88
XXI заседание Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»
КРЕЧЕТОВ
АЛЕКСАНДР
СЕРГЕЕВИЧ
Менеджер
продукта
подразделения
«
Оборудование
для
электроэнергетики
»»
ООО
«
АББ
»
ТРАНСФОРМАТОРЫ
НАПРЯЖЕНИЯ
БОЛЬШОЙ
МОЩНОСТИ
ДЛЯ
ПИТАНИЯ
СОБСТВЕННЫХ
НУЖД
Введение
Россия
обладает
одной
из
самых
крупных
и
разветвлённых
электросетей
в
мире
,
соответ
-
ственно
многочисленны
и
проблемы
,
с
которы
-
ми
приходится
сталкиваться
энергетикам
для
обеспечения
устойчивости
сети
и
предостав
-
ления
услуг
всем
потребителям
от
мегаполиса
до
небольшого
населённого
пункта
,
от
алюми
-
ниевого
завода
до
вышки
сотовой
связи
.
Одной
из
проблем
,
несмотря
на
разветвлённую
сеть
,
является
доступность
электроэнергии
для
по
-
требителей
,
иногда
этими
потребителями
яв
-
ляются
сами
энергетики
.
Компания
«
АББ
»
имеет
решение
для
пи
-
тания
потребителей
небольшой
мощности
не
-
посредственно
с
уровня
напряжения
110
кВ
и
выше
без
дополнительной
ступени
преобразо
-
вания
.
При
этом
данное
решение
как
обеспечи
-
вает
высокую
надёжность
электроснабжения
потребителей
,
так
и
не
снижает
надёжности
ра
-
боты
самих
сетей
.
Это
так
называемый
транс
-
форматор
напряжения
большой
мощности
.
Он
позволяет
получить
мощность
до
1
МВА
в
трёх
-
фазном
варианте
на
напряжении
,
требуемом
потребителями
.
Особенности
конструкции
Трансформаторы
напряжения
большой
мощности
имеют
конструкцию
,
аналогичную
однофазным
индуктивным
трансформаторам
напряжения
.
От
них
же
унаследовано
и
вы
-
полнение
более
высоких
требований
по
изо
-
ляции
,
частичным
разрядам
,
максимальному
длительному
рабочему
перенапряжению
,
кра
-
тковременным
перенапряжениям
и
,
соответ
-
ственно
,
большая
надёжность
в
сравнении
с
силовым
трансформатором
.
Однофазная
мощность
составляет
от
25
до
333
кВА
без
не
-
обходимости
принудительного
охлаждения
.
Три
трансформатора
,
соединённых
по
схеме
«
звезда
»,
позволяют
получить
до
1
МВА
.
Пер
-
вичное
напряжение
—
от
110
до
500
кВ
.
Вто
-
ричные
обмотки
могут
быть
выполнены
как
на
низкое
напряжение
110/220
В
, 240/480
В
, 220
В
,
так
и
на
среднее
— 6(10)
кВ
, —
что
позволяет
решать
различные
задачи
,
например
получить
мощность
от
ЛЭП
,
находящейся
на
значитель
-
ном
удалении
.
У
трансформатора
напряжения
большой
мощности
имеется
возможность
регулировки
вторичного
напряжения
при
снятом
первичном
напряжении
.
Он
характеризуется
сравнитель
-
89
25–26 марта 2015 г.
но
малыми
потерями
и
мини
-
мальной
стоимостью
отказа
в
сравнении
с
силовым
транс
-
форматором
.
Стандартный
мо
-
дульный
дизайн
обеспечивает
быструю
разработку
новых
ти
-
поисполнений
и
короткий
срок
изготовления
.
Герметичная
кон
-
струкция
и
отсутствие
дополни
-
тельных
устройств
делают
его
практически
необслуживаемым
.
Простая
конструкция
не
требу
-
ет
дорогостоящего
мониторинга
многочисленных
параметров
.
Компания
«
АББ
»
может
пред
-
ложить
как
масляный
(SSVT),
так
и
элегазовый
(TIP) (
рис
. 1)
вариант
трансформатора
на
-
пряжения
большой
мощности
,
в
зависимости
от
предпочтений
заказчика
.
Обязательным
условием
на
-
дёжной
работы
данного
транс
-
форматора
является
его
защита
по
низкой
стороне
от
неисправ
-
ностей
в
сети
НН
при
помощи
предохранителей
или
выключателей
.
В
то
же
время
даже
короткое
замыкание
во
вторичных
цепях
трансформатора
не
оказывает
влияния
на
питающую
сеть
,
так
как
токи
короткого
за
-
мыкания
ограничиваются
его
реактивным
со
-
противлением
.
Напряжение
короткого
замы
-
кания
данных
трансформаторов
составляет
от
5
до
10%,
соответственно
ток
КЗ
превышает
номинальный
ток
в
10 — 20
раз
.
Учитывая
,
что
номинальный
первичный
ток
очень
мал
,
ток
КЗ
является
очень
незначительным
.
Напри
-
мер
,
ток
КЗ
при
замыкании
вторичных
выводов
трансформатора
110
кВ
мощностью
100
кВА
не
превысит
32
А
.
Короткое
замыкание
на
первичной
обмотке
трансформатора
напряжения
большой
мощ
-
ности
будет
иметь
эффект
,
аналогичный
КЗ
внутри
индуктивного
трансформатора
напря
-
жения
.
В
масляном
трансформаторе
SSVT
находится
специальное
предохранительное
устройство
,
которое
при
очень
маловероятной
ситуации
пробоя
и
КЗ
внутри
трансформатора
моментально
изолирует
трансформатор
от
пи
-
тающей
сети
,
КЗ
на
землю
не
развивается
.
Таким
образом
сеть
остаётся
стабильной
,
от
-
деление
трансформатора
для
замены
или
ремонта
можно
безопасно
выполнить
разъ
-
единителем
.
В
подавляющем
большинстве
случаев
установ
-
ка
высоковольтных
выключате
-
лей
в
цепи
трансформаторов
напряжения
большой
мощно
-
сти
не
требуется
,
как
не
требу
-
ется
она
и
для
обычных
транс
-
форматоров
напряжения
.
Краткое
сравнение
особен
-
ностей
работы
и
характеристик
трансформатора
напряжения
большой
мощности
в
срав
-
нении
с
обычным
силовым
трансформатором
приведены
в
таблице
.
Области
применения
трансформаторов
напряжения
большой
мощности
1.
Источник
напряжения
СН
для
подстанций
возобновляемых
источников
энергии
.
2.
Источник
СН
мобильных
подстанций
.
3.
Дополнительный
источник
напряжения
СН
подстанций
.
4.
Источник
напряжения
СН
на
переключаю
-
щих
подстанциях
без
трансформаторов
.
5.
Электрификация
небольших
поселений
вдали
от
центров
питания
.
6.
Удалённые
потребители
:
вышки
сотовой
связи
,
насосные
станции
,
нефтеперека
-
чивающие
станции
,
шахты
,
строительные
площадки
,
торговые
центры
за
пределами
городов
и
пр
.
7.
Местности
,
подверженные
затоплению
.
8.
Мобильный
источник
мощности
при
ликви
-
дации
аварий
,
последствий
стихийных
бед
-
ствий
.
Собственные
нужды
подстанций
Стандартным
и
относительно
недорогим
решением
является
использование
трансфор
-
матора
собственных
нужд
.
Данные
трансфор
-
Рис
. 1.
Элегазовый
трансформатор
напряжения
большой
мощности
TIP
90
XXI заседание Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»
маторы
преобразуют
напряжение
со
вторичной
обмотки
силового
трансформатора
до
уровня
низкого
напряжения
.
При
выводе
силового
трансформатора
из
работы
для
обслужива
-
ния
или
ремонта
питание
собственных
нужд
от
ТСН
будет
потеряно
.
Помимо
этого
есть
несколько
типов
под
-
станций
,
где
питание
от
трансформатора
соб
-
ственных
нужд
не
может
быть
получено
.
Это
подстанции
,
предназначенные
для
выдачи
мощности
альтернативных
источников
энер
-
гии
(
солнце
/
ветер
)
в
сеть
,
так
как
их
генерация
нестабильна
и
зависит
от
погодных
условий
и
времени
суток
.
Работа
силового
трансфор
-
матора
практически
в
режиме
холостого
хода
только
для
питания
трансформатора
собствен
-
ных
нужд
от
сети
нецелесообразна
.
Следую
-
щий
тип
подстанций
—
это
переключающие
подстанции
без
силовых
трансформаторов
.
Подстанции
с
силовыми
трансформаторами
,
временно
выведенными
из
работы
по
различ
-
ным
причинам
.
Различные
типы
мобильных
подстанций
как
с
силовыми
трансформатора
-
ми
,
так
и
без
.
Табл
. 1.
Сравнение
особенностей
работы
и
характеристик
трансформатора
напряжения
большой
мощности
с
обычным
силовым
трансформатором
Обслуживание
Силовой
трансформатор
:
•
измерение
tg
δ
;
•
хроматографический
анализ
масла
;
•
измерение
сопротивления
изоляции
;
•
измерение
сопротивления
обмоток
;
•
диагностика
методом
частотного
анализа
;
•
мониторинг
газов
.
SSVT/SSMV:
•
хроматографический
анализ
масла
;
•
измерение
сопротивления
изоляции
;
•
измерение
сопротивления
обмоток
.
TIP:
•
контроль
давления
элегаза
;
•
измерение
сопротивления
изоляции
;
•
измерение
сопротивления
обмоток
Защита
Силовой
трансформатор
:
•
указатель
уровня
масла
;
•
измерение
температуры
масла
;
•
измерение
температуры
обмоток
;
•
мониторинг
состояния
;
•
реле
давления
;
•
дифференциальная
защита
;
•
выключатели
на
высокой
и
низкой
стороне
;
•
мониторинг
газов
.
SSVT:
•
указатель
уровня
масла
;
•
реле
давления
(
опция
);
•
низковольтный
выключатель
/
предохранитель
;
•
ТТ
в
нейтрали
и
цепи
заземления
.
SSMV:
•
указатель
уровня
масла
;
•
реле
давления
(
опция
);
•
выключатель
среднего
напряжения
.
Монтаж
и
эксплуатация
Силовой
трансформатор
:
•
специальный
/
уникальный
дизайн
для
каждого
объекта
;
•
большое
количество
масла
,
особые
требования
к
заполнению
маслом
,
необходимо
возведение
маслосборников
;
•
системы
пожаротушения
и
противопожарные
барьеры
;
•
сейсмостойкость
;
•
специальная
конструкция
для
сложных
условий
окружающей
среды
;
•
необходимо
две
ступени
трансформации
,
чтобы
получить
низкое
напряжение
;
•
высокий
уровень
шума
: 65—75 dBA;
•
сейсмостойкость
может
быть
подтверждена
только
расчётом
;
•
высокая
«
стоимость
»
отказа
из
-
за
уровня
МВА
;
•
большие
потери
на
холостом
ходу
и
под
нагрузкой
;
•
высокий
пусковой
ток
.
SSVT/SSMV:
•
стандартная
модульная
конструкция
.
Легко
и
быстро
можно
создать
новое
исполнение
;
•
малый
объём
масла
.
Никаких
специальных
требований
по
пожарной
безопасности
;
•
подходит
для
большинства
условий
окружающей
среды
;
•
высокое
реактивное
сопротивление
ограничивает
ток
КЗ
в
НН
;
•
возможность
регулировки
напряжения
;
•
трансформация
в
одну
ступень
с
высокого
до
низкого
напряжения
;
•
низкий
уровень
шума
:
менее
30 dBA;
•
сейсмостойкость
подтверждается
испытаниями
на
стенде
;
•
небольшая
«
стоимость
»
отказа
;
•
малые
потери
на
холостом
ходу
и
под
нагрузкой
(
в
сравнении
с
потерями
в
силовом
трансформаторе
);
•
низкий
пусковой
ток
.
91
25–26 марта 2015 г.
Источниками
напряжения
собственных
нужд
в
данном
случае
могут
являться
:
•
линия
6(10)
кВ
от
другой
подстанции
для
питания
ТСН
.
Это
решение
требует
не
только
инвестиции
в
строительство
до
-
полнительной
линии
6(10)
кВ
,
но
и
необхо
-
димость
её
последующего
обслуживания
.
Также
недостатком
является
зависимость
от
других
ПС
;
•
дизельный
генератор
.
Это
решение
по
-
зволяет
получить
немедленный
эффект
за
приемлемую
цену
,
а
также
не
требует
много
места
для
установки
.
Между
тем
расходы
на
его
работу
и
обслуживание
превышают
любые
другие
решения
,
требуется
допол
-
нительный
склад
топлива
,
а
надёжность
и
эксплуатационная
готовность
оставляют
желать
лучшего
.
Выбросы
CO
2
и
экологиче
-
ские
риски
очень
велики
;
•
специальный
маломощный
силовой
трансформатор
.
Данный
трансформатор
может
быть
решением
для
получения
на
-
пряжения
собственных
нужд
.
Но
из
-
за
осо
-
бенностей
конструкции
данный
трансфор
-
матор
будет
иметь
значительные
размеры
и
стоимость
,
не
соизмеримые
с
решаемой
задачей
,
а
также
значительные
потери
как
на
холостом
ходу
,
так
и
под
нагрузкой
;
•
трансформаторы
напряжения
боль
-
шой
мощности
SSVT
или
TIP
(
рис
. 2).
Данное
решение
без
значительных
затрат
позволяет
получить
напряжение
собствен
-
ных
нужд
при
наличии
высокого
напряже
-
ния
.
Не
требует
значительных
затрат
на
строительство
.
Не
требует
затрат
на
обслу
-
живание
и
топливо
.
Кроме
того
,
этот
транс
-
форматор
может
быть
дополнительным
ис
-
точником
напряжения
СН
на
традиционных
подстанциях
,
что
повысит
их
надёжность
.
Микроподстанции
Некоторое
количество
потребителей
на
-
ходится
/
появляется
вдали
от
существующих
подстанций
или
подстанций
,
к
которым
воз
-
можно
подключение
.
Это
могут
быть
неболь
-
шие
поселения
вдали
от
центров
питания
,
вышки
сотовой
связи
,
нефтеперекачивающие
станции
,
строительные
площадки
инфраструк
-
Рис
. 2.
Трансформатор
SSVT
как
источник
СН
на
подстанции
92
XXI заседание Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»
турных
объектов
,
большие
торговые
центры
и
пр
.
Сейчас
для
их
подключения
приходится
тянуть
длинные
линии
среднего
напряжения
,
использовать
дизельные
генераторы
или
даже
строить
полноценные
подстанции
,
оборудо
-
вание
на
которых
недогружено
.
Альтернатив
-
ным
решением
при
наличии
поблизости
линии
высокого
напряжения
может
быть
строитель
-
ство
так
называемых
микроподстанций
с
ис
-
пользованием
трансформаторов
напряжения
большой
мощности
(
рис
. 3).
Инвестиции
в
строительство
микроподстанции
относитель
-
но
невелики
в
сравнении
с
полноценными
ПС
,
кроме
того
,
не
создаётся
пе
-
реизбытка
мощности
там
,
где
это
не
нужно
.
Микропод
-
станции
могут
выполняться
в
одно
-,
двух
-
или
трёхфаз
-
ных
вариантах
.
Компоновки
также
могут
быть
различны
в
зависимости
от
того
,
что
требуется
потребителю
,
как
с
выключателями
,
так
и
без
.
Устройство
трансформатора
напряжения
большой
мощ
-
ности
такое
,
что
даже
при
по
-
вреждении
первичной
обмот
-
ки
в
большинстве
случаев
он
не
оказывает
влияния
на
питающую
сеть
.
Учёт
мощно
-
сти
,
выданной
потребителю
,
выполняется
на
стороне
НН
.
Абсолютно
уникальным
решением
является
кон
-
Рис
. 4.
Гибридный
модуль
PASS+TIP
Рис
. 3.
Микроподстанция
245
кВ
с
трансформатором
SSVT
струкция
с
использованием
модуля
PASS
(
рис
. 4).
Она
позволяет
получить
полноценную
подстанцию
с
высоковольтным
выключате
-
лем
,
преобразующую
высокое
напряжение
от
ЛЭП
до
низкого
напряжения
в
одну
ступень
.
В
данной
конструкции
все
аппараты
и
транс
-
форматор
напряжения
большой
мощности
представляют
собой
одно
гибридное
устрой
-
ство
с
общим
объёмом
элегазовой
изоляции
.
Благодаря
этому
обеспечиваются
минималь
-
ные
габариты
и
вес
,
данное
устройство
имеет
полную
заводскую
готовность
.
Мобильный
источник
мощности
при
ликвидации
аварий
/
последствий
стихийных
бедствий
Традиционно
в
качестве
источника
электро
-
энергии
при
ликвидации
аварий
и
последствий
стихийных
бедствий
используются
дизельные
электростанции
.
Однако
малый
вес
транс
-
форматоров
напряжения
большой
мощности
позволяет
оперативно
транспортировать
их
в
нужное
место
и
при
наличии
линий
электропе
-
редач
иметь
стабильный
,
надёжный
и
необслу
-
живаемый
источник
питания
потребителей
.
В
местностях
,
регулярно
подверженных
затоплению
,
данные
трансформаторы
могут
устанавливаться
выше
линии
затопления
,
бла
-
годаря
их
малым
габаритам
и
весу
,
и
обеспечивать
вре
-
менную
выдачу
мощности
как
для
самой
подстанции
,
так
и
для
некоторых
потребителей
,
пока
обычный
силовой
транс
-
форматор
не
может
функцио
-
нировать
.
Заключение
Трансформаторы
напря
-
жения
большой
мощности
могут
являться
наиболее
на
-
дёжным
и
эффективным
ре
-
шением
для
получения
мощ
-
ности
непосредственно
от
высоковольтной
сети
там
,
где
она
необходима
,
а
строитель
-
ство
полноценной
подстанции
невозможно
или
экономиче
-
ски
нецелесообразно
.
Оригинал статьи: Трансформаторы напряжения большой мощности для питания собственных нужд
Россия обладает одной из самых крупных и разветвлённых электросетей в мире, соответственно многочисленны и проблемы, с которыми приходится сталкиваться энергетикам для обеспечения устойчивости сети и предоставления услуг всем потребителям от мегаполиса до небольшого населённого пункта, от алюминиевого завода до вышки сотовой связи. Одной из проблем, несмотря на разветвлённую сеть, является доступность электроэнергии для потребителей, иногда этими потребителями являются сами энергетики.
