Схемы конструкций и назначение основных элементов трансформатора - Сухие трансформаторы и трансформаторы с негорючим жидким наполнителем

В настоящее время потребность в пожаробезопасных экологически чистых силовых трансформаторах достаточно высока.
Сухие трансформаторы больших мощностей и классов напряжения находят все более широкое применение. Они необходимы в электроустановках промышленных предприятий, в частности нефтехимической, металлургической, машиностроительной, целлюлозно-бумажной отраслей, а также для электроснабжения общественных зданий, сооружений, транспорта.
Отечественные сухие трансформаторы с естественным воздушным охлаждением предназначены для установки в сухих закрытых помещениях (с относительной влажностью воздуха не выше 80 % и отсутствии в атмосфере агрессивных веществ и пыли).
Трансформаторы общего назначения в пределах класса напряжения 10 кВ могут иметь ВН 6,0; 6,3; 10,0 и 10,5 кВ (кроме трансформаторов мощностью 250, 1000 и 1600 кВ-А с ВН 13,8 и 15,75 кВ), а низшее напряжение НН 0,4 кВ. Трансформаторы для собственных нужд электростанций имеют ВН 6,0; 6,3; 10,0 и 10,5 кВ и НН 0,4 кВ.
Обмотки отечественных трансформаторов типа ТСЗ выполняются из алюминиевого провода, а серии ТСЗС — из медного провода с изоляцией класса В по нагревостойкости (ГОСТ 8865—70). Все трансформаторы имеют ПБВ ±2 х 2,5 %, осуществляемое путем перестановки контактных пластин на панелях зажимов, расположенных внутри кожуха. Каждый трансформатор имеет защитный кожух, предохраняющий его активную часть от попадания посторонних предметов, но обеспечивающий доступ охлаждающего воздуха.
После прекращения выпуска и вывода из эксплуатации трансформаторов, изоляцией в которых служила негорючая токсичная и канцерогенная жидкость совтол (зарубежные жидкие аналоги: аскарель, клюфен, пиранол, делор и др.), отрицательно воздействующая на окружающую среду, вопрос производства сухих трансформаторов высокого класса нагревостойкости стал первостепенным.
Один из путей удовлетворения спроса на пожаробезопасные и экологически чистые трансформаторы — выпуск сухих трансформаторов с изоляцией из синтетических арамидных материалов.

В настоящее время в качестве изоляции широко применяется «номекс» (фирма «Дюпон», США) материал, представляющий собой ароматический полиамид, известный под названием арамид.
В России в последние годы получили распространение сухие трансформаторы «Trihal» (фирма «Шнейдер Электрик», Франция) с литой изоляцией. Это изоляция класса F. Она заливается в вакууме, состоит из эпоксидной смолы на основе бифенола с вязкостью, обеспечивающей хорошее качество пропитки обмоток; ангидридного отвердителя; активного порошкового наполнителя из кремнезема (двуокиси кремния) и тригидрата алюминия, которые тщательно смешиваются со смолой и отвердителем (кремнезем усиливает механическую прочность литой изоляции и улучшает теплоотдачу). Обмотка низкого напряжения такого трансформатора изготавливается из алюминиевой (или медной) ленты, а обмотка высокого напряжения выполняется из изолированного алюминиевого (или медного) провода.
В приложении 9 представлены основные данные трансформаторов «Trihal», которые могут быть двух исполнений: без защитного кожуха и в металлическом кожухе (рис. 2.29 и 2.30), а в табл. 2.2 и 2.3 приведены их габаритные размеры.
Эти трансформаторы сертифицированы в России.

Рис. 2.29. Трансформаторы «Trihal» без защитного кожуха (IP00) на 6; 10 кВ/400 В

Таблица 2.2
Габаритные размеры трансформаторов «Trihal» различной мощности без защитного кожуха

Кроме сухих пожаробезопасных трансформаторов в ряде стран широко применяются трансформаторы, диэлектриком в которых служат экологически нейтральные негорючие синтетические и кремнийорганические жидкости (КОЖ) собственного производства. Например, жидкость «Формел НФ» (Великобритания), обладающая полной невозгораемостью и допустимым уровнем токсичности.
Трансформаторы, заполненные КОЖ, дороже масляных, но дешевле сухих.
В настоящее время в 110 «Кремнийполимер» (Украина) освоено производство КОЖ марки ПСМ-100 (ГОСТ 13032—77).
В России ОАО «Уралэлектротяжмаш» выпускает силовые трансформаторы, заполняемые негорючим экологически чистым диэлектриком «Midel 7131». Эта электроизоляционная охлаждающая жидкость прошла сертификацию в Минздраве России и рекомендована для электротехнической промышленности.

Рис. 2.30. Трансформаторы «Trihal» в металлическом кожухе (IP31) на 6; 10 кВ/400 В

Таблица 2.3
Габаритные размеры трансформаторов «Trihal» различной мощности в металлическом кожухе

Для жидкости «Midel 7131» характерны следующие основные свойства:
биологическая расщепляемость, низкая токсичность, беспроблемная утилизация;
низкий коэффициент термического расширения; небольшая зависимость диэлектрических свойств от влажности; высокая температура воспламенения; отсутствие токсичных газов при горении.
Трансформаторы с заполнением жидкостью «Midel 7131» широко используются для замены трансформаторов с заполнением аскарелями (совтолом и др.) и применяются там, где требуется высокая пожаробезопасность — в жилых и служебных, и некоторых производственных помещениях.
Основные характеристики жидкости «Midel 7131»
Пробивное напряжение, кВ...........................55
Влагосодержание, мг/кг.................................80
Тангенс угла диэлектрических потерь
при 90 °С...........................................................0,03
Плотность при 20 "С, кг/дм3...........................0,98
Кинематическая вязкость, мм2/с:
при 100 °С.....................................................6
при 40 °С.......................................................33
при -20 °С.....................................................1700
Кислотное число, КОН на I г жидкости,
мг.......................................................................0,02
Общее содержание кислот на 1 г, мг............0,2
Содержание мути, %.......................................< 0,001
Температура вспышки, °С..............................257
Температура воспламенения, °С....................310
Температура застывания, °С ..........................-48
Коэффициент теплового расширения,
10-V°C................................................................7,5
Способности к кристаллизации...... не кристаллизуется
Класс опасности для воды..............................0