Сухие трансформаторы 33 кВ и масляные трансформаторы для внутренних подстанций

Сухой трансформатор на 33 кВ — подходящий вариант для внутренней подстанции, если отказ от изоляционной жидкости существенно снижает требования к противопожарной защите, а помещение обеспечивает достаточное охлаждение, электрические расстояния и контроль условий окружающей среды. Масляный трансформатор также может быть обоснованным выбором, если жидкостное охлаждение, тепловые характеристики или габариты оборудования лучше соответствуют инженерным требованиям, а здание позволяет предусмотреть необходимые меры защиты от пожара и утечек.

Поэтому следует сравнивать готовые к установке системы в целом, а не только закупочную цену трансформатора. Правила «сухой тип означает пожаробезопасность» и «масляный тип не подходит для помещений» не являются обоснованными критериями выбора. Практический выбор зависит от последствий аварии, фактических условий в помещении, профиля нагрузки и имеющихся подтверждающих данных по предлагаемому проекту.

Определите электрические параметры до сравнения типов конструкции

«33 кВ» обозначает номинальное напряжение системы, но не полную спецификацию трансформатора. Необходимо установить коэффициент трансформации, номинальную полную мощность в кВА или МВА, частоту, группу соединения обмоток, схему нейтрали, напряжение короткого замыкания, требования к регулированию напряжения и наибольшее напряжение для оборудования. В сетях 33 кВ обычно применяют оборудование класса 36 кВ согласно практике IEC, однако требуемые номинальные значения должны определяться применимой спецификацией энергоснабжающей организации и исследованием координации изоляции.

Предложения по сухим и масляным трансформаторам можно сравнивать только при совпадении этих параметров. Различия в напряжении короткого замыкания влияют на ток короткого замыкания и регулирование напряжения; различия в параметрах охлаждения меняют доступную мощность. Предложение на сухой трансформатор с номинальной мощностью при принудительном обдуве нельзя напрямую сравнивать с предложением на масляный трансформатор, рассчитанный на непрерывное естественное охлаждение, без учета доступности вентиляторов и потребления вспомогательной энергии.

Серия IEC 60076 содержит применимые требования к трансформаторам, включая IEC 60076-11 для сухих трансформаторов, IEC 60076-2 для превышения температуры у трансформаторов с жидким диэлектриком и IEC 60076-3 для уровней изоляции и диэлектрических испытаний. В договоре следует указать применимые редакции стандартов и местные требования. Соответствие трансформатора стандарту само по себе не означает одобрения его установки в помещении.

Пожарная безопасность определяется условиями в помещении

Сухая конструкция исключает запас изоляционной жидкости, а вместе с ним — связанные с утечками и разливами риски пожара. Это может стать решающим преимуществом в зданиях с постоянным присутствием людей, под землей или там, где устройство системы сбора утечек затруднено. Однако это не исключает электрическую дугу, разложение изоляции, дым или распространение огня по расположенным рядом кабелям и оборудованию.

Литые и другие сухие конструкции также не следует считать взаимозаменяемыми. Если заданы классы по экологическим, климатическим характеристикам или поведению при пожаре согласно IEC 60076-11, запросите подтверждения, относящиеся к предлагаемой конструкции. Заявленный класс поведения при пожаре — это определенная характеристика, а не утверждение о негорючести всей подстанции.

При оценке риска для масляной установки сначала определите тип жидкости. Минеральное масло и менее горючие эфирные жидкости обладают различными пожарными характеристиками, и применение соответствующей требованиям менее горючей жидкости может допускать иные варианты установки согласно применимым нормам. Однако замена жидкости автоматически не отменяет требований к противопожарным преградам, сбору утечек, вентиляции или расстояниям. Также необходимо подтвердить совместимость жидкости, диэлектрические характеристики и соответствие конструкции трансформатора.

Необходимо установить, соответствует ли вся установка местным строительным и электротехническим нормам, требованиям энергоснабжающей организации, условиям страховщика и требованиям уполномоченного надзорного органа. В зависимости от объекта проект может предусматривать огнестойкие конструкции, соответствующие двери, сбор утечек, изоляцию дренажа, обнаружение пожара или системы пожаротушения. Эти меры следует учитывать при первоначальном сравнении, а не оформлять позднее как изменение проекта строительства.

От вентиляции зависит, можно ли использовать выбранную номинальную мощность

Оба типа трансформаторов отводят тепло в помещение, если для его передачи в другое место не предусмотрено отдельное решение. Жидкостное охлаждение передает тепло от обмоток к баку и радиаторам, но не устраняет тепловую нагрузку на помещение. Аналогично корпус сухого трансформатора не компенсирует недостаточную вентиляцию здания.

Рассчитайте отвод тепла из помещения на основе гарантированных потерь холостого хода и нагрузочных потерь при предполагаемых условиях эксплуатации, а также соответствующих нагрузок от вспомогательного и расположенного рядом оборудования. Потери холостого хода сохраняются, пока трансформатор находится под напряжением. Нагрузочные потери приблизительно пропорциональны квадрату тока, при этом на них дополнительно влияют температура и содержание гармоник.

Для предварительной оценки расхода воздуха можно использовать формулу Q = P / (ρ × c_p × ΔT), где P — отводимое тепло, Q — расход воздуха, а ΔT — допустимое повышение температуры вентиляционного воздуха. При окончательном подборе следует учитывать жалюзи, фильтры, сопротивление воздуховодов, режим работы вентиляторов, рециркуляцию воздуха и фактический путь его движения через оборудование.

Критическое значение имеет температура воздуха на входе в трансформатор, а не температура наружного воздуха по данным метеостанции. Помещение может перегреваться, даже если общая система HVAC здания выглядит достаточной. Укажите допустимую температуру воздуха на входе и действия при отказе вентиляции, включая сигнализацию, снижение нагрузки или отключение, если это необходимо.

Запросите подтверждающие данные по превышению температуры для предлагаемого корпуса и конфигурации охлаждения. Корпус может защищать от доступа или загрязнения, но ограничивать поток воздуха. Если сухая конструкция зависит от принудительного охлаждения для обеспечения требуемой мощности, подтвердите допустимую длительную нагрузку при недоступности вентиляторов. Такой же проверки требуют масляные конструкции, зависящие от вентиляторов или насосов.

Для напряжения 33 кВ необходимо тщательно учитывать координацию изоляции и загрязнение

Отсутствие масла не упрощает решение всех задач, связанных с изоляцией. Обмотки, выводы и соединения сухого трансформатора зависят от согласованной системы твердой изоляции и воздушных зазоров. Пыль, влага, токопроводящие загрязнения и конденсат могут создавать риск поверхностного перекрытия или разрядов, даже если сама смола остается неповрежденной.

Чистое помещение внутри здания и закрытое помещение, подверженное воздействию соли, производственной пыли или влажности во время остановки оборудования, — это разные условия эксплуатации. Укажите воздействие загрязнений, влажность, риск конденсации, доступ для очистки и необходимые меры защиты от конденсации. Степень защиты корпуса сама по себе не описывает внутренние условия по влажности и не подтверждает пригодность изоляции.

В масляных трансформаторах жидкость защищает внутреннюю изоляцию от прямого воздействия воздуха в помещении, однако контроль влажности остается важным. Герметизирующие элементы, расширители, дыхательные устройства при их наличии, прокладки и состояние масла влияют на долговременные характеристики изоляции. Для внешних вводов и кабельных оконцеваний по-прежнему необходимы соответствующие электрические расстояния и защита от окружающей среды.

Для любой конструкции уровни выдерживаемого напряжения промышленной частоты и грозового импульса выбирают с учетом координации изоляции. Учитывайте характеристики входящих кабелей, интерфейсы с воздушными линиями, расположение ограничителей перенапряжений и коммутационные процессы. Если вакуумная коммутация или определенная схема подключения кабелей создает риск быстропротекающих переходных перенапряжений, оцените необходимость дополнительных мер защиты, а не исходите из того, что стандартные диэлектрические испытания охватывают все условия сети.

Для предлагаемого сухого трансформатора 33kv запросите применимую документацию по диэлектрическим испытаниям и испытаниям на частичные разряды. Убедитесь, что подтверждения относятся к соответствующему классу напряжения и особенностям конструкции. Общий сертификат или отчет об испытаниях для существенно отличающейся конструкции обмоток не является равноценным подтверждением характеристик предлагаемого изделия.

Профиль нагрузки важнее простого запаса по мощности

Один лишь класс нагревостойкости изоляции не определяет способность к перегрузке. Изоляционная система, рассчитанная на более высокую температуру, не дает права увеличивать длительную нагрузку без проверки максимальной температуры наиболее нагретых точек обмотки, пределов превышения температуры, условий внутри корпуса и ожидаемого старения изоляции.

Масляные конструкции могут обеспечивать полезную тепловую инерцию при изменении нагрузки, однако допустимая перегрузка по-прежнему зависит от предшествующего режима нагрузки, температуры окружающей среды, состояния охлаждения и предельных параметров конструкции. Допустимая перегрузка сухого трансформатора также определяется его конкретной конструкцией. Используйте применимые рекомендации по нагрузке и расчеты изготовителя, а не универсальный процент перегрузки.

Укажите ожидаемый суточный график нагрузки, продолжительность аварийного режима, требования к пуску электродвигателей и гармоники, связанные с преобразователями. Гармоники могут увеличивать вихревые и добавочные потери в обмотках, поэтому трансформатор, выбранный только по кВА на основной частоте, может оказаться недостаточным. Предоставьте ожидаемый спектр токов или согласованные исходные данные для оценки.

Если подстанция также подключает такое оборудование, как 500kW/1MWh система накопления энергии в контейнере с воздушным охлаждением, для подключения к системе 33 кВ через интерфейс 400 V AC требуется соответствующее преобразование напряжения и защита. Двунаправленный поток мощности, гармоники PCS, режим реактивной мощности и графики работы следует учитывать в спецификации трансформатора. Одна лишь номинальная мощность системы накопления не определяет мощность трансформатора в кВА и не делает предпочтительным тот или иной тип изоляции.

Сравнивайте установочные габариты, а не размеры из каталога

Масляная конструкция может иметь компактный активный узел, однако требования к баку, радиаторам, сбору утечек и техническому обслуживанию меняют занимаемую площадь. Для сухого оборудования может не требоваться поддон, но ему могут понадобиться большой корпус, вентиляционные отверстия и необходимые расстояния вокруг выводов. Без сравнения конкретных планировок нельзя достоверно утверждать, что один тип всегда занимает меньше места.

Запросите чертежи общего вида с указанием кабельных коробок, доступа к оконцеваниям, дверей, точек подъема, центра тяжести и пространства для обслуживания. Проверьте маршрут доставки, допустимую нагрузку на пол, размеры дверных проемов и возможность вывоза оборудования для замены. Даже если агрегат помещается в помещении, его может быть невозможно извлечь без строительных работ.

Для оценки акустических характеристик также необходимы четко определенные условия. Вблизи помещений с постоянным присутствием людей важны шум сердечника, шум под нагрузкой, шум вентиляторов, акустические свойства корпуса и структурная вибрация. Сравнивайте гарантированные значения, измеренные в одинаковых условиях, и различайте звуковую мощность и звуковое давление на заданном расстоянии. Акустические свойства помещения могут существенно влиять на уровень шума за пределами подстанции.

Требования к обслуживанию и время восстановления — разные вопросы

Сухим трансформаторам не требуются отбор проб масла и работы с жидким диэлектриком, однако они не являются необслуживаемыми. Осмотр может включать проверку на загрязнение, состояния соединений, датчиков температуры, вентиляторов и вентиляционных каналов, а также признаков поверхностного перекрытия или разряда. Методы очистки должны быть совместимы с изоляционной системой, а в помещении следует предусмотреть безопасный доступ.

Техническое обслуживание масляного трансформатора зависит от его конструкции и критичности применения. Оно может включать осмотр на наличие утечек, проверку системы охлаждения, оценку качества масла и, при необходимости, анализ растворенных газов. Герметичные конструкции сокращают объем некоторых регулярных работ, но не отменяют необходимости оценивать состояние изоляции и защитных устройств.

Планирование надежности должно также учитывать восстановление после отказа. Для замены катушки сухого трансформатора могут потребоваться специфические запасные части производителя и специализированные работы. Ремонт масляного агрегата может потребовать обращения с жидкостью, сушки, обработки и испытаний. Ни один тип конструкции не гарантирует быстрого восстановления электроснабжения. Для критически важного питания стратегия резервирования, доступ для замены, резервирование оборудования и поддержка поставщика могут иметь большее значение, чем различия в стоимости регулярного обслуживания.

При выборе поставщика сравнивайте равноценные гарантии

Оценка стоимости жизненного цикла должна учитывать цену трансформатора, строительные работы, противопожарную защиту, энергопотребление вентиляции, гарантированные потери, техническое обслуживание и последствия простоев. При расчете капитализированных потерь используйте фактический профиль нагрузки: низкая закупочная цена или низкие потери при полной нагрузке сами по себе не доказывают минимальные эксплуатационные расходы.

Перед принятием любого из вариантов получите:

• Гарантированные номинальные параметры, потери, напряжение короткого замыкания, превышение температуры и уровни изоляции на основе единой спецификации.
• Результаты применимых приемо-сдаточных испытаний, а также подтверждения по типовым или специальным испытаниям с четким указанием различий в конструкции.
• Подтвержденные требования к планировке помещения, вентиляции, условиям окружающей среды и защите.
• Документированное описание действий при отказе системы охлаждения и условий аварийной нагрузки.
• Требования к доступу для обслуживания, условия ремонта и порядок замены оборудования.

Выбирайте сухую конструкцию, если исключение изоляционной жидкости устраняет существенный риск при установке внутри здания, а пригодность условий окружающей среды, вентиляции и конструкции изоляции подтверждена. Выбирайте масляную конструкцию, если ее подтвержденные тепловые или габаритные преимущества оправдывают необходимые меры защиты здания. Если любой из вариантов зависит от неподтвержденной вентиляции помещения, недостаточных электрических расстояний или документально не подтвержденных характеристик изоляции, такой выбор пока нельзя считать обоснованным.