107
В
ысоковольтное
электротехническое
оборудование
(
трансформаторы
,
ре
-
акторы
,
коммутационное
оборудование
)
обеспечивает
выдачу
мощности
атомных
электростанций
в
Единую
энергетическую
систему
.
Повышение
надежности
работы
электротехнического
оборудования
,
обеспечение
его
пожаро
-
и
взрывобезопасности
,
а
также
обеспечение
им
стабильных
режимов
вы
-
дачи
мощности
существенно
повышает
безопасность
и
эффективность
работы
атомных
электростанций
.
За
последние
годы
на
объекты
АО
«
Концерн
Росэнергоатом
»
ОАО
«
ЭЛЕКТРО
-
ЗАВОД
»
был
поставлен
ряд
мощных
силовых
трансформаторов
и
авто
транс
-
форматоров
.
Блочные
трансформаторы
630
МВА
для
Курской
и
Ростовской
АЭС
—
самые
мощные
трехфазные
трансформаторы
,
изготовленные
в
России
(
рисунок
1).
Технические
характеристики
трансформаторов
представлены
в
таб
-
Инновационное электро-
техническое оборудование
для атомных электростанций
УДК
621.314
Ковалев
В
.
Д
.,
директор
по
науке
и
инновационным
программам
ОАО
«
ЭЛЕКТРОЗАВОД
»
Ивакин
В
.
Н
.,
заместитель
директора
по
науке
и
инновационным
программам
ОАО
«
ЭЛЕКТРОЗАВОД
»
Андрианов
А
.
Ю
.,
генеральный
директор
ОАО
«
ПК
ХК
ЭЛЕКТРОЗАВОД
»
Сульдин
Н
.
В
.,
заместитель
генераль
-
ного
директора
по
тех
-
ническим
вопросам
ОАО
«
ПК
ХК
ЭЛЕКТРОЗАВОД
»
Описаны
инновационные
разработки
трансформаторного
и
реакторного
оборудования
,
обеспечивающие
повышение
энергоэффективности
,
пожаро
-
и
взрывобезопасности
,
надежности
работы
электротехнического
оборудования
атомных
электростанций
.
Ключевые
слова
:
электротехническое
оборудование
,
техни
-
ческие
характеристики
,
разработка
,
инновации
,
энергоэффективность
Keywords:
electrical equipment,
power transformer,
technical characteristics,
development, innovation,
energy ef
fi
ciency
Рис
. 1.
Трансформатор
ТЦ
630000/330
№
3 (48) 2018
108
лице
1.
Оба
трансфор
-
матора
обла
дают
транс
-
портной
мас
сой
до
300
т
,
что
позволяет
транспор
-
тировать
их
по
желез
-
ной
дороге
на
трехсот
-
тонном
транспортере
.
Транспортировка
произ
-
водится
со
слитым
мас
-
лом
под
азотом
.
Однофазные
блоч
-
ные
трансформаторы
533
МВА
для
Ленин
-
градской
и
Нововоро
-
нежской
АЭС
—
самые
мощные
однофазные
трансформаторы
,
изго
-
товленные
в
России
(
ри
-
сунок
2).
Технические
характеристики
транс
-
форматоров
представ
-
лены
в
таблице
2.
Они
имеют
установленную
мощность
в
трехфазной
груп
-
пе
1600
МВА
.
Конструктивно
обмотка
НН
расщепле
-
на
на
две
части
,
одна
из
которых
собрана
в
«
звезду
»,
а
другая
в
«
треугольник
».
Благодаря
современным
техническим
решениям
и
применению
высококачественных
материалов
по
-
Табл
. 1.
Технические
характеристики
блочных
трехфазных
трансформаторов
630
МВА
,
изготовленных
для
Курской
и
Ростовской
АЭС
Тип
транс
-
форматора
АЭС
Масса
полная
/
транспортная
,
т
Потери
КЗ
/
ХХ
,
кВт
ГОСТ ЭЛЕКТРОЗАВОД
ГОСТ
ЭЛЕКТРОЗАВОД
ТЦ
-630000/330
Курская
455/370
366/288
1300/345
1450/250
ТЦ
-630000/500
Ростовская
425/395
395/295
1210/420
1210/420
Табл
. 2.
Технические
характеристики
блочных
однофазных
трансформаторов
533
МВА
,
изготовленных
для
Ленинградской
и
Нововоронежской
АЭС
Тип
транс
-
форматора
АЭС
Масса
полная
/
транспортная
,
т
Потери
КЗ
/
ХХ
,
кВт
ГОСТ ЭЛЕКТРОЗАВОД
ГОСТ
ЭЛЕКТРОЗАВОД
ОРДЦ
-
533000/330
Ленинград
-
ская
-/-
339/297
-/-
1130/230
ОРДЦ
-
533000/500
Нововоро
-
нежская
360/335
338/300
1260/230
1130/230
тери
короткого
замыкания
удалось
снизить
более
чем
на
10%
по
отношению
к
требуемым
ГОСТом
.
При
этом
массы
изделий
также
не
превышают
масс
,
ука
-
занных
в
государственном
стандарте
.
В
настоящее
время
ОАО
«
ЭЛЕКТРОЗАВОД
»
осу
-
ществляет
проектирование
трансформаторов
мощ
-
ностью
533
МВА
на
класс
на
-
пряжения
330
кВ
и
750
кВ
для
Курской
АЭС
.
Трансформатор
ТРДЦН
-
63000/220
для
собственных
нужд
Ростовской
АЭС
—
один
из
первых
трансформато
-
ров
серии
220
кВ
,
не
требу
-
ющих
подпрессовки
обмоток
на
протяжении
всего
срока
службы
трансформатора
благодаря
новой
на
тот
мо
-
мент
технологии
прессовки
обмоток
и
применению
мало
-
усадочных
изоляционных
ма
-
териалов
.
Сегодня
данный
подход
используется
при
проектировании
всех
типов
силового
трансформаторно
-
го
оборудования
на
нашем
предприятии
.
Полная
масса
трансформатора
63
МВА
не
только
значительно
меньше
требований
ГОСТ
для
мощ
-
ности
63
МВА
,
но
также
не
превышает
значений
для
40
МВА
и
даже
32
МВА
на
со
-
ответствующий
класс
напря
-
жения
.
Трансформаторы
ТРДНС
-
80000/24
для
нужд
Ново
-
воронежской
АЭС
являются
самыми
мощными
транс
-
форматорами
собственных
Рис
. 2.
Трансформатор
ОРДЦ
-533000/500
ОБОРУДОВАНИЕ
109
нужд
.
Особенность
данных
трансформа
-
торов
в
том
,
что
они
изготовлены
в
двух
исполнениях
:
с
«
тре
-
угольником
»
и
«
звез
-
дой
»
по
стороне
выс
-
шего
напряжения
.
Массогабаритные
по
-
казатели
при
этом
для
обоих
типов
идентич
-
ны
.
В
данном
трансформаторе
применено
переклю
-
чающее
устройство
РПН
типа
RMV
производства
США
на
ток
2500
А
с
соединением
в
«
треугольник
».
Технические
характеристики
трансформаторов
ТРДЦН
-63000/220
и
ТРДНС
-80000/24
приведены
в
таблице
3.
ОАО
«
ЭЛЕКТРОЗАВОД
»
является
традиционным
поставщиком
высоковольтных
шунтирующих
реак
-
торов
для
компенсации
реактивной
мощности
ЛЭП
СВН
— 400, 500, 750
и
1150
кВ
.
В
течение
40
лет
завод
разрабатывает
,
производит
и
совершенствует
конструкцию
и
технологию
производства
шунтирую
-
щих
реакторов
.
ОАО
«
ЭЛЕКТРОЗАВОД
»
разработал
и
применяет
для
производства
реакторов
пространственную
маг
-
нитную
систему
,
что
позволяет
уменьшить
потери
и
весогабаритные
размеры
реакторов
.
На
данный
момент
выпущено
более
600
реак
-
торов
500
кВ
, 250
реакторов
750
кВ
и
50
реакторов
1100
кВ
в
однофазном
исполнении
.
Заводом
разра
-
ботана
и
освоена
конструкция
трехфазного
шунтиру
-
ющего
реактора
мощностью
до
150
Мвар
на
напря
-
жение
до
500
кВ
.
В
течение
10
лет
заводом
проводилась
замена
реакторов
броневой
конструкции
серии
РОДЦ
на
500
и
750
кВ
более
совершенной
бронестержневой
конструкции
серии
РОМБСМ
.
В
результате
значи
-
тельно
улучшены
технико
-
экономические
,
массо
-
габаритные
и
виброакустические
характеристики
реакторов
,
достигнуто
соответствие
лучшим
зару
-
бежным
образцам
.
Потери
снижены
с
210
до
120
кВт
в
реакторе
500
кВ
,
с
320
до
200
кВт
—
в
реакторе
750
кВт
.
Разработаны
и
серийно
выпускаются
принципи
-
ально
новые
конструкции
шунтирующих
реакторов
РОМБС
-60000/500 (
рисунок
3)
и
РОМБС
-110000/750.
Данная
продукция
широко
применяется
на
россий
-
ских
АЭС
.
Трансформатор
ОРЦ
-417000/750
для
Калинин
-
ской
АЭС
—
первый
изготовленный
в
России
транс
-
форматор
на
класс
напряжения
750
кВ
(
рисунок
4).
Трансформатор
оборудован
системой
охлаждения
вида
Ц
.
При
проектировании
удалось
добиться
сни
-
жения
потерь
короткого
замыкания
и
холостого
хода
на
величину
порядка
10%
от
требуемых
ГОСТ
,
при
этом
массогабаритные
показатели
трансформатора
также
существенно
ниже
нормированных
.
На
сегодняшний
день
производственный
ком
-
плекс
обладает
мощной
конструкторско
-
техноло
-
гической
базой
,
которая
способна
решать
любые
задачи
,
связанные
с
проектированием
трансформа
-
торно
-
реакторного
оборудования
на
класс
напряже
-
ния
до
1150
кВ
включительно
.
При
проектировании
трансформаторов
проводит
-
ся
целый
комплекс
расчетов
,
включающий
в
себя
:
–
расчет
изоляции
трансформаторов
при
воздей
-
ствии
импульсных
напряжений
и
напряжений
про
-
мышленной
частоты
;
Табл
. 3.
Технические
характеристики
трансформаторов
ТРДЦН
-63000/220
и
ТРДНС
-80000/24
Тип
транс
-
форматора
АЭС
Масса
полная
/
транспортная
,
т
Потери
КЗ
/
ХХ
,
кВт
ГОСТ ЭЛЕКТРОЗАВОД
ГОСТ
ЭЛЕКТРОЗАВОД
ТРДЦН
-63000/220
Ростовская
140/120
102/85
265/70
265/70
ТРДНС
-80000/24
Нововоро
-
нежская
-/-
103,7/80
-/-
328/60
Рис
. 3.
Шунтирующий
реактор
РОМБС
-60000/500
Рис
. 4.
Испытания
трансформатора
ОРЦ
-417000/750
№
3 (48) 2018
110
–
расчет
на
стойкость
обмоток
при
коротком
замы
-
кании
;
–
полный
комплекс
электромагнитных
расчетов
;
–
тепловой
расчет
трансформаторов
и
расчет
систем
охлаждения
;
–
механические
и
электромагнитные
расчеты
металлоконструкций
трансформаторов
с
исполь
-
зованием
программы
ANSYS;
–
расчет
на
сейсмические
воздействия
.
Отдельно
следует
отметить
,
что
последнее
время
все
большую
актуальность
приобретают
расчеты
на
перегрузочную
способность
трансфор
-
маторов
,
связанные
в
перспективе
с
возможным
продлением
срока
службы
.
Для
проектирования
и
расчетов
используется
лицензионное
программное
обеспечение
,
система
автоматического
проектирования
трансформато
-
ров
общего
назначения
САПР
ТОН
,
АНСИС
,
Авто
-
Кад
,
Про
-
инженер
.
Отличительной
чертой
современного
подхода
к
проектированию
узлов
сложной
формы
в
ОАО
«
ПК
ХК
Электрозавод
»
является
использование
технологии
3D-
моделирования
.
Данный
подход
широко
используется
и
применя
-
ется
при
расчете
:
–
электромагнитного
поля
в
трансформаторе
при
расчете
главной
и
продольной
изоляции
;
–
потерь
и
как
следствие
перегревов
в
отдельных
элементах
конструкции
;
–
прессующей
системы
и
стойкости
обмоток
токам
короткого
замыкания
;
–
прочности
металлоконструкции
и
стойкости
к
сейс
-
мическим
воздействиям
.
Расчетные
данные
подтверждаются
при
завод
-
ских
испытаниях
.
В
рамках
программы
НИОКР
АО
«
ФСК
ЕЭС
»
ОАО
«
ЭЛЕКТРОЗАВОД
»
разработал
силовой
эле
-
газовый
трансформатор
на
напряжение
220
кВ
мощностью
63
МВА
(
рисунок
5).
Элегазовый
транс
-
форматор
разработан
в
однофазном
типоисполне
-
нии
с
двумя
вариантами
системы
охлаждения
:
–
ОРЭНЦН
-21000/220-
У
1 —
с
системой
охлажде
-
ния
«
элегаз
-
вода
»;
–
ОРЭНДЦН
-21000/220-
У
1 —
с
системой
охлажде
-
ния
«
элегаз
-
воздух
».
Основные
преимущества
элегазового
транс
-
форматора
по
сравнению
с
маслонаполненным
трансформатором
:
•
негорючий
и
взрывобезопасный
;
•
малый
вес
;
•
не
требуется
сооружение
маслоприемника
;
•
отсутствие
расширителя
,
что
позволяет
умень
-
шить
вертикальные
размеры
;
•
отсутствие
системы
пожаротушения
;
•
существенно
меньший
по
сравнению
с
масляны
-
ми
трансформаторами
уровень
звука
;
•
элегаз
более
экологичен
,
так
как
он
абсолютно
инертный
,
нетоксичный
и
невозгорающийся
;
•
повышенная
стойкость
при
воздействии
огня
из
-
вне
;
•
практически
не
требуется
техническое
обслужи
-
вание
.
В
2012
году
ОАО
«
ЭЛЕКТРОЗАВОД
»
разработал
,
изготовил
и
поставил
на
ПС
«
Нелым
»
МЭС
Запад
-
ной
Сибири
управляемый
шунтирующий
реактор
(
УШР
)
типа
УНШРТД
-180000/500 (
рисунок
6).
УШР
относятся
к
устройствам
FACTS (Flexible
Alternative Current Transmission Systems),
вне
-
дрение
которых
способствует
созданию
интел
-
лектуальных
сетей
(Smart Grid).
Эффективное
управление
потоками
активной
и
реактивной
мощ
-
ности
—
одно
из
основных
условий
оптимизации
режимов
таких
сетей
.
УШР
позволяют
:
–
повысить
пропускную
способность
линий
элек
-
тропередачи
;
Рис
. 5.
Элегазовый
трансформатор
ОРЭНДЦН
-21000/220-
У
1
с
систе
-
мой
охлаждения
«
элегаз
-
воздух
»
Рис
. 6.
Управляемый
шунтирующий
реактор
УНШРТД
-180000/500
ОБОРУДОВАНИЕ
111
–
стабилизировать
напряжение
сети
и
на
подстанциях
АЭС
;
–
повысить
надежность
энергоси
-
стемы
за
счет
снижения
количе
-
ства
коммутаций
выключателей
и
переключений
РПН
трансфор
-
маторов
;
–
снизить
потери
при
передаче
электроэнергии
.
В
таблице
4
приведено
срав
-
нение
УШР
500
кВ
180
МВА
ОАО
«
ЭЛЕКТРОЗАВОД
»
с
УШР
анало
-
гичной
мощности
и
напряжения
ПАО
«
Запорожтрансформатор
».
Как
видно
из
таблицы
4,
харак
-
теристики
шунтирующих
реакторов
производства
ОАО
«
ЭЛЕКТРОЗА
-
ВОД
»
по
ряду
характеристик
(
по
-
тери
,
массогабаритные
показатели
)
значительно
лучше
.
Отличительной
особенностью
УШР
производства
ОАО
«
ЭЛЕКТРО
-
ЗАВОД
»
является
отсутствие
отдельной
обмотки
управления
.
ОАО
«
ЭЛЕКТРОЗАВОД
»
разработал
серию
трансформаторов
с
магнитопроводами
из
аморфной
стали
ТМГАМ
на
напряжение
10
кВ
мощностью
400,
630
и
1000
кВА
.
Первый
трансформатор
этой
серии
мощностью
630
кВА
изготовлен
и
прошел
все
заводские
испы
-
тания
.
В
настоящее
время
установлен
и
проходит
опытную
эксплуатацию
в
системе
электроснабжения
ОАО
«
ЭЛЕКТРОЗАВОД
» (
рисунок
7).
Трансформаторы
серии
ТМГАМ
изготавливаются
в
герметичном
корпусе
с
полным
заполнением
мас
-
ла
,
без
расширителя
.
Трансформаторы
снабжены
переключателями
типа
ПБВ
с
диапазоном
регулиро
-
вания
+/– 5%.
Серийное
производство
данных
трансформато
-
ров
освоено
на
Уфимском
транс
-
форматорном
заводе
ОАО
«
ЭЛЕК
-
ТРОЗАВОД
».
Основные
преимущества
транс
-
форматоров
с
магнитопроводами
из
аморфной
стали
:
•
имеют
потери
холостого
хода
в
4–5
раз
меньше
,
чем
трансфор
-
маторы
с
магнитопроводами
из
электротехнической
стали
;
•
более
низкий
уровень
шума
,
по
сравнению
с
традиционными
масляными
трансформаторами
;
•
применение
трансформаторов
с
магнитопроводом
из
аморф
-
ной
стали
позволяет
уменьшить
затраты
потребителя
на
потери
электроэнергии
.
Стоимость
трансформаторов
с
магнитопроводами
из
аморфной
стали
несколько
выше
,
чем
транс
-
форматоров
с
традиционным
магни
-
топроводом
,
однако
при
современ
-
ном
уровне
цен
на
электроэнергию
это
удорожание
окупается
примерно
за
4–5
лет
.
Аморфные
трансформаторы
должны
найти
широкое
применение
в
системе
собственных
нужд
АЭС
.
ВЫВОДЫ
1.
Мощные
силовые
трансформаторы
ОАО
«
ЭЛЕК
-
ТРОЗАВОД
»
обеспечивают
выдачу
мощности
в
сеть
для
ряда
АЭС
.
2.
Для
обеспечения
безопасности
и
эффективности
работы
АЭС
перспективно
применение
пожаро
-
и
взрывобезопасных
элегазовых
трансформа
-
торов
и
управляемых
шунтирующих
реакторов
,
обеспечивающих
стабилизацию
напряжения
на
шинах
АЭС
.
3.
Для
снижения
потерь
электрической
энергии
в
трансформаторах
собственных
нужд
АЭС
целе
-
сообразно
использовать
трансформаторы
с
маг
-
нитопроводами
из
аморфной
стали
.
Рис
. 7.
Трансформатор
ТМГАМ
-630
Табл
. 4.
Сравнение
УШР
500
кВ
180
МВА
ОАО
«
ЭЛЕКТРОЗАВОД
»
с
УШР
аналогичной
мощности
и
напряжения
ПАО
«
Запорожтрансформатор
»
Изготовитель
ОАО
«
ЭЛЕКТРО
-
ЗАВОД
»
ПАО
«
Запорож
-
трансформатор
»
Потери
ХХ
,
кВт
3
×
50
3 × 110
Потери
в
режиме
ном
.
нагрузки
,
кВт
3 × 200
3 × 300
Масса
активной
части
,
т
80
88
Масса
масла
,
т
27
33,5
Транспортная
масса
,
т
115
135
Полная
масса
,
т
132
152
Трансп
.
размеры
в
плане
,
мм
2950 × 5990
3150 × 6235
Трансп
.
высота
,
мм
4290
5000
Установочные
размеры
в
плане
,
мм
4040 × 6580
6400 × 7700
Установочная
высота
,
мм
9980
10520
№
3 (48) 2018
Оригинал статьи: Инновационное электротехническое оборудование для атомных электростанций
Описаны инновационные разработки трансформаторного и реакторного оборудования, обеспечивающие повышение энергоэффективности, пожаро- и взрывобезопасности, надежности работы электротехнического оборудования атомных электростанций.
