Продукты

Что такое сухой трансформатор?

Сухой трансформатор — это трансформатор, в котором в качестве изоляционной и охлаждающей среды для обмоток и сердечника используется воздух или газ, а сама установка размещена в герметичном под давлением баке. Сухие трансформаторы широко применяются в различных отраслях и сферах благодаря своей безопасности, надёжности и экологическим преимуществам. Они способны работать в суровых условиях — при высокой влажности, в зонах с повышенным риском возгорания и в сейсмически активных районах — без ухудшения эксплуатационных характеристик и без создания угрозы для людей и имущества.

Преимущества сухих трансформаторов

• Самозатухающий, низкая пожароопасность  
  Трансформатор типа Adry оснащён экологически чистым материалом изоляции. Благодаря этому он надёжно изолирован, обладает самозатухающими свойствами, устойчив к возгоранию и, разумеется, легко обслуживается. С таким трансформатором вам не потребуется приобретать огнетушитель. Кроме того, даже при возникновении дугового разряда он не выделяет токсичные газы.
   
• Нулевое использование нефти  
  Как уже отмечалось, сухой трансформатор не требует никаких жидкостей для охлаждения — ему достаточно воздуха. Поэтому вам не придётся нести дополнительные расходы на приобретение масла или других жидкостей, а также на связанные с ними затраты на техническое обслуживание. Можно с уверенностью сказать, что это практически не требующий обслуживания трансформатор, что позволяет вам не беспокоиться.
   
• Экологичный и безопасный  
  Поскольку сухие трансформаторы не используют масло и другие жидкие теплоносители, вам не придётся сталкиваться с утечками масла или другими видами загрязнений окружающей среды. Кроме того, они обладают самозатухающими свойствами, что практически исключает их взрывоопасность. Кроме того, сухие трансформаторы широко известны своей способностью выдерживать непредвиденные изменения погодных условий, что делает их пригодными для эксплуатации в сильно загрязнённых и условиях повышенной влажности.
   
• Низкая стоимость монтажа и снижение потерь на нагрузке  
  Благодаря низкому уровню риска при монтаже трансформаторов сухого типа практически отсутствуют какие‑либо ограничения. Вам также не потребуется принимать дополнительные меры по охране окружающей среды, например, по защите подземных вод. Кроме того, такие трансформаторы способны служить более 20 лет, при этом вероятность их выхода из строя крайне низка.
   
• Требует минимального ухода  
  Мы не можем достаточно подчеркнуть это: трансформаторы сухого типа требуют крайне минимального технического обслуживания — по сути, их почти не нужно обслуживать. Пока они обеспечиваются воздушным охлаждением, вам не придётся сталкиваться с накоплением загрязнений. Кроме того, вам никогда не потребуется проводить испытания на наличие жидкости. Тем не менее рекомендуется периодическая проверка специалистами, и это вовсе не представляет особой сложности.
   
• Устойчивый  
  Используя сухой трансформатор, вы вносите важный вклад в сохранение природных ресурсов нашей планеты. Он обеспечивает низкое энергопотребление, изготовлен из материалов, поддающихся переработке на 90%, и гарантирует надёжную эксплуатацию сроком свыше 20 лет.
   

Типы сухих трансформаторов

• Трансформаторы с открытым стержнем  
  Катушки обмотки предварительно прогревают, а затем нагревают, погружая их в лак при повышенной температуре. Затем эти катушки подвергают запеканию для отверждения лака. Такой метод называется «погружение‑и‑запекание».
   
• Трансформаторы с вакуумной пропиткой под давлением (VPI)  
  Трансформаторы VPI изготавливаются с использованием высокотемпературной изоляции и состоят из материалов, выдерживающих высокие температуры, покрытых высокотемпературными, влагостойкими и полиэфирными герметиками, нанесёнными методом вакуумно‑давленной пропитки.
   

• Трансформаторы с вакуумной герметизацией под давлением (VPE)  
  Эти трансформаторы схожи с трансформаторами VPI, за исключением того, что полиэфирный герметик заменён на смолу на основе силикона. Производство таких трансформаторов включает несколько процессов погружения с последующим отверждением покрытия в печи. Кроме того, толщина смоляного покрытия в этих трансформаторах может быть в четыре раза больше, чем у полиэфирного покрытия в трансформаторах VPI. Трансформаторы VPE обладают высокой стойкостью к влажной и агрессивной среде, а также к воздействию солёной воды.
   
• Трансформаторы с литой обмоткой из смолы  
  Обмотки трансформатора надёжно заливаются в смолу под вакуумом в форме, обеспечивая равномерное распределение и высокую точность. Такие трансформаторы отличаются надёжностью и способны работать в экстремальных условиях. Они требуют минимального технического обслуживания и выдерживают значительные токи короткого замыкания. Именно поэтому трансформаторы с литыми обмотками в смоле сегодня применяются там, где ранее для работы в тяжёлых условиях использовались лишь маслонаполненные устройства. В настоящее время эти трансформаторы широко используются в тоннелях, на судах, кранах, атомных электростанциях и в горнодобывающей отрасли.
   

Как работает сухой трансформатор

Трансформаторы сухого типа используют явление электромагнитной индукции для передачи электрической энергии от одного контура к другому. Трансформатор состоит из двух обмоток — первичной и вторичной, намотанных на общий магнитопровод. Когда через первичную обмотку протекает переменный ток, вокруг магнитопровода возникает магнитное поле. Это магнитное поле индуцирует ток во вторичной обмотке, которая подключена к нагрузке. Напряжение на выходе трансформатора определяется отношением числа витков в первичной и вторичной обмотках.

Трансформаторы сухого типа не используют масло в качестве охлаждающей среды; вместо этого они рассеивают выделяемое трансформатором тепло за счёт воздушного охлаждения. Это достигается сочетанием принудительного воздушного и естественного конвекционного охлаждения. Обмотки трансформатора залиты эпоксидной смолой, которая обеспечивает изоляцию и защиту от влаги, пыли и других загрязнений. Смола также способствует отводу тепла и снижает риск возникновения пожара.

 

Компоненты сухого трансформатора

• Ядро и обмотка  
  Первичная обмотка, подключённая к источнику питания, по круговой траектории вокруг сердечника пропускает переменный ток, создавая магнитное поле. Это поле индуцирует напряжение во вторичной обмотке, обеспечивая передачу энергии между первичным и вторичным напряжениями. Точное число витков в каждой обмотке определяет коэффициент трансформации напряжения трансформатора. Дополнительные слои обмотки могут улучшить его характеристики.
   
• Изоляция  
  Твёрдые изоляционные материалы обеспечивают электрическую развязку между сердечником, обмоткой и слоями обмотки. Эти материалы разделяют обмотку на несколько слоёв, снижая риск возникновения коротких замыканий и гарантируя безопасную передачу энергии. Покрывая обмотки и изолируя их от магнитного сердечника, изоляция повышает устойчивость трансформатора к пробоям при высоких напряжениях, улучшает стойкость к воздействию внешних факторов окружающей среды и повышает тепловые характеристики.
   
• Охлаждающие механизмы  
  Охлаждающие системы, как правило, представляют собой сочетание естественной конвекции и принудительного воздушного охлаждения, обеспечивая поддержание оптимальной рабочей температуры трансформатора. Сбалансированное использование этих методов охлаждения способствует повышению срока службы и надёжности трансформатора.
   
• Ограждение и защита  
  Корпус защищает сердечник и обмотку от воздействия внешней среды и обеспечивает безопасность персонала, удерживая его вне зоны опасности.
   
• Клеммы, вводы и соединения  
  Клеммы и вспомогательные компоненты, такие как шины и вводы, обеспечивают связь внешних цепей с внутренней обмоткой трансформатора и предотвращают пробой изоляции. Эти элементы повышают электрическую эффективность, способствуют надёжной изоляции и укрепляют роль трансформатора в составе более крупной электрической сети.
   
• Регулятор напряжения  
  Обесточенный переключатель отводов позволяет регулировать напряжение. Его основная функция — изменять коэффициент передачи обмотки для настройки напряжения.
   
• Система заземления  
  Система заземления перенаправляет электрические замыкания вдали от трансформатора, безопасно отводя их в землю. Эта мера безопасности снижает вероятность поражения электрическим током, повреждения оборудования, возникновения пожаров, а также травм и гибели людей. Система заземления включает заземляющий электрод, ограничители перенапряжений и устройства индикации неисправностей.
   
• Контроль температуры и защита  
  Механизмы контроля температуры и защиты предотвращают перегрев — важную проблему при эксплуатации трансформаторов — и при необходимости принимают меры, если температура превышает допустимые значения, обеспечивая сохранение эксплуатационной надёжности трансформатора. Интеграция с системами диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) позволяет в режиме реального времени передавать данные, что обеспечивает удалённый мониторинг и анализ температурных тенденций.
   

Как обеспечить надлежащее техническое обслуживание сухого трансформатора

• Проверка на наличие скопления пыли  
  При очистке трансформатора обращайте внимание на наличие ржавчины на зажимах и стальном сердечнике, на углеродизацию или электропроводящие следы на обмотке и изоляции, а также на изменение цвета поверхностей — это может свидетельствовать о перегреве, — и на неплотные соединения. По возможности, а также при наличии таковых, затяните все элементы крепежа, которые кажутся ослабленными. Если вы не чувствуете достаточной уверенности, можно воспользоваться услугами специалиста.
   
• Пока трансформатор находится под напряжением  
  В целях обеспечения безопасности не проводите никаких работ по обслуживанию трансформатора при наличии электрического тока в его обмотках. Удалите из зоны работы всё, что может препятствовать свободному прохождению воздушного потока.
  Для удаления накопившейся пыли и грязи перед выполнением этих работ отключите устройство от электропитания. Обеспечьте хранение трансформатора в сухом, чистом помещении, чтобы снизить частоту технического обслуживания; правильное размещение позволит ограничиться ежегодной проверкой состояния оборудования.
  Также следует прислушаться: если трансформатор издаёт какие‑либо необычные звуки, это может свидетельствовать о наличии механической неисправности.
  
  
   
• Пока трансформатор обесточен  
  Сначала удалите пыль и мусор, которые могут скопиться в вентиляторах охлаждения и на обмотках; для этого можно воспользоваться пылесосом или баллончиком со сжатым воздухом. Лучше всего сочетать оба метода: сначала пропылесосьте, а затем примените сжатый воздух — так работа будет выполнена эффективно.
   
• Закрепите всё оборудование и замените все детали, подлежащие замене.  
  Удаление пыли с лопастей вентилятора или обмотки трансформатора потребует использования фильтра. Такие фильтры защищают внутренние компоненты и способны продлить срок их службы.
   
• Испытание коэффициента трансформации трансформатора  
  Этот тест проводится только в случае возможных электрических неисправностей устройства.
  Например, если во время осмотра вы обнаружите изменение цвета изоляции, причиной могут быть электрические неисправности. Это может свидетельствовать о наличии термической трекинговой устойчивости (TTR) — испытания, которое должны проводить только специалисты, располагающие самым современным испытательным оборудованием.
  
   
• Испытание на диэлектрическую абсорбцию  
  Для проведения испытания на диэлектрическую абсорбцию измеряют сопротивление изоляции между витками и между витком и заземлением в течение 10 минут. Затем значения измерений делят на показатели, полученные за 10 минут и за 1 минуту; это называется коэффициентом поляризации (PI). Для признания результатов приемлемыми коэффициент поляризации должен превышать 2,0.
   

Какие важные факторы следует учитывать при проектировании сухого трансформатора?

• Выбор типа изоляции  
  Тип изоляции определяет температурный класс, диэлектрическую прочность, механическую прочность и стойкость к термическому удару трансформатора. Как правило, для сухих трансформаторов применяют изоляционные материалы классов F и H, поскольку они выдерживают высокие температуры (до 155 °C и 180 °C соответственно) и обладают хорошими электрическими и механическими свойствами. К распространённым изоляционным материалам относятся лаки, эпоксидная смола, полиэфирная смола и др.
   
• Выбор обмоточного материала  
  Материал обмотки определяет проводимость, сопротивление, потери и механическую прочность трансформатора. Как правило, для сухих трансформаторов в качестве материала обмотки используют медь и алюминий, поскольку они обладают высокой электропроводностью и низкой стоимостью. Медь по сравнению с алюминием имеет лучшую электропроводность и большую механическую прочность, однако она дороже и тяжелее. При одинаковом номинальном токе медная обмотка требует меньшей площади поперечного сечения, чем алюминиевая.
   
• Выбор сердечников с низкими потерями на гистерезис  
  Материал сердечника определяет плотность магнитного потока, магнитную проницаемость, потери на гистерезис и вихревые токи трансформатора. Для снижения потерь холостого хода и повышения КПД трансформатора материал сердечника должен обладать высокой магнитной проницаемостью и низкими потерями на гистерезис. К распространённым материалам сердечников относятся электротехническая сталь, холоднокатаная зернозернистая ориентированная сталь (CRGO), аморфный металл и др.
   
• Регулирование  
  Регулирование трансформатора — это отношение падения напряжения при полной нагрузке к напряжению холостого хода. Этот показатель характеризует способность трансформатора поддерживать постоянное выходное напряжение при изменении условий нагрузки. Регулирование зависит от импеданса и активного сопротивления трансформатора. Низкие значения импеданса и сопротивления обеспечивают малое регулирование и более высокую стабильность выходного напряжения. Для достижения низкого уровня регулирования в конструкции сухого трансформатора реактивное сопротивление рассеяния следует удерживать в пределах 2 %.
   
• Ожидаемая продолжительность жизни  
  Срок службы трансформатора определяется временем его надёжной эксплуатации до наступления деградации, которая зависит от таких факторов, как температура, влажность, пыль и коррозия. Класс изоляции и качество сухого трансформатора должны быть выбраны таким образом, чтобы они могли выдерживать высокие температуры и агрессивные условия окружающей среды без ухудшения своих эксплуатационных характеристик. Температурный подъём трансформатора не должен превышать предельно допустимого значения, установленного классом изоляции.
   
• Потери  
  Потери трансформатора представляют собой разность между входной и выходной мощностью. Они включают потери холостого хода и потери под нагрузкой. Потери холостого хода не зависят от нагрузки и состоят из магнитных потерь в сердечнике и потерь на вихревые токи. Потери под нагрузкой пропорциональны величине нагрузки и включают медные потери и потери на рассеяние. Эти потери влияют на КПД, нагрев и охлаждение трансформатора. Для минимизации потерь и максимизации КПД сухого трансформатора следует правильно выбирать материал сердечника, материал обмоток, изоляционные материалы и конструктивные параметры.
   
• Перегрузка  
  Перегрузка трансформатора — это состояние, при котором трансформатор работает с превышением своей номинальной мощности или предельной температуры. Такая перегрузка может приводить к перегреву, пробою изоляции, коротким замыканиям или возгоранию трансформатора. Причинами перегрузки могут быть чрезмерная нагрузка, гармоники, неисправности или высокая окружающая температура. Сухой трансформатор должен проектироваться с достаточным запасом по мощности и температуре, чтобы выдерживать перегрузки без ущерба для своих компонентов и эксплуатационных характеристик. Кроме того, такой трансформатор должен быть оснащён системой вентиляторного охлаждения или системой кондиционирования для отвода тепла, образующегося при перегрузках.
   
• K-factor 
  К‑фактор — это показатель способности трансформатора выдерживать тепловые нагрузки, возникающие при протекании в его обмотках несинусоидальных токов. Несинусоидальные токи формируются различными электронными устройствами, создающими гармоники в форме напряжения и тока. Гармоники приводят к росту потерь, повышению температуры и ухудшению качества выходного сигнала трансформатора. Высокий К‑фактор свидетельствует о том, что трансформатор способен работать с более высокими уровнями гармоник без перегрева и снижения эксплуатационных характеристик. Сухие трансформаторы следует проектировать с высоким К‑фактором, чтобы обеспечить длительный срок службы и надёжную работу в условиях применения несинусоидальных токов.
   

Сертификации

Наша фабрика

Компания Yawei располагает производственной базой площадью 240 000 м² и более чем 1 200 сотрудниками, включая свыше 180 инженеров и технических специалистов. Наши производственные и испытательные мощности позволяют реализовывать проекты трансформаторов, выполненные по индивидуальным требованиям и соответствующие утверждённым техническим спецификациям.