Время закупать «сухари»?

В настоящее время наибольшую распространенность в распределительных электрических сетях всех регионов Российской Федерации получили силовые трансформаторы, роль диэлектрика и охлаждающей среды в которых выполняет трансформаторное масло, так называемые масляные трансформаторы. Данный вид трансформаторов используется в электрических сетях всех уровней напряжения от 6 до 1150 кВ.

Однако в последнее время все большую распространенность приобретают силовые трансформаторы, в которых роль диэлектрика выполняют такие виды изоляционных материалов, как лаки, номекс, стеклоткань, эпоксидный компаунд, и т.п. Эти трансформаторы получили общее наименование — сухие трансформаторы.

Конструкция такого трансформатора достаточно проста. На магнитопровод, набранный из пластин электротехнической стали, насажены обмотки высокого и низкого напряжений. Технология изготовления самих обмоток может быть разной, но в любом случае это достаточно высокотехнологичный процесс и оборудование по производству сухих трансформаторов в России представлено только иностранными производителями. Ниже приводятся наиболее распространенные технологии производства обмоток сухих трансформаторов.

1. Сухие трансформаторы с обмотками, выполненными по технологии «монолит». Эта технология достаточно хорошо себя зарекомендовала за многолетний период ее использования. Электрическая прочность обмоток сухих трансформаторов обеспечивается применением соответствующей изоляции проводов. Механическая прочность конструкции достигается благодаря использованию бандажных лент, гарантирующих монолитность после пропитки лаками и последующим запеканием.

2. При изготовлении сухих трансформаторов с открытыми обмотками используются изоляционные свойства проводников обмотки из стеклоткани или номекса и твердые изоляционные материалы в виде специальных прессованных профилей. Они придают механическую жесткость конструкции и обеспечивают изоляционные свойства трансформатора. При использовании изоляционных профилей и высокопрочных изоляторов из фарфора в конструкции трансформатора формируются вертикальные и горизонтальные каналы для охлаждения обмотки.

3. Наиболее современным решением являются сухие трансформаторы с литой обмоткой. В них механическая жесткость конструкции обмотки обеспечивается применением специальных наполнителей. Она состоит из эпоксидной смолы с инертными и огнестойкими наполнителями. При этом процесс смешивания и заливки осуществляется в вакууме. Это позволяет существенно улучшить механические, теплопроводящие и противопожарные свойства трансформаторов с литой изоляцией. Такая технология придает обмоткам высокие диэлектрические свойства с предельно низким уровнем возникновения частичных разрядов.

В чем же заключается привлекательность сухих трансформаторов для распределительных сетевых компаний? Прежде всего необходимо определить их преимущества перед масляными силовыми трансформаторами. Таким образом, силовые трансформаторы с сухой изоляцией имеют следующие хорошие качества.

1. Пожаробезопасность. Самое главное преимущество сухого трансформатора. Отсутствие горючей среды позволяет использовать такой трансформатор на объектах, к которым предъявляются особые требования по обеспечению пожарной безопасности.

2. Экологическая чистота. Отсутствие в трансформаторе масла устраняет угрозу загрязнения окружающей среды при его утечке. Пониженный уровень шума также является отличительной чертой сухих трансформаторов.

3. Простота при монтаже, так как не требуется дополнительных мер противопожарной безопасности в местах установки.

4. Минимальные эксплуатационные затраты, так как отсутствует необходимость в периодической проверке и замене диэлектрической жидкости.

5. Малые габариты, что обеспечивает возможность установки трансформатора большей мощностью в существующем трансформаторном отсеке при реконструкции подстанции.

Перечисленные преимущества декларируются всеми производителями сухих трансформаторов, однако данный вид устройств имеет и ряд недостатков, которые освещаются не так широко.

Самым главным и известным недостатком сухих трансформаторов является их стоимость, которая превышает стоимость масляного трансформатора в полтора-два раза. Таким образом, в распределительных сетевых компаниях, с парком трансформаторов в объеме нескольких тысяч, массовый переход на сухие трансформаторы повлечет увеличение расходов на миллиарды рублей.

Также к недостаткам данного вида оборудования можно отнести отсутствие опыта длительной эксплуатации и более или менее объективной статистики отказов и их причин. Имеют место отказы сухих трансформаторов при эксплуатации в условиях низких температур и резкопеременных нагрузок из-за разрушения обмоток вследствие недостаточной динамической стойкости. Инструкции производителей также не дают информации по скорости набора нагрузки и режимам прогрева обмоток.

Рядом компаний нефтегазодобывающего комплекса, широко эксплуатирующих сухие трансформаторы, отмечались частые нарушения в работе сухих трансформаторов при выходе показателей качества электроэнергии за нормируемые пределы, а именно по коэффициенту несинусоидальности и составу гармонических составляющих кривой напряжения.

Многие производители заявляют о возможности эксплуатации сухих трансформаторов на открытых распределительных устройствах. Однако это тоже вызывают ряд сомнений. Как поведет себя трансформатор при постоянных температурных колебаниях, высокой влажности, запыленности и т.д.? Статистики по длительной эксплуатации на открытом воздухе пока нет, в то время как при монтаже трансформатора необходимо закладывать срок его эксплуатации не один десяток лет. А заменять его через год-полтора на проверенный масляный, который гарантированно будет работать в таких условиях, достаточно накладно.

Также необходимо учитывать, что пока сухие трансформаторы производятся для классов напряжения до 35 кВ включительно.

В связи с вышесказанным понятно, что широко применять сухие трансформаторы в распределительных электрических сетях пока, наверное, рано, тем более когда основная масса силовых трансформаторов с классами напряжения 6, 10 и 35 кВ эксплуатируется в сельской местности на открытых распределительных устройствах. При новом строительстве и реконструкции существующих энергообъектов установку сухих силовых трансформаторов целесообразно подкреплять соответствующим технико-экономическим обоснованием. Поэтому необходимо серьезно взвешивать плюсы и минусы применения сухих силовых трансформаторов.

Об этом также говорится в «Положении о технической политике ОАО «МРСК Урала». Согласно его требованиям применение сухих трансформаторов в распределительных сетях должно производиться только при соответствующем обосновании и на таких объектах, где применение масляных трансформаторов невозможно по тем или иным причинам.

В ОАО «МРСК Урала» установка сухих силовых трансформаторов имеет пока лишь единичные случаи. Все сухие трансформаторы, эксплуатируемые ОАО «МРСК Урала», установлены в закрытых распределительных устройствах, таких, например, как:
• камеры трансформаторов собственных нужд закрытых подстанций 110 кВ, расположенных в условиях плотной городской застройки;
• ТП и РП, встроенные в здания таких объектов, как торговые центры, высотные здания, аэропорты, банки, отели, офисы, больницы. Однако следует отметить, что большинство данных объектов не принадлежит ОАО «МРСК Урала», а ТП и РП эксплуатируются по договорам обслуживания или аренды;
• отдельные блочные КТП (БКТП) полной заводской готовности в условиях плотной городской застройки.

Все указанные объекты находятся, как правило, в областных центрах (Пермь, Челябинск, Екатеринбург) и обслуживаются предприятиями городских электрических сетей. Основными типами сухих трансформаторов, эксплуатируемых предприятиями ОАО «МРСК Урала», являются трансформаторы с литой изоляцией производства завода «РосЭнергоТранс» Группы «СВЭЛ» и трансформаторы типа «РЕЗИБЛОК» производства концерна АВВ. Серьезных нареканий к работе данных трансформаторов на сегодняшний день нет.

Из приведенных примеров четко прослеживается единственная основная причина использования сухих трансформаторов — пожарная и экологическая безопасность. На вышеупомянутых объектах при выборе типа трансформатора этот положительный аспект, безусловно, имел преимущества перед экономическим эффектом, который может быть получен при использовании масляных трансформаторов. В остальных же случаях, таких, как ТСН открытых подстанций, отдельно стоящие городские ТП и БКТП, РП и ТП (в т.ч. мачтовые и столбовые), расположенные в сельской местности, распределительные сети промышленных объектов, более оправдано применение герметичных масляных трансформаторов типа ТМГ.

Позиция других межрегиональных распределительных компаний, входящих в ОАО «Холдинг МРСК», — МРСК Волги, МРСК Центра и Приволжья, в части применения сухих трансформаторов в принципе аналогична. Особых претензий к «сухарям» нет, но в большинстве случаев по совокупности технических и экономических критериев применяются масляные трансформаторы. Однако по сухим трансформаторам, эксплуатируемым в настоящее время, критичных неполадок не наблюдалось.

Сегодня все же ОАО «МРСК Урала» можно рассматривать как достаточно перспективную площадку для внедрения сухих трансформаторов. Особенно это актуально в случаях покупки или аренды электросетевых комплексов крупных городов — районных центров с высокой плотностью застройки коммунально-бытового характера. Приобретаемые ОАО «МРСК Урала» электросетевые комплексы таких территорий находятся в достаточно запущенном состоянии, а одним из условий приобретения, как правило, является приведение его в надлежащее состояние. И здесь в условиях плотной застройки сухие трансформаторы должны найти широкое применение. Ориентировочные объемы потребления сухих трансформаторов могут достигать нескольких десятков и даже сотен единиц в год.

Кроме того, есть надежда, что в условиях жесткой конкуренции производителей, развития технологий производства цены на сухие трансформаторы будут сравнимы с ценами на масляные трансформаторы, и тогда использование трансформаторов с сухим диэлектриком примет по-настоящему массовый характер.