ООО «КПМ» производит сухие трансформаторы на основе оригинальной технологии длительное время. С 2008 года произведено и поставлено на промышленные и энергетические объекты Российской Федерации и стран ближнего зарубежья значительное количество трансформаторов. Накоплен положительный опыт эксплуатации в различных, в том числе неблагоприятных, условиях.
Трансформаторы производятся для сетей напряжением от 0,4 кВ до 36 кВ, мощностью до 20000 кВА.
Назначение
Силовые трансформаторы являются электрическими машинами, предназначенными для преобразования тока и напряжения из сети одного номинала в другую сеть. Принято подразделять силовые трансформаторы на трансформаторы общего и специального назначения.
Сухие трансформаторы общего назначения, в силу своей мощности и класса напряжения, предназначены для распределительных сетей, сетей промышленных предприятий и тяговых подстанций электрифицированного железнодорожного транспорта. Это, в частности, понижающие трансформаторы, выполняющие преобразование напряжения из большего номинала в меньший и трансформаторы связи, обеспечивающие переток мощности между распределительными сетями разного класса напряжения.
Сухие специальные трансформаторы имеют изменённые характеристики и конструкцию, обеспечивающую их работу в специальных условиях. К таковым относятся сварочные трансформаторы, преобразовательные трансформаторы для выпрямительных и инверторных установок, разделительные трансформаторы и другие трансформаторы специальной конструкции, в том числе специально производимые по требованиям и спецификации Заказчика.
Конструкция
Конструкция трансформаторов ООО «КПМ» — оригинальная. Разработана с учётом опыта производства и эксплуатации сухих реакторов различного класса напряжения. Главной её особенностью является технология изготовления обмоток.
Обмотки являются самонесущими: они не нуждаются в несущих конструктивных элементах для обеспечения их прочности, поскольку каждая обмотка в целом представляет собой монолитную конструкцию. Такая конструкция обмоток получила название воздушно-барьерный монолит.
Монолитность обмоток достигается за счет технологии их изготовления. В целом, технология их изготовления схожа с технологией изготовления обмоток сухих реакторов ООО «КПМ».
Для изготовления обмоток используется специальный, прямоугольный, одножильный провод с комбинированной изоляцией, состоящей из полиимидно-фторопластовой (ПМФ) пленки и двух слоев стеклоткани, пропитанных теплостойким, кремнийорганическим лаком, класса нагревостойкости 200 (200°С) по ГОСТ 8865-93.
Пленка ПМФ является основной изоляцией провода и обеспечивает требуемый уровень электрической изоляции. Стеклоткань, пропитанная лаком, играет роль конструкционного и защитного материала. Она образует защитный кожух вокруг проводника в плёнке ПМФ, а также обеспечивает прочное, монолитное сцепление проводников друг с другом.
Стеклоткань долговечна, не подвержена воздействию коррозии и процессу гниения и сохраняет свои механические свойства на протяжении всего срока службы изделия. Используемый для пропитки лак, обладает отличной клеящей и пропитывающей способностью, цементирующими свойствами. Лак характеризуется высокой теплопроводностью, что обеспечивает хороший отвод тепла от проводников. Он имеет высокую влаго- и водостойкость, гидрофобен, имеет высокую нагревостойкость, трудногорюч.
В целом, изоляция выдерживает повышенную и пониженную температуру на протяжении длительного времени без изменения своих свойств, обладает высокой стабильностью и устойчивостью к воздействию химических веществ и радиации. Изоляция обмоток является трудногорючей в соответствии с ГОСТ 12.1.044-89, выдерживает длительное (до 8 минут) воздействие открытым пламенем без возгорания. Вероятность воспламенения изоляции обмоток трансформатора даже в случае тяжелых и длительных коротких замыканий практически равна нулю.
По сравнению с уже давно известной воздушно-барьерной изоляцией технология ООО «КПМ» имеет ряд преимуществ:
- Обмотка имеет большую механическую прочность, обеспечивается высокая стойкость к мехническим усилиям при транспортировке и монтаже, а также к динамическим усилиям при прохождении токов короткого замыкания.
- Обеспечивается высокая электрическая прочность изоляции.
- Изоляция обмоток устойчива к воздействию влаги, температуры, агрессивных химических веществ.
- Материалы изоляции обмоток долговечны и практически не меняют своих свойств на протяжении всего срока службы.
- Обмотки трансформатора не могут быть источником возгорания и пожара.
По сравнению с литой изоляцией воздушно барьерный монолит обеспечивает более высокие нагрузочные характеристики трансформатора.
Намотка осуществляется на станках с плавной регулировкой скорости вращения и регулировкой момента вращения на валу двигателя, что обеспечивает высокую повторяемость параметров обмоток.
После намотки и сварки выполняется пропитка обмоток. Пропитка осуществляется путем полного погружения в емкость с кремнийорганическим компаундом. Компаунд не выполняет роль межслоевой изоляции, а служит для придания обмоткам монолитности. После пропитки обмотка помещается в термическую печь, где в течении 12 часов происходит ее запечка при температуре 160 — 180 °C. Цикл пропитки-запечки повторяется многократно.
После пропитки и запечки обмотка готова к монтажу на стержень. Для эстетических целей и для защиты от ультрафиолетовых лучей трансформатор красится пожаростойкой эмалью. Для покраски используется кремнийорганическая электроизоляционная эмаль, которая представляет собой суспензию пигментов в лаке. Эмаль обладает высоким уровнем диэлектрической прочности и высокими физико-механическими свойствами.
После сборки трансформатора, завершающим этапом производства является проведение полного цикла приемо-сдаточных испытаний в собственной электролаборатории.
Оригинальная конструкция трансформаторов обуславливает их отличные эксплуатационные характеристики. В частности нагрузочную способность и нагревостойкость. Данные характеристики весьма важны для сухих трансформаторов, поскольку именно по нагрузочной способности сухие трансформаторы традиционно уступают масляным.
Поскольку ГОСТ Р 54827-2011 «Трансформаторы сухие. Общие технические условия» и ГОСТ 11677-85 «Трансформаторы силовые. Общие технические условия» не определяют чётких требований к нагрузочной способности сухих трансформаторов, многие производители сухих трансформаторов имеют свои собственные трактовки.
Перегрузка трансформатора по току может возникать по разным причинам. Во всех случаях возникает избыточный нагрев обмоток трансформатора в результате протекания через них тока, превышающий номинальный. Это происходит в следующих случаях:
- При прохождении токов короткого замыкания (КЗ). В этом случае имеет место протекание очень больших токов, которые могут в десятки раз превышать номинальный в течение очень короткого времени (от десятков миллисекунд до 3-4 секунд). Обмотка в этом случае быстро нагревается и затем имеет возможность остыть после отключения КЗ. В этом случае уместно говорить не о нагрузочной способности трансформатора, а о классе нагревостойки изоляции обмоток.
Изоляция провода, используемого для изготовления обмоток трансформаторов ООО «КПМ», имеет отличный показатель нагревостойкости — класс 200 (200 ºС) по ГОСТ 8865-93.
- При колебаниях нагрузки. Для ряда видов нагрузки характерны временные (от нескольких десятков секунд до нескольких десятков минут) увеличения потребляемой мощности. Например, такими режимами являются пуски и самозапуски двигателей. Для управляемых приводов характерным режимом может быть повторно-кратковременный режим. В таких и других подобных режимах может иметь место увеличение токов, протекающих через обмотки трансформатора от нескольких десятков процентов до нескольких крат.
- При аварийном изменении режима сети. В этом случае, возможно временное (в период от нескольких десятков минут до нескольких часов) увеличение нагрузки на трансформатор до полутора-двух раз.
«Правила технической эксплуатации электроустановок потребителя» пункт 2.1.21 определяет, что допускается кратковременная перегрузка трансформаторов сверх номинального тока при всех системах охлаждения независимо от длительности и значения предшествующей нагрузки и температуры охлаждающей среды. Это означает, что трансформатор должен выдерживать перегрузку (ток выше номинального) даже в том случае, если до неё от работал длительно при полной нагрузке (100% от номинальной) и при максимальной рабочей температуре окружающей среды.
Ниже приведены показатели нагрузочной способности трансформаторов ООО «КПМ» в сравнении с требуемыми Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителя (ПТЭ ЭП). Все, указанные величины, приведены для трансформаторов ООО «КПМ» с естественным воздушным охлаждением, длительно работавших при полной нагрузке (100% от номинального тока) до указанной в таблице перегрузки. При нагрузке меньше номинальной и при температуре окружающей среды ниже указанной в таблице, трансформаторы способны выдерживать большие перегрузки.
Трансформатор | Допустимая перегрузка по току сверх номинала, % относительно номинального тока |
||||||||||
Длительность: | 5 мин. | 10 мин. | 18 мин. | 20 мин. | 32 мин. | 45 мин. | 60 мин. | 80 мин. | 2 часа | 3 часа | 24 часа |
Масляный, в соответствии с ПТЭ ЭП пункт 2.1.21 | - | 100% | - | 75% | - | 60% | - | 45% | 30% | - | - |
Сухой, в соответствии с ПТЭ ЭП пункт 2.1.21 | 60% | - | 50% | - | 40% | 30% | 20% | - | - | - | - |
Трансформатор ООО «КПМ» при температуре ОС +20ºС | 100% | 100% | 90% | 70% | 55% | 45% | 40% | 38% | 32% | 25% | 25% |
Трансформатор ООО «КПМ» при температуре ОС +40ºС | 100% | 100% | 60% | 57% | 38% | 30% | 27% | 23% | 20% | 20% | 20% |
Таким образом, сухие трансформаторы ООО «КПМ» существенно превосходят требования, предъявляемые к сухим трансформаторам Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителя, и по своей нагрузочной способности сравнимы с масляными трансформаторами.