Трансформаторы ТМГ 25

Трансформаторы ТМГ 25: полное техническое описание, конструкция и эксплуатация

Трансформатор ТМГ 25 представляет собой трехфазный двухобмоточный масляный трансформатор общего назначения, класса напряжения 6 или 10 кВ, мощностью 25 кВА. Аббревиатура ТМГ расшифровывается следующим образом: Т – трехфазный, М – масляный, Г – герметичный (в отличие от трансформаторов с расширительным баком). Данный тип трансформатора предназначен для преобразования электрической энергии в сетях энергосистем и потребителей электроэнергии. Его основное применение – распределительные сети, питание промышленных, сельскохозяйственных, коммунальных и бытовых объектов.

Конструктивные особенности и устройство

Конструкция трансформатора ТМГ 25 базируется на классической схеме, адаптированной для режима полной герметизации. Основные узлы и их характеристики:

Активная часть (магнитопровод и обмотки): Магнитопровод собирается из холоднокатаной рулонной электротехнической стали марки 3405-3407, обладающей низкими удельными магнитными потерями. Сборка выполняется в пластинчатой или витой конфигурации, стянута бандажами из стеклоленты. Обмотки НН (низкого напряжения, 0.4 кВ) и ВН (высокого напряжения, 6-10 кВ) изготавливаются из алюминиевой или медной фольги/провода, намотаны на бумажно-бакелитовых цилиндрах. Между обмотками и от обмоток к магнитопроводу установлены масляные каналы и изоляционные барьеры для эффективного охлаждения и обеспечения электрической прочности.
Бак и система охлаждения: Бак трансформатора – герметичный, сварной конструкции, выполненный из листовой стали. Отсутствие расширительного бака компенсируется наличием воздушной термоизолирующей подушки (газового мешка) или системы сильфонного компенсатора объема масла при его температурном расширении. Охлаждение – естественное масляное (тип М). Тепло от активной части передается маслу, которое, циркулируя, отдает его стенкам бака. Ребра или радиаторы (трубчатые или пластинчатые) увеличивают площадь рассеивания тепла.
Система изоляции и масло: Основные изолирующие среды – трансформаторное масло класса «Нафта» по ГОСТ 982 и твердая изоляция (бумага, электрокартон, текстолит). Масло выполняет функции изоляции и теплоотвода. Герметичность конструкции минимизирует контакт масла с атмосферным кислородом, замедляя процессы его старения и окисления.
Вводы: Вводы высокого напряжения (ВН) – керамические, проходные изоляторы на 6 или 10 кВ. Вводы низкого напряжения (НН) – обычно шинные, с фланцевым креплением. Места ввода герметизируются.
Дополнительное оборудование: В стандартной комплектации трансформатор может иметь переключатель ответвлений обмотки ВН (ПБВ) для регулирования напряжения в диапазоне ±5% ступенями 2.5%, газовое реле (в некоторых исполнениях), термосифонный фильтр (для трансформаторов большей мощности, но на 25 кВА часто не ставится), указатель уровня и температуры масла.

Технические характеристики и параметры

Номинальные параметры и рабочие характеристики трансформатора ТМГ 25 регламентируются ГОСТ 11677-85, ГОСТ 52719-2007 и техническими условиями завода-изготовителя. Основные параметры сведены в таблицу.

Таблица 1. Основные технические характеристики трансформатора ТМГ 25

Параметр	Значение / Описание
Тип	ТМГ 25
Номинальная мощность, S_ном	25 кВА
Номинальное напряжение обмотки ВН, U_ВН	6 или 10 кВ (±5% или ±2х2.5%)
Номинальное напряжение обмотки НН, U_НН	0.4 кВ
Схема и группа соединения обмоток	Y/Y_н-0 (звезда/звезда с нулем)
Напряжение короткого замыкания, U_к	4.5% (для 25 кВА)
Потери холостого хода, P_х	≈ 115-135 Вт (зависит от материала и технологии)
Потери короткого замыкания, P_к	≈ 600-650 Вт
Ток холостого хода, I₀	≈ 2.0-2.5%
КПД при полной нагрузке	> 97.5%
Способ охлаждения	М (масляное с естественной циркуляцией)
Масса масла, approx	50-60 кг
Масса полная, approx	200-250 кг
Класс изоляции	А (105°C)
Степень защиты по IP	IP20 (от касания пальцами, без защиты от воды)

Принцип работы и режимы эксплуатации

Принцип действия основан на явлении электромагнитной индукции. При подаче переменного напряжения на первичную обмотку (ВН) в магнитопроводе создается переменный магнитный поток, который, пересекая витки вторичной обмотки (НН), наводит в ней ЭДС, пропорциональную соотношению витков. Основные режимы работы:

Номинальный режим: Работа при номинальных значениях мощности, напряжения и тока, с не превышающими допустимых значений температуры нагрева обмоток и масла.
Длительный режим: Возможность работы с нагрузкой, отличной от номинальной, при условии соблюдения температурных ограничений. Допускаются систематические перегрузки, регламентированные ГОСТ и руководством по эксплуатации, в зависимости от температуры окружающей среды и начальной нагрузки.
Режим короткого замыкания: Трансформатор рассчитан на динамическую и термическую стойкость к токам КЗ в течение короткого времени (обычно 2-4 сек). Защита от последствий КЗ обеспечивается внешними устройствами (предохранителями, автоматами).

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами (ТМ, ТМЗ, сухими)

Сравнительный анализ позволяет определить область оптимального применения ТМГ 25.

Таблица 2. Сравнение трансформатора ТМГ 25 с аналогами

Тип трансформатора	Преимущества	Недостатки
ТМГ 25 (герметичный масляный)	Не требует обслуживания масляной части (доливка, очистка), нет контакта масла с воздухом – медленное старение, не требует маслоприемника и противопожарных мероприятий как для открытых баков, может устанавливаться внутри помещений (с ограничениями), меньшие эксплуатационные расходы.	Более высокая начальная стоимость, чувствительность к перегрузкам из-за жесткого бака, сложность ремонта активной части, необходимость контроля целостности системы герметизации.
ТМ, ТМЗ (масляный с расширительным баком)	Проще конструкция бака, лучше условия охлаждения, легче доступ для отбора проб и ремонта, ниже стоимость.	Требуется регулярный контроль уровня и качества масла, необходимость в маслоприемнике при внутренней установке, пожароопасность выше, окисление масла.
Сухой трансформатор (ТСЗ, ТСГЛ)	Пожаро- и взрывобезопасность, экологичность, может устанавливаться внутри любых помещений без ограничений, простота обслуживания (только очистка), высокая стойкость к перегрузкам.	Значительно большие габариты и масса на ту же мощность, выше стоимость, чувствительность к загрязнениям и влажности, более высокий уровень шума, ограничения по климатическому исполнению для наружной установки.

Требования к установке, монтажу и эксплуатации

Монтаж и эксплуатация должны выполняться в соответствии с ПУЭ (Правила устройства электроустановок), ПТЭЭП (Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей) и инструкцией завода-изготовителя.

Место установки: Открытые подстанции (навесы), закрытые трансформаторные подстанции (КТП), встроенные подстанции. При внутренней установке помещение должно иметь степень огнестойкости не ниже II, приточно-вытяжную вентиляцию, порог и пандус для удержания масла в аварийной ситуации (до 100% объема).
Фундамент: Ровная горизонтальная поверхность, способная выдержать вес трансформатора. Часто используются бетонные основания с закладными деталями для крепления.
Приемка в эксплуатацию: Внешний осмотр на отсутствие повреждений, контроль уровня масла по указателю, измерение сопротивления изоляции обмоток (мегаомметром на 1000-2500 В), проверка коэффициента трансформации и группы соединений, испытание повышенным напряжением промышленной частоты обмоток и вводов.
Эксплуатационный контроль: Визуальный осмотр на предмет подтеков масла, загрязнений, состояния изоляторов. Контроль температуры (по встроенному термометру) – нагрев масла не должен превышать +95°C. Периодические (раз в 2-6 лет) измерения сопротивления изоляции, испытания диэлектрических свойств масла (тангенс угла диэлектрических потерь, пробивное напряжение).

Обслуживание и ремонт

Герметичная конструкция существенно сокращает объем планового обслуживания. Основные мероприятия:

Ежедневный/еженедельный обход: Визуальный контроль.
Текущее обслуживание (раз в 1-2 года): Очистка вводов и бака от пыли, проверка затяжки контактных соединений на выводах НН и ВН, измерение нагрузки по фазам.
Капитальный ремонт (по результатам диагностики, обычно >10-15 лет): Полная разгерметизация, слив масла, ревизия активной части (при необходимости), сушка, замена или регенерация масла, замена уплотнений, испытания. Выполняется специализированными организациями.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем трансформатор ТМГ принципиально отличается от ТМ?

Ключевое отличие – в конструкции бака. ТМГ – герметичный, без расширительного бака, с компенсацией теплового расширения масла за счет эластичных элементов или газовой подушки. ТМ имеет открытый бак, соединенный с расширителем, где масло контактирует с воздухом через силикагелевый фильтр (дыхало). Это делает ТМГ практически необслуживаемым в части масляного хозяйства.

Можно ли устанавливать ТМГ 25 внутри жилого дома?

Установка масляного трансформатора внутри жилых зданий запрещена ПУЭ (п. 7.1.13, 4.2.123). Допускается установка в пристройках или встроенных подстанциях из огнестойких материалов, имеющих отдельный выход наружу и системы вентиляции и противопожарной защиты. Предпочтительна наружная установка или использование сухого трансформатора.

Каков срок службы трансформатора ТМГ 25 и от чего он зависит?

Номинальный срок службы составляет 25 лет. Фактический срок зависит от условий эксплуатации: качества питающего напряжения (уровень высших гармоник, несимметрия), температурного режима (перегрузки, высокая ambient температура), качества монтажа и своевременности проведения диагностики. Основной фактор старения – деградация твердой изоляции обмоток, скорость которой удваивается с ростом температуры на каждые 6-8°C (правило Монтингера).

Как правильно выбрать предохранители для защиты трансформатора 25 кВА на стороне 10 кВ?

Выбор предохранителей типа ПКТ осуществляется по току номинальной мощности трансформатора на стороне ВН. Для 25 кВА при 10 кВ: I_ном.ВН = S / (√3 U) = 25000 / (1.73 10000) ≈ 1.44 А. Учитывая броски тока намагничивания и допустимые перегрузки, выбирают предохранитель с номинальным током 4-6 А (например, ПКТ-101-4). Точный выбор должен учитывать характеристики защищаемой сети и выполняется по специальным кривым.

Что делать, если на трансформаторе ТМГ упал уровень масла в указателе?

Падение уровня масла ниже минимальной отметки свидетельствует о разгерметизации бака. Эксплуатация трансформатора в таком состоянии запрещена, так как это приводит к ухудшению охлаждения и изоляции, насыщению масла воздухом и влагой. Трансформатор должен быть отключен и отправлен в ремонт для выявления и устранения течи, вакуумирования и доливки масла.

Какие испытания трансформатор проходит на заводе и при вводе в эксплуатацию?

Типовые испытания по ГОСТ: измерение потерь холостого хода и короткого замыкания, измерение тока ХХ, испытание изоляции повышенным напряжением промышленной частоты (35 кВ для обмотки 10 кВ), проверка коэффициента трансформации и группы соединений, контроль напряжения КЗ. При вводе в эксплуатацию потребитель обычно проводит: измерение сопротивления изоляции обмоток (R₆₀«), проверку коэффициента трансформации, испытание изоляции вводов повышенным напряжением (для вновь вводимых), анализ масла на пробивное напряжение.

В чем разница между медными и алюминиевыми обмотками для ТМГ 25?

Медные обмотки имеют меньшее удельное сопротивление, что позволяет снизить нагрузочные потери (P_к) на 15-25%, повысить КПД и улучшить стойкость к перегрузкам. Медь более устойчива к коррозии. Однако трансформатор с медными обмотками дороже. Алюминиевые обмотки дешевле и легче, что снижает общую стоимость. Для одной и той же мощности габариты активной части с алюминием могут быть несколько больше. Выбор зависит от экономических расчетов и предполагаемого режима работы (при постоянных высоких нагрузках медь предпочтительнее).