Сухой трансформатор

Силовые трансформаторы с воздушным охлаждением, называются сухими трансформаторами.

Естественное воздушное охлаждение, при котором теплота отводится от нагретых частей трансформатора естественным потоком окружающего воздуха, является достаточным для трансформатора небольшой мощности до 2500кВ и напряжения обмоток высшего напряжения до 15кВ.

Описание сухих трансформаторов марок: ТСЗ, ТСЗ, ТСЗИ.

Устройство сухого трансформатора.

Сухой трансформатор
по технологии “монолит”

Cухой трансформатор с открытой обмоткой

Cухой трансформатор с литой изоляцией

Сухой трансформатор состоит из обмоток ВН и НН, заключенных в защитный кожух.

Основной изолирующей и охлаждающей средой является атмосферный воздух.

Воздушная среда по сравнению с маслом обладает меньшими изолирующими свойствами, поэтому к изоляции обмоток сухих трансформаторов предъявляют повышенные требования.

Так как обмотки сухих трансформаторов непосредственно соприкасаются с воздухом и увлажняются, эти трансформаторы устанавливают только в сухих закрытых помещениях. Для уменьшения гигроскопичности обмотки пропитывают специальными лаками.

Различают следующие конструкции сухих трансформаторов: сухие трансформаторы по технологии «монолит», сухие трансформаторы с литой обмоткой, сухие трансформаторы с открытой обмоткой.

При технологии «монолит» процесс заливки осуществляется в глубоком вакууме. Во время работы и при перегрузках литая эпоксидная изоляция не выделяет продукты. Особые свойства сухого трансформатора позволяют использовать его в помещениях с повышенными требованиями к пожарной и экологической безопасности, во встроенных подстанциях с опасными (тяжелыми и агрессивными) условиями эксплуатации электрооборудования. Электропрочность обмоток сухих трансформаторов обеспечивается применением соответствующей изоляции проводов. Механическая прочность конструкции достигается благодаря использованию бандажных лент, гарантирующих монолитность после пропитки лаками и последующем запеканием . Правда после пропитки несколько снижается электропрочность изоляции, но из-за разнесения функций обеспечения изоляции и механической жесткости на разные материалы, такая технология дает возможность длительной эксплуатации оборудования при циклических тепловых нагрузках без снижения электрических характеристик изоляции.

В сухих трансформаторах с открытой обмоткой катушки пропитываются по технологии вакуум-давление пропиточной смолой, что дает прочное изоляционное покрытие толщиной до 0,2 мм, которое гарантирует надежный уровень изоляции и защиты от воздействия окружающей среды, в то же время не препятствует эффективному охлаждению катушки. При использовании изоляционных профилей и высокопрочных изоляторов из фарфора, в конструкции сухого трансформатора формируются вертикальные и горизонтальные каналы для охлаждения, что эффективно охлаждает обмотки. Благодаря конвекционным потокам воздуха при охлаждении сухой трансформатор устойчив к загрязнениям.

В сухих трансформаторах с литой обмоткой механическая жесткость конструкции обмотки обеспечивается технологией ее изготовления. Применяются специальные наполнители, благодаря которым удалось существенно улучшить механические, теплопроводящие и противопожарные свойства.

Есть и минусы в использовании литых обмоток в сухих трансформаторах:

Поскольку масса изоляционного материала в конструкции сухого трансформатора с литой обмоткой существенно больше, а также из-за имеющихся неоднородностей материала при вакуумной пропитке, увеличивается вероятность частичных разрядов.
Большая толщина создает определенные проблемы и с охлаждением обмотки высокого напряжения. Кроме того, чаще возникают механические напряжения в изоляции при перепаде температур обмотки и воздуха.

Применение литой обмотки в сухих трансформаторах дает возможность в тех же габаритах получить трансформаторы для использования в сетях с более высоким уровнем напряжения.

Назначение сухих трансформаторов.

В первую очередь сухие трансформаторы применяются в местах, где особое значение имеет высокий уровень безопасности людей, оборудования и окружающей среды. Сухие трансформаторы больших мощностей необходимы в электроустановках промышленных предприятий, в частности нефтехимической, металлургической, машиностроительной, целлюлозно-бумажной отраслей, а также для электроснабжения общественных зданий, сооружений, транспорта.

Сухие трансформаторы с естественным воздушным охлаждением в основном предназначены для установки в сухих закрытых помещениях(с относительной влажностью воздуха не выше 80% и отсутствии в атмосфере агрессивных веществ и пыли).

Преимущества сухих трансформаторов.

Сухие трансформаторы пожаробезопасны

Сухие трансформаторы имеют защитные кожухи с отверстиями, закрытым и сетками. Применение в качестве изоляции обмоток стекловолокна или асбеста позволяет значительно повысить рабочую температуру обмоток и получить практически пожаробезопасную установку. Это свойство сухих трансформаторов дает возможность применять их для установки внутри сухих помещений в тех случаях, когда обеспечение пожарной безопасности установки является решающим фактором.

Отсутствие затрат на обслуживание сухих трансформаторов

Так как в сухих трансформаторах охлаждающей средой является воздух, который возобновляется непрерывно, то исключается старение масла и необходимость чистки и замены его.

Капиталовложения в сухие трансформаторы окупаются

Электромагнитные нагрузки активных материалов в сухих трансформаторах приходится уменьшать по сравнению с электромагнитными нагрузками масляных трансформаторов, что приводит к увеличению сечения проводов обмоток и магнитопровода. Увеличение стоимости активных материалов по сравнению с масляными сказывается особенно сильно с ростом мощности сухого трансформатора и увеличением напряжений его обмоток.

В то же время применение новых нагревостойких, и негорючих изоляционных материалов, обладающих высокой теплопроводностью, позволяет увеличить электромагнитные нагрузки и уменьшить стоимость активных материалов.