Игорь
КУЗЬМИН
,
первый
заместитель
генерального
дирек
-
тора
—
главный
инже
нер
«
Россети
Ленэнерго
»
Сергей
ШУВАЛОВ
,
начальник
Департамента
технологического
развития
и
инноваций
«
Россети
Ленэнерго
»
Зарубежный
опыт
эксплуатации
сухих
силовых
трансформаторов
до
72,5
кВ
В
статье
представлен
обзор
технических
особенностей
экс
-
плуатации
трансформаторов
с
сухой
изоляцией
номиналь
-
ным
напряжением
35
кВ
и
выше
,
применяемых
за
рубежом
.
В
зарубежных
странах
напряжение
35
кВ
практически
не
используют
[1].
Поэтому
основная
часть
обзора
взята
из
переведенных
с
английского
языка
материалов
[2–8],
посвященных
эксплуатации
сухих
трансформаторов
с
номинальным
напря
-
жением
11÷72,5
кВ
.
ПОДСТАНЦИЯ
ITAIPAVA ARENA FONTE NOVA 25
МВ
·
А
/69
КВ
В
городе
Сальвадоре
(
Бразилия
)
в
апреле
2013
года
к
Кубку
Конфедерации
был
воз
-
веден
и
открыт
новый
стадион
вместимостью
55 000
мест
.
Стадион
расположен
в
цен
-
тральной
части
города
,
в
окружении
жилых
и
коммерческих
районов
,
а
также
рекреаци
-
онного
парка
с
озером
.
Для
электроснабжения
инфраструктуры
стадиона
проложена
кабельная
линия
69
кВ
до
встроенной
в
стадион
подстанции
.
Подстанция
не
только
обеспечивает
электроснаб
-
жение
стадиона
,
но
и
снабжает
электроэнергией
примыкающие
жилые
районы
.
Безопас
-
ность
и
надежность
работы
подстанции
являются
ключевым
фактором
,
так
как
в
случае
аварии
могут
пострадать
десятки
тысяч
болельщиков
.
Именно
по
этой
причине
местная
коммунальная
компания
Coelba,
входящая
в
группу
Neoenergia,
решила
применить
на
под
-
станции
сухой
трансформатор
69
кВ
типа
HiDry.
Помимо
безопасности
важное
значение
имела
и
стоимость
оборудования
.
Кроме
того
,
сокращение
объемов
строительных
и
дру
-
гих
дополнительных
работ
позволило
достичь
существенной
экономии
.
Схема
электроснабжения
изображена
на
рисунке
1:
питающая
кабельная
линия
69
кВ
подключается
к
распределительному
устройству
(
типа
PASS)
с
напряжением
72,5
кВ
и
да
-
лее
к
сухому
трансформатору
.
Обмотка
низшего
напряжения
трансформатора
подключа
-
ется
к
распределительному
устройству
среднего
напряжения
.
Для
компактности
каналы
под
кабели
расположены
под
трансформатором
.
Каждый
трансформатор
имеет
мощность
25
МВ
·
А
и
естественное
воздушное
охлаж
-
дение
.
Низшее
номинальное
напряжение
трансформатора
может
быть
выбрано
на
два
Рис
. 1.
Подстанция
Itaipava Arena Fonte Nova (
Сальвадор
,
Бразилия
)
с
трансформатором
и
РУ
с
газовой
изоляцией
оборудована
сухи
-
ми
трансформаторами
69
кВ
/25
МВ
·
А
с
РПН
Проход
к
арене
Места
для
зрителей
Трансформатор
PASS
14
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
4(15),
декабрь
2019
Техническое
состояние
сетей
уровня
напряжения
— 11,95
или
13,8
кВ
.
Обмотки
имеют
литую
изоляцию
и
отвечают
требованиям
экологического
класса
E2
для
трансформаторов
сухого
типа
.
Эта
особен
-
ность
важна
в
жарком
и
влажном
бразильском
климате
при
расположении
близко
к
морю
.
Трансформатор
разработан
и
испытан
на
импульсное
напряжение
350
кВ
.
Обмотка
выс
-
шего
напряжения
трансформатора
оснащена
сухим
РПН
с
диапазоном
регулирования
+4/-12×1,25%.
РПН
использует
вакуумные
контакторы
для
переключения
.
Трансформатор
и
РПН
монтируются
без
корпуса
.
Вокруг
устанавливается
забор
для
исключения
непреднамеренного
контакта
обслуживающего
персонала
или
посторонних
лиц
с
электрооборудованием
.
ОТКРЫТАЯ
ПОДСТАНЦИЯ
16
МВ
·
А
/45
КВ
В
УЛРИКЕХАМН
(
ШВЕЦИЯ
)
Климатические
требования
для
этой
подстанции
сильно
от
-
личаются
от
климатических
требований
в
Бразилии
.
Город
Улрикехамн
расположен
в
южной
части
Швеции
.
В
зимнее
время
температура
здесь
может
падать
довольно
низко
,
кро
-
ме
того
,
регулярно
случаются
снегопады
.
Сухой
трансформатор
был
установлен
взамен
старого
масляного
трансформатора
,
расположенного
на
открытом
воздухе
в
лесной
зоне
.
Трансформатор
45/11
кВ
с
номинальной
мощностью
16
МВ
·
А
,
оснащен
РПН
с
диапазоном
регулирования
±7×1,67%
и
использует
обмотки
типа
RESIBLOC.
Согласно
данным
производителя
обмотки
могут
эксплуатироваться
при
температуре
до
минус
60°C
и
поэтому
подходят
для
низких
температур
в
Швеции
.
Трансформатор
и
РПН
монти
-
руются
в
наружном
корпусе
(
рисунок
2),
который
защищает
оборудование
от
прямого
попадания
воды
и
снега
.
Транс
-
форматор
имеет
естественное
воздушное
охлаждение
за
счет
вентиляционных
отверстий
в
корпусе
.
ПОДСТАНЦИЯ
1,8
МВ
·
А
/66
КВ
НА
КАНАРСКИХ
ОСТРОВАХ
Испанский
системный
оператор
Red Eléctrica de España
(REE) [4]
проводит
пилотный
проект
работы
интеллекту
-
альной
сети
,
используя
маховик
в
качестве
накопителя
электроэнергии
.
Проект
находится
на
Канарском
острове
Лансароте
на
подстанции
66
кВ
в
муниципалитете
Тиас
.
На
-
копитель
электроэнергии
участвует
в
поддержании
частоты
и
уровня
напряжения
в
распределительной
сети
Lanzarote-
Fuerteventura.
Сухой
трансформатор
66
кВ
/440
В
с
номинальной
мощ
-
ностью
1800
кВ
·
А
был
установлен
полностью
собранным
в
корпусе
,
включая
высоковольтные
вводы
(
рисунок
3).
Под
-
станция
находится
в
зоне
,
подверженной
риску
лесных
по
-
жаров
,
что
послужило
для
REE
основной
причиной
для
при
-
менения
технологии
сухой
изоляции
.
ПОДСТАНЦИЯ
В
СЕВИЛЬЕ
(
ИСПАНИЯ
)
В
городе
Севилье
на
юге
Испании
расположены
несколько
подстанций
66
кВ
,
которые
обеспечивают
электроэнергией
население
в
700 000
человек
.
Две
подстанции
,
расположен
-
ные
в
специальных
зданиях
в
центре
города
,
были
полностью
отремонтированы
в
2014–2015
годах
.
Местная
коммунальная
компания
заменила
существующие
масляные
силовые
транс
-
форматоры
трансформаторами
с
воздушной
изоляцией
,
что
-
бы
исключить
любые
риски
,
связанные
с
пожаром
.
Рис
. 2.
Сухой
трансформатор
16
МВ
·
А
c
РПН
в
o
время
установки
Рис
. 3.
Сухой
трансформатор
66
кВ
/440
В
,
установленный
в
защитном
контейнере
(
в
центре
)
вместе
с
КРУЭ
(
с
левой
стороны
контейнера
)
и
накопителем
электроэнергии
(
справа
от
контейнера
)
на
Лансароте
(
Канарские
острова
)
15
Каждая
подстанция
имеет
два
трансформатора
.
Транс
-
форматоры
[4] 66/22
кВ
имеют
мощность
31,5
МВ
·
А
и
схему
соединения
обмоток
YNyn0.
Каждый
из
них
оснащен
РПН
,
обеспечивающим
регулирование
±8×1,25%.
Трансформато
-
ры
могут
работать
при
90%
нагрузки
с
естественным
воздуш
-
ным
охлаждением
,
в
случае
роста
нагрузки
дополнительное
охлаждение
обеспечивают
вентиляторы
,
расположенные
под
обмотками
.
Габариты
каждого
трансформатора
состав
-
ляют
6
м
в
длину
и
5
м
в
высоту
,
включая
дополнительное
оборудование
.
Один
из
трансформаторов
31,5
МВ
·
А
с
РПН
был
испытан
на
короткое
замыкание
в
лаборатории
CESI
в
Италии
в
соот
-
ветствии
с
требованиями
IEC 60076-5 (
рисунок
4).
ОТКРЫТАЯ
ПОДСТАНЦИЯ
69
КВ
ДЛЯ
ГАЗОТУРБИННОЙ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Еще
один
сухой
силовой
трансформатор
находится
в
США
[5],
где
Wildcat Point —
один
из
самых
экологически
чистых
энергообъектов
в
Мэриленде
,
работающий
на
природном
газе
и
обеспечивающий
выдачу
около
1000
МВт
мощно
-
сти
в
сеть
.
Собственнику
были
необходимы
два
трансформатора
HiDry72 (2×2000
кВ
·
А
, 67/6,9
кВ
NLTC
для
наружной
установ
-
ки
для
питания
новой
насосной
станции
в
водоохраной
зоне
вблизи
реки
.
СТОЛБОВЫЕ
СУХИЕ
ТРАНСФОРМАТОРЫ
Разработка
сухого
трансформатора
,
установленного
на
опоре
,
впервые
была
представлена
на
конференции
CIRED
2011
года
.
Столбовые
сухие
трансформаторы
имеют
несколько
преимуществ
:
они
не
привлекательны
для
кражи
,
так
как
они
не
содержат
масло
и
меди
,
вдобавок
процесс
удаления
ли
-
той
эпоксидной
смолы
достаточно
трудоемкий
.
Кроме
того
,
нет
риска
для
взрыва
или
пожара
,
поскольку
трансформатор
не
содержит
легковоспламеняющегося
масла
,
утечка
и
за
-
грязнение
почвы
или
воды
маслом
исключены
.
Столбовой
сухой
трансформатор
имеет
степень
за
-
щиты
IP00,
то
есть
у
него
отсутствует
корпус
.
Поэтому
он
полностью
подвержен
воздействию
окружающей
среды
.
От
-
сутствие
корпуса
позволяет
соблюдать
требования
по
раз
-
мерам
и
весу
,
делая
их
сопоставимыми
с
существующими
столбовыми
установками
.
Поэтому
в
большинстве
случаев
столбовые
масляные
трансформаторы
могут
заменяться
аналогами
сухого
типа
,
позволяя
осуществлять
модерниза
-
цию
на
уже
существующих
несущих
конструкциях
.
Существует
несколько
особенностей
,
которые
отличают
трансформатор
PoleDry (
рисунок
5)
от
обычных
сухих
транс
-
форматоров
:
–
воздушный
зазор
между
обмотками
,
типичный
для
сухих
трансформаторов
,
исключается
и
заменяется
твердой
изоляцией
(
это
важно
для
обеспечения
долгосрочной
и
надежной
эксплуатации
);
–
для
обмоток
используется
гидрофобная
циклоалифати
-
ческая
эпоксидная
смола
— HCEP (
этот
тип
эпоксидной
смолы
обеспечивает
надежную
работу
на
открытом
воз
-
духе
,
обладает
лучшими
характеристиками
в
части
огне
-
упорности
,
защиты
от
УФ
-
лучей
,
эрозии
и
токов
утечки
);
–
проходные
изоляторы
и
отпайки
для
регулирования
напряжения
полностью
интегрированы
в
литые
обмотки
для
предотвращения
риска
проникновения
вла
-
ги
через
стыки
.
Трехфазные
транс
-
форматоры
PoleDry
в
на
-
стоящее
время
выпускают
-
ся
на
номинальные
напря
-
жения
вплоть
до
26,4
кВ
и
мощности
160
кВ
·
А
.
С
сентября
2013
года
в
сельской
сети
хозяй
-
ства
Ватенфалл
в
Шве
-
ции
(
рисунок
6)
работают
два
трансформатора
11/0,42
кВ
с
номинальной
мощностью
100
кВ
·
А
.
Ос
-
Рис
. 4.
Трансформатор
напряжением
66
кВ
мощностью
31,5
МВ
·
А
во
время
испытаний
на
короткое
замыкание
Рис
. 5.
Сухой
трансформатор
5/0,4
кВ
мощностью
100
кВ
·
А
наружной
установки
Рис
. 6.
Столбовой
трансфор
-
матор
сухого
типа
,
установ
-
ленный
в
Швеции
Рис
. 7.
Трансформатор
PoleDry,
установленный
в
Кампале
16
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
4(15),
декабрь
2019
Техническое
состояние
сетей
новной
причиной
выбора
сухих
трансформаторов
в
Ватен
-
фалл
является
исключение
риска
загрязнения
маслом
грун
-
товых
вод
.
В
феврале
2014
года
в
Кампале
(
Уганда
)
на
двойной
опоре
был
установлен
трансформатор
PoleDry 11/0,433
кВ
мощностью
100
кВ
·
А
(
рисунок
7).
Основная
причина
установ
-
ки
—
предотвратить
кражу
масла
и
меди
.
При
этом
работа
сухого
трансформатора
в
жарком
климате
Центральной
Аф
-
рики
в
условиях
высокой
нагрузки
не
имеет
каких
-
либо
про
-
блем
,
так
как
трансформатор
обладает
достаточным
резер
-
вом
для
повышения
рабочей
температуры
без
увеличения
скорости
старения
изоляции
.
Главной
особенностью
сухих
трансформаторов
являет
-
ся
их
пожаро
-
и
взрывобезопасность
.
Сухие
трансформато
-
ры
не
содержат
легковоспламеняющейся
жидкости
,
то
есть
взрыв
и
распространение
огня
через
горящие
жидкости
ис
-
ключаются
.
Кроме
того
,
твердые
материалы
,
используемые
для
сухого
трансформатора
,
являются
негорючими
,
то
есть
при
исчезновении
внешнего
источника
огня
горение
твердой
изоляции
трансформатора
прекращается
.
Эта
особенность
является
причиной
того
,
что
в
подавляющем
большинстве
закрытых
и
пожароопасных
помещений
(
например
,
в
вы
-
сотных
зданиях
,
торговых
центрах
,
на
заводах
,
стадионах
,
в
аэропортах
,
метро
или
кораблях
)
устанавливаются
транс
-
форматоры
сухого
типа
.
Традиционно
сухие
трансформаторы
используются
только
в
распределительных
сетях
напряжением
до
36
кВ
.
Но
спрос
сетевых
компаний
привел
к
расширению
диапазо
-
на
выпускаемого
напряжения
,
сначала
до
класса
напряже
-
ния
52
кВ
,
а
в
последнее
время
и
до
72,5
кВ
с
мощностью
до
63
МВ
·
А
.
Наиболее
часто
сухие
трансформаторы
доступны
в
трех
исполнениях
со
средней
величиной
температуры
обмотки
80°C (
класс
F), 115°C (
класс
H)
и
с
повышенной
темпера
-
турой
150°C (
класс
C).
Конструкция
с
температурой
150°C
(
класс
C)
является
стандартной
для
большинства
произво
-
дителей
.
Трансформаторы
с
температурой
80°C
и
115°C
предназначены
для
экономии
электроэнергии
и
не
исключа
-
ют
работу
при
большей
температуре
и
значении
мощности
с
увеличенными
потерями
.
Трансформатор
сухого
типа
имеет
низкие
эксплуатаци
-
онные
расходы
(
очистки
от
пыли
и
грязи
обмоток
и
т
.
п
.).
Обмотки
технологии
вакуум
-
давления
хорошо
работают
в
суровых
эксплуатационных
условиях
.
Обмотки
технологии
пропитки
в
вакууме
надежно
работают
в
местах
с
повышен
-
ной
влажностью
.
Литые
обмотки
стойки
к
токам
короткого
замыкания
и
воздействию
суровых
климатических
условий
.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В
крупных
городах
и
мегаполисах
растущий
спрос
на
без
-
опасное
,
в
том
числе
и
экологически
безопасное
,
электро
-
оборудование
,
обладающее
вместе
с
тем
высоким
КПД
,
могут
удовлетворить
только
сухие
трансформаторы
,
изго
-
товленные
по
различным
технологиям
,
которые
за
послед
-
ние
десятилетия
доказали
свою
надежность
.
Сухие
транс
-
форматоры
,
в
отличие
от
масляных
,
обеспечивают
высокий
уровень
экологической
и
эксплуатационной
безопасности
.
Такие
трансформаторы
компактны
,
устойчивы
к
воздей
-
ствию
влаги
,
не
требуют
дополнительных
противопожарных
мер
в
местах
установки
.
Поэтому
затраты
на
их
эксплуата
-
цию
минимальны
.
Эксплуатация
сухих
трансформаторов
не
встречает
ка
-
ких
-
либо
сложностей
в
странах
как
с
жарким
,
так
и
холодным
климатом
.
Однако
следует
обратить
внимание
на
то
,
что
переход
к
новому
типу
изоляции
неминуемо
привел
к
значительно
-
му
изменению
характеристик
трансформаторов
(
электриче
-
ской
длины
обмотки
,
физических
параметров
продольной
изоляции
обмотки
(
например
,
диэлектрической
проницае
-
мости
витковой
изоляции
),
расположения
и
электромагнит
-
ной
связи
отдельных
частей
обмотки
,
ограничений
на
про
-
странственное
распределение
напряжения
внутри
обмотки
).
Вследствие
чего
сформировавшиеся
за
долгие
годы
осо
-
бенности
эксплуатации
электрических
сетей
с
масляными
трансформаторами
могут
в
ряде
случаев
оказаться
частич
-
но
или
полностью
неприменимы
к
сухим
трансформаторам
.
Таким
образом
,
в
связи
со
значительным
ростом
числа
эксплуатируемых
в
электрических
сетях
трансформаторов
с
сухой
изоляцией
актуально
проведение
исследований
,
направленных
на
уточнение
условий
эксплуатации
данного
типа
оборудования
.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Евдокунин
Г
.
А
.,
Титенков
С
.
С
.
Резистивное
заземление
нейтрали
сетей
6-10
кВ
.
СПб
.:
Терция
, 2009. 264
с
.
2. Carlen M. et al. Dry-type subtransmission transformer: Com-
pact and safe indoor substations, paper A2-304, presented at
the 2014 CIGRE Session, Paris, 2014.
3. Carlen M., Berrogain M. Oil-free pole-mount transformers:
Avoiding oil and copper theft, IEEE THIRTY Fifth Central
American and Panama, 2015.
4. Red Eléctrica de España (REE). URL: https://www.tdworld.
com/substations/should-oil-be-replaced-air-insulation.
5. Eco-design in Electrical Engineering. Eco-friendly Me-
thodologies, Solutions and Example for Application to Electri-
cal Engineering. Jean-Luc Bessède (Ed.), 1st ed. 2018, VII,
181 p.
6. Carlen M., Berrogain M. Dry-type transformers for subtrans-
mission, paper 1140, presented at the CIRED2013 Session
1, Stockholm, 2013.
7. Dooley P.K. A Comparison of Liquid-Filled and Dry-Type
Transformers for Industrial Applications. IEEE Transactions
on Industry Applications, vol. 34, no. 1, January/February
1998.
8. Sen P.K. Aplication guidelines for dry-type distribution power
transformers, IEEE, 2003.
17
Оригинал статьи: Зарубежный опыт эксплуатации сухих силовых трансформаторов до 72,5 кВ
В статье представлен обзор технических особенностей эксплуатации трансформаторов с сухой изоляцией номинальным напряжением 35 кВ и выше, применяемых за рубежом.
