструкцией по эксплуатации. Они зависят от начальной нагрузки, температуры окружающей среды и длительности. Например, при предварительной нагрузке 70% от номинала и температуре воздуха +20°С, трансформатор может выдерживать перегрузку 20% в течение 2 часов. Для длительных систематических перегрузок (более 6 часов в сутки) допустимая величина не должна превышать 10-15%. Важно помнить, что герметичная конструкция ТМГ менее терпима к длительным перегрузкам из-за быстрого роста давления внутри бака.

Что такое термосифонный фильтр (адсорбер) и зачем он нужен?

Термосифонный фильтр – это устройство, заполненное адсорбентом (обычно силикагелем), подключенное к верхней части бака трансформатора. За счет естественной конвекции масло циркулирует через фильтр. Адсорбент поглощает продукты окисления и разложения масла (кислоты, смолы, влагу), тем самым продлевая срок его службы и сохраняя диэлектрические свойства. Контроль состояния силикагеля (по изменению цвета с синего на розовый) является важной частью технического обслуживания.

Как выбрать между ТМГ 1600 и сухим трансформатором той же мощности?

Выбор определяется условиями эксплуатации и экономическими соображениями:

• Выбирайте ТМГ 1600, если: объект расположен на улице или в отдельном ЗТП; важна низкая первоначальная стоимость; климат умеренный; нет жестких противопожарных требований к помещению подстанции.
• Выбирайте сухой трансформатор, если: подстанция расположена внутри жилого, офисного или производственного здания (особенно в многоэтажных); действуют строгие нормы пожарной безопасности и экологии (отсутствие масла); предполагаются высокие требования к простоте обслуживания и экологичности; бюджет проекта позволяет принять более высокие капитальные затраты.

Каковы основные причины выхода из строя трансформаторов ТМГ?

Наиболее распространенные причины:

• Повреждение межвитковой изоляции из-за старения, перегрузок или внешних коротких замыканий.
• Нарушение герметичности бака (течи по сварным швам, уплотнениям) с последующим увлажнением масла и изоляции.
• Отказ системы защиты от повышения давления, приводящий к деформации или разрыву бака.
• Износ контактов переключателя ответвлений (ПБВ).
• Загрязнение и старение масла при несвоевременной замене адсорбента в термосифонном фильтре.

Регулярная диагностика (виброакустический контроль, хроматографический анализ газов в масле, измерение tg δ) позволяет выявить большинство развивающихся дефектов на ранней стадии.