Посібник з характеристик, встановлення, експлуатації та введення в експлуатацію сухих перетворювачів серії SC

Сухі трансформатори — це електропередавальні трансформатори, в яких сердечник і обмотки не занурені у масло. Замість цього, обмотки і сердечник залиті разом (зазвичай епоксидною смолою) і охолоджуються за допомогою природної конвекції повітря або примусового повітряного охолодження. Як відносно новий тип електророзподільчого обладнання, сухі трансформатори широко використовуються в системах передачі та розподілу електроенергії на заводських виробничих цехах, висотних будівлях, комерційних центрах, аеропортах, портах, метро та морських платформах. Вони також можуть поєднуватися з комутаційними шафами для створення компактних, інтегрованих попередньо змонтованих підстанцій.

На даний момент більшість сухих трансформаторів, вироблених в Китаї, є трьохфазними, твердими SC-серіями, такими як: серія SCB9 трьохфазних обмоткових трансформаторів, серія SCB10 трьохфазних фольгових обмоткових трансформаторів, і серія SCB9 трьохфазних фольгових обмоткових трансформаторів. Їх напруга зазвичай коливається від 6 кВ до 35 кВ, з максимальною потужністю до 25 МВА. Цей документ зосередиться на трьохфазних обмоткових сухих трансформаторах SC-серії, щоб надати детальне пояснення їх характеристик та процедур встановлення/налагодження.

1. Характеристики сухих трансформаторів

Порівняно з масляними трансформаторами, сухі трансформатори не містять масла, що елімінує ризики пожежі, вибуху та забруднення. Тому електричні кодекси та регуляції не вимагають встановлення сухих трансформаторів у окремій кімнаті. Особливо в нових серіях, втрати та рівні шуму знижені до нових мінімумів, що робить можливим встановлення трансформатора в одній розподільній кімнаті з низьковольтними комутаційними шафами.

1.1 Система керування температурою сухих трансформаторів
Безпечна робота та термін служби сухого трансформатора в значній мірі залежать від безпеки та надійності ізоляції обмоток. Порушення ізоляції через перевищення температури обмоток термічної міцності ізоляції є одним з основних причин неправильного функціонування трансформатора. Тому моніторинг робочої температури трансформатора та реалізація функцій сигналізації та контролю є надзвичайно важливими.

1.2 Методи захисту сухих трансформаторів
Залежно від умов оточення та вимог до захисту, сухі трансформатори можуть бути оснащені різними корпусами. Зазвичай вибираються корпуси з IP23, які запобігають проникненню твердих чужорідних предметів більше 12 мм та малих тварин, таких як шуни, змії, коти та птахи, що можуть спричинити серйозні аварії, такі як короткі замикання та відключення живлення, таким чином забезпечуючи безпеку для живих частин. Якщо трансформатор має бути встановлений на відкритому повітрі, можна використовувати корпус IP23; окрім захисту, що надає IP20, він також запобігає попаданню водяних крапель, що падають під кутом до 60° від вертикальної осі. Однак корпус IP23 зменшує здатність охолодження трансформатора, тому слід звернути увагу на зменшення його робочої потужності відповідно.

1.3 Методи охолодження сухих трансформаторів
Сухі трансформатори використовують два методи охолодження: природне повітряне охолодження (AN) та примусове повітряне охолодження (AF). При природному повітряному охолодженні трансформатор може працювати безперервно на своїй номінальній потужності. При примусовому повітряному охолодженні потужність виводу трансформатора може бути збільшена на 50%. Цей режим підходить для періодичної перевантаженої роботи або надзвичайних умов перевантаження. Проте під час перевантаженої роботи, втрати завантаження та імпедансна напруга значно зростають, що призводить до невигідної роботи; тому довготривала безперервна перевантажена робота повинна бути уникнута.

1.4 Перевантажена здатність сухих трансформаторів
Перевантажена здатність сухого трансформатора залежить від температури оточення, стану завантаження перед перевантаженням (початкове завантаження), теплообмінних властивостей ізоляції та теплового часовго сталого. За потреби, виробник може надати криву перевантаження для сухого трансформатора. На даний момент, щорічна виробнича здатність китайських сухих трансформаторів з ізоляцією смоли досягла 10 000 МВА, що робить Китай одним з найбільших виробників та споживачів сухих трансформаторів у світі. 

З поширенням низькошумних (для розподільних трансформаторів ≤2500 кВА, шум контролюється нижче 50 дБ) та енергоефективних трансформаторів серії SC(B)9 (що зменшують втрати без завантаження до 25%), характеристики та технології виробництва сухих трансформаторів в Китаї досягли світових передових рівнів.

2. Встановлення та налагодження сухих трансформаторів

2.1 Перевірка перед встановленням (при розпакуванні)
Перевірте, чи цілісний упаковку. Після розпакування трансформатора, перевірте, чи відповідають дані на шильдикі проектним вимогам, чи всі документи з виробництва повні, чи сам трансформатор не пошкоджений, немає ознак зовнішнього пошкодження, компоненти не змістилися та не пошкоджені, електричні опорні деталі або з'єднуючі дроти не пошкоджені, і, нарешті, підтвердіть, що запасні частини не пошкоджені та не втрачені.

2.2 Встановлення трансформатора
Спочатку перевірте фундамент трансформатора та переконайтеся, що вмонтовані сталеві плити рівні. Під сталевими плитами не повинно бути порожніх просторів, щоб забезпечити надійну сейсмостійкість та звукоабсорбцію фундаменту; в іншому випадку шум встановленого трансформатора збільшиться. Далі, використовуйте ролики для переміщення трансформатора на місце його встановлення, після чого вилучіть ролики та точно відкоректуйте положення трансформатора до проектованого, забезпечуючи, що похибка рівномірності відповідає проектним вимогам. Нарешті, приваріть чотири коротких каналових профілі поблизу чотирьох кутів основи трансформатора до вмонтованих сталевих плит, щоб запобігти зміщенню під час експлуатації.

2.3 Підключення трансформатора
Під час підключення зберігайте мінімальну необхідну відстань між живими частинами та між живими частинами та землею, особливо відстань між кабелями та високовольтною обмоткою. Високострумові низьковольтні шини повинні бути незалежно підтримані та не повинні бути безпосередньо приєднані до контактів трансформатора, оскільки це створить надмірне механічне напруження та момент. Коли струм перевищує 1000 А (наприклад, 2000 А низьковольтна шина, яка використовується в цьому проекті), між шиною та контактом трансформатора повинно бути встановлено гнучке з'єднання, щоб компенсувати теплове розширення та скорочення провідника та ізольувати вібрацію між шиною та трансформатором. Усі електричні з'єднання повинні зберігати достатній контактний тиск та повинні використовувати пружні елементи (наприклад, дископодушки або пружні шайби). При затягуванні болтів з'єднання повинні використовуватися динамометричні ключі, відповідно до рекомендованих значень моменту затягування, які вказані у таблиці 1:

2.4 Заземлення трансформатора
Точка заземлення трансформатора розташована на основі нижнього напруги, з наданим спеціальним болтом для заземлення, позначеним символом заземлення. Трансформатор повинен надійно з'єднуватися з системою захисного заземлення через цю точку. Якщо трансформатор оснащений корпусом, корпус повинен бути надійно з'єднаний з системою заземлення. У випадку трифазної чотириводної системи на нижньому напругу, нейтральний провідник також повинен бути надійно з'єднаний з системою заземлення.

2.5 Перевірка перед ввідом в експлуатацію
Перевірити, що всі кріплення міцні і не розболтані, всі електричні з'єднання правильні та надійні, а також, що ізоляційні прогалини між живими частинами та між живими частинами та землею відповідають специфікаціям. Поблизу трансформатора не повинно бути посторонніх предметів, поверхні обгорток повинні бути чистими.

2.6 Випробування перед введеннням в експлуатацію

• Перевірити співвідношення напруг трансформатора та позначення групи з'єднання. Виміряти опір постійному струму обмоток як високої, так і нижньої напруги, та порівняти результати з даними заводських випробувань виробника.

• Перевірити опір ізоляції між обмотками та між обмотками та землею. Якщо виміряний опір ізоляції значно нижчий за заводські значення, це свідчить про те, що трансформатор набрав вологи. Якщо опір ізоляції опускається нижче 1000 Ω/V (від робочої напруги), трансформатор повинен пройти процедуру сушіння.

• Напруга випробування на пробій мала б відповідати відповідним специфікаціям. При проведення випробування на пробій при нижньому напругу, температурний датчик TP100 повинен бути знімений і немедля встановлений після завершення випробування.

• Якщо трансформатор оснащений вентиляторами охолодження, їх слід запитати, щоб перевірити нормальне функціонування.

2.7 Спробне введення в експлуатацію
Після тщательної перевірки перед включенням, трансформатор може бути включений для пробного введення в експлуатацію. Під час цього періоду особлива увага має бути приділена наступному:

• Любі незвичні звуки, шуми або вібрації;

• Любі незвичні запахи, такі як запах горіння;

• Любі зміни кольору, спричинені локальним перегріванням;

• Достатність вентиляції та циркуляції повітря.

Окрім того, слід звернути увагу на наступні моменти:

По-перше, хоча сухі трансформатори мають хорошу відміну до вологи, їх загалом відкрита конструкція все ж таки робить їх вразливими до проникнення вологи — особливо сухі трансформатори, виготовлені в Китаї, які часто використовують менші рівні ізоляції. Тому, для більшої надійності, сухі трансформатори повинні працювати в середовищі з відносною вологістю нижче 70%. Довготривалий простій також варто уникати, щоб запобігти серйозному накопиченню вологи. Якщо опір ізоляції опускається нижче 1000 Ω/V (від робочої напруги), це свідчить про серйозне накопичення вологи, і пробне введення в експлуатацію повинно бути зупинено.

По-друге, сухі трансформатори, які використовуються для підвищення напруги на електростанціях, відрізняються від маслонаповнених трансформаторів: їх не можна експлуатувати з відкритим нижнім напругом. Відкрите нижнє обмотування може дозволити перенесення перехідних перепадів напруги, спричинених комутаційними сур'ями або ударом блискавки на стороні мережі, що може призвести до пробою ізоляції трансформатора. Для захисту від таких перенесених перепадів напруги, на стороні шини трансформатора слід встановити набір грозозахисних пристроїв (наприклад, Y5CS оксид цинку).

3.Висновок
Як ключова частина систем передачі та розподілу електроенергії, сухі трансформатори все більш улюбленими користувачами завдяки своїй високій міцності ізоляції, високій стійкості до коротких замикань та перевагам, таких як екологічність, пожежостійкість, вибухостійкість та безпідтримковість. Тому, встановлювальний персонал повинен застосовувати професійні та наукові методи, щоб повністю завершити всі підготовчі роботи та оперативно вирішувати та підсумовувати будь-які проблеми, які виникають під час встановлення, для забезпечення безпечного функціонування обладнання.