Трансформатор тмг с пониженными потерями

ТМГ энергосберегающие

ТМГ энергосберегающие Трансформатор с уменьшенными потерями марки «Трансформер» позволяет экономить до 20.000 рублей в год.

В условиях мирового дефицита энергомощностей и постоянного роста энергопотребления вопрос об экономии энергии приобретает все большую актуальность. Разработка ресурсосберегающего оборудования – основная задача, которую ставят перед собой ведущие производители электротехники в Европе. Этот вопрос – один из первостепенных и для России, где с каждым годом на эксплуатацию устаревшего электрооборудования требуется все больше средств.

Изучив мировой опыт, на заводе «Трансформер» разработали экономичные трансформаторы с уменьшенными потерями. Проекты прошли экспертную оценку европейских коллег и получили одобрение ведущих специалистов в области трансформаторостроения.

Поскольку трансформатор работает круглосуточно, потери происходят постоянно. И если умножить улетающие в воздух киловатты на тариф, то получится рублевое выражение процессов нагрева и намагничивания. Так, для трансформатора мощностью 630 кВА это более 100 тысяч рублей в год.

Физика процесса такова, что устранить потери полностью невозможно. Но есть способ существенно снизить затраты на работу оборудования – применить экономичный трансформатор, разработанный на заводе «Трансформер».

Передовые технологии и материалы позволяют добиться значительно меньшего нагрева проводов при работе оборудования, а значит, — сэкономить киловатты и денежные средства абонентов. Для трансформатора ТМГ-630 кВА это экономия составляет до 20 тысяч рублей в год, а для трансформаторов больших мощностей цифра намного выше.

Цена трансформатора с уменьшенными потерями будет выше обычного примерно на 15-20%. Поэтому он будет давать экономию не сразу, а через 2-3 года. Но, устанавливая трансформатор на 25 лет, стоит подумать о долгосрочном вложении средств и сопоставить разовую экономию от покупки обычного трансформатора с постоянной экономией на уменьшенных потерях электроэнергии. Приведем простой пример. Если все трансформаторы в стране заменить в один момент на экономичные, это позволит как минимум двум-трем городам России не платить за электроэнергию целый год.

Приведенные в таблицах данные позволяют увидеть, что в течение первых 3 лет работы потребитель получает более 50 тысяч рублей экономии, а в течение 10 лет – более 170 тысяч. Расчеты сделаны с допущением того факта, что все это время тарифы на электроэнергию остаются неизменными. Но вряд ли стоит этого ожидать. Более того, со временем российские тарифы все более и более будут приближаться к европейским, а там уже сегодня плата за электроэнергию составляет от 0,11 евро, или 3,58 рубля.

Разработка компании «Трансформер» — это актуальное предложение для обновляющейся энергосистемы России, которая активно развивается по пути энергосебергающих, высокотехнологичных и экономически эффективных решений.

	Потери холостого хода, Вт			Потери короткого замыкания, Вт
Мощность	630	1000	1250	630	1000	1250
Экономичный трансформатор производства «Трансформер»	1000	1300	1400	6600	9800	11000
Обычный трансформатор	1200	1600	1900	7800	10800	13000

Денежное выражение потерь для трансформаторов ТМГ

Источник

Трансформатор ТМГ: расшифровка, конструкция, технические характеристики

Электроснабжение крупных предприятий и бытовых потребителей производится за счет трансформаторных и районных подстанций. Преобразование электрической энергии в сетях переменного тока осуществляется за счет силовых трансформаторов. Одним из них является трансформатор ТМГ, достаточно часто используемый в отечественных электроустановках.

Расшифровка

Конструкция любой электрической машины имеет свои особенности и назначение, что позволяет использовать их в тех или иных устройствах, климатических зонах или электрических схемах. Для определения особенностей любой модификации трансформатора, следует ознакомиться с его маркировкой и заводским обозначением. Поэтому далее рассмотрим расшифровку на конкретном примере:

ТМГ-250-10-0,4-Υ/Υ­_Н — 0 — У1

• Т – трехфазный трансформатор;
• М – маслонаполненный;
• Г – герметичное исполнение;
• 250 – номинальная мощность агрегата в кВА, как правило, варьируется в пределах от 16 до 2500кВА;
• 10 – номинальное значение обмотки высокого напряжения, для ТМГ это 10 или 6кВ;
• 0,4 – номинальная величина стороны низкого напряжения, измеряемая в киловольтах;
• Υ/Υ­_Н -0 – схема соединения обмоток, по высокой стороне звездой, по низкой звездой с нулевым выводом, группа подключения нулевая. На практике может применяться и другой тип соединения с отличной от нуля группой.
• У1 – тип климатического исполнения.

Конструкция

Технические параметры предусматривают возможность установки силового масляного агрегата в трехфазную сеть. В виду этого устройство имеет ряд конструктивных особенностей, которые обеспечивают как удобство транспортировки, так и последующей эксплуатации на тяговых и трансформаторных подстанциях.

Конструкция трансформатора ТМГ состоит из следующих компонентов:

• Бак – представляет собой герметичную емкость из стали, на поверхности которой могут монтироваться радиаторные отводы и другое вспомогательное оборудование. Трансформаторы ТМГ, как правило, имеют овальную форму бака для электрических машин до 250кВА и прямоугольную в более мощных моделях.

Рис. 1. Бак трансформатора

• Магнитопровод – устройство для передачи магнитного потока. В большинстве случаев у трансформаторов ТМГ он выполнен шихтованными наборными пластинами из холоднокатаной стали. Для снижения потерь пластины набираются в косой стык.
• Обмотки – предназначены для пропуска электрического тока и последующей генерации электродвижущей силы, создающей магнитный поток. Изготавливаются из медных или алюминиевых проводников, сечение и форма провода выбирается в зависимости от величины протекающего тока. Могут иметь переключатель величины напряжения РПН.

Рис. 2. Обмотки с регулировкой напряжения

• Трансформаторное масло – выступает в роли основной среды для отвода тепловой энергии и изоляции токоведущих частей от корпуса. Уровень масла контролируется посредством маслоуказателя поплавочного типа.
• Высоковольтные ввода – предназначены для прохода токоведущих частей через крышку бака. Его конструкция в ТМГ отличается в зависимости от величины пропускаемого тока, как показано на рисунке:

Рис. 3. Ввода ТМГ

Технические характеристики

При выборе конкретной модели трансформатора ТМГ необходимо руководствоваться его техническими параметрами.

К основным характеристикам масляных трансформаторов относятся:

• Номинальная мощность – показывает, какой объем электрической энергии способен перерабатывает трансформатор.
• Номинальные напряжения – указывают разность потенциалов, обеспечивающую наиболее эффективный режим работы агрегата. Классы напряжения регламентируются как для низкой, так и для высокой стороны.
• Схема и группа подключения обмоток – определяет как напряжение, которое подается или выдается с соответствующей стороны ТМГ, так и направление векторов действующих электрических величин.
• Ток холостого хода – значение потерь в ненагруженном состоянии;
• Напряжение короткого замыкания – процентная величина от номинальной, при которой в короткозамкнутой вторичке будет протекать номинальный ток.
• Потери мощности на намагничивание – определяется величиной вихревых токов.
• Диапазон рабочих температур – как правило, колеблется в пределах от – 40°С до + 40°С, но некоторые трехфазные масляные ТМГ рассчитаны для холодных зон от – 60°С до +40°С.
• Габаритные размеры и масса, также отдельно учитывается вес трансформаторного масла.

Все значения для трансформатора ТМГ можно увидеть в паспорте или на табличке самого агрегата.

Рис. 4. Пример обозначения характеристик на табличке ТМГ

Условия эксплуатации

Для трансформаторов ТМГ важно соблюдать параметры его работы как по отношению к состоянию масляного герметичного агрегата, так и относительно внешних факторов. Поэтому он не должен применяться для преобразования электрической энергии при высоте над уровнем моря более 1000м. Также не рекомендуется использовать трансформатор серии ТМГ в условиях частых отключений питания (от 10 и более за сутки), при наличии вибрации в месте установки, во взрывоопасных и пожароопасных зонах.

Рекомендуется устанавливать как в закрытых распредустройствах, так и на улице. Относительная влажность может составлять до 80%. В ходе эксплуатации обязательно контролируется уровень масла по указателю, как техническая характеристика и ее соответствие реальному температурному режиму. Температура, в которой работает электрическая машина не должна выходить за установленные пределы.

Перемещение трансформатора ТМГ должно производиться исключительно в четко зафиксированном положении на подставках, при необходимости производится увязка. Погрузка и выгрузка осуществляется только за специальные петли.

Техническое обслуживание

Под техническим обслуживанием электротехнического оборудования подразумевается комплекс мер, направленных на осуществление постоянного контроля за состоянием ТМГ, поддержание его работоспособности и своевременного выявления дефектов на ранних стадиях. Для этого производятся ежедневные осмотры, производимые оперативным персоналом, текущий ремонт, межремонтные испытания и капитальный ремонт. Объем задач для каждого вида обслуживания определяется как Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП), так и местными инструкциями.

Периодически осуществляется проверка состояния изоляции при помощи мегаомметра. Согласно приложения 3.1. ПТЭЭП измерения выполняются напряжением в 2500 В, а сопротивление электрической изоляции не должно быть менее 500 МОм. Также проверяется тангенс угла диэлектрических потерь, коэффициент трансформации и омическое сопротивление.

При осмотре обращается внимание на состояние радиаторов охлаждения, корпус бака проверяется на наличие подтеков масла. В отличии от сухого трансформатора, по результатам испытаний отбирается масло для анализа. Проверяется работоспособность встроенных защит, включая встроенные специальные трансформаторы для измерений.

Отличия ТМ от ТМГ

Трансформаторы ТМГ нередко сравнивают со схожим по маркировке ТМ, давайте рассмотрим сравнительную характеристику с одним из таких агрегатов на примере следующей таблицы:

Таблица: сравнительные характеристики трансформаторов ТМГ и ТМ

ТМГ	ТМ
Отличается более эффективной конструкцией бака, что позволяет улучшить охлаждение, применяя менее сложную конструкцию	Применяется классический толстостенный бак с радиаторами устаревшего типа.
За счет герметизации трансформатора масло не контактирует с атмосферным воздухом, что позволяет сохранять диэлектрические свойства.	На жидкий диэлектрик оказывают воздействие не только внутренние процессы, но и влага из окружающего воздуха.
Широко используется конструкция без расширителя.	На крышке устанавливается расширительный бак для обеспечения наполнения емкости.
Сигнализатор уровня масла поплавкового типа	Сигнализатор уровня масла трубчатый
Проблемы с избыточным давлением из-за отсутствия расширительного бака, газы сбрасываются через клапан.	Избыток газа или масла при нагреве легко перемещается в расширитель или через дыхательный патрон в окружающее пространство.
Необходимо постоянно контролировать давление на манометре.	Давление самостоятельно стабилизируется за счет расширителя.
Низкие показатели надежности от механических или вибрационных воздействий на трансформатор.	Высокая степень надежности, трансформатор не боится механических воздействий.
Непригоден к проведению капитального ремонта со вскрытием крышки, так как затруднена повторная герметизация с закачкой масла.	Капитальный ремонт может производиться любое количество раз.
Срок службы от 20 до 30 лет	Срок службы от 40 до 50лет

Назначение

Трансформатор ТМГ предназначен для питания потребителей различных сфер народного хозяйства, промышленности или бытового сектора. В виду большого разнообразия номинала мощностей ТМГ, их применяют и для электроснабжения отдельных коттеджей, и для работы крупных цехов, подстанций и т.д. Чаще всего применяются как понижающие трансформаторы от сети к потребителю.

Источник

Энергоэффективные трансформаторы. Особенности конструкции

Статья посвящена конструктивным особенностям энергоэффективных масляных распределительных трансформаторов I-го габарита (6,3 кВА — 6300 кВА). Рассмотрены возможности и практическая реализация конструктивных изменений, которые приводят к уменьшению потерь холостого хода, короткого замыкания и, в конечном счете, повышают коэффициент энергоэффективности масляного трансформатора.

Введение

Энергоэффективность силового трансформатора, как указано в [1], определяется тремя факторами:

• загрузкой трансформатора;
• мощностью его потерь холостого хода (далее — потери хх);
• мощностью его потерь короткого замыкания (далее — потери кз).

В работе [2] автор выводит главную парадигму повышения энергоэффективности трансформации электроэнергии — «Для обеспечения максимальной энергоэффективности трансформаторной подстанции при заданном коэффициенте нагрузки должно быть обеспечено совершенно определенное соотношение потерь хх и кз в устанавливаемом трансформаторе».

Потери хх и кз в силовых трансформаторах I — III габарита, которые имеют большинство установленных сегодня трансформаторах, приведены, в частности, в работе [2]. На ближайшие перспективы к энергоэффективным трансформаторам предъявляются требования по потерям хх и кз, указанные в таблицах 1 и 2.

Таблица 1. Планируемые характеристики силовых трансформаторов 6-10 кВ номинальной мощностью 63-2500 КВА до 1 июля 2021 года

Потери короткого замыкания (Вт)

Потери короткого замыкания (Вт)

Таблица 2. Планируемые характеристики силовых трансформаторов 6-10 кВ номинальной мощностью 63-2500 КВА с 1 июля 2021 года

Потери короткого замыкания (Вт)

Потери короткого замыкания (Вт)

Указанные требования соответствуют стандарту СТО 34.01 — 3.2 — 011 — 2017.

Конструктивные мероприятия, с помощью которых могут быть достигнуты указанные в таблицах значения потерь хх и кз, вытекают из теории проектирования трансформаторов. Рассмотрим отдельно конструктивные способы уменьшения потерь холостого хода и короткого замыкания.

Конструктивные способы уменьшения потерь ХХ

Приведены следующие зависимости для расчета потерь хх:

• p— удельные потери в стали магнитопровода;
• B— магнитная индукция в стержне и в ярме (в соответствии с индексом);
• u— напряжение витка обмотки;
• П _с—площадь поперечного сечения стержня (ярма);
• Pх— потери хх;
• G— масса стержня и ярма (в соответствии с индексом);
• k_Д— коэффициент потерь.

Из формул (1) — (4) вытекают следующие конструктивные возможности снижения потерь хх:

• улучшение характеристик потерь материала магнитопровода;
• снижение индукции в стержне (увеличение числа витков обмотки и/или увеличение площади поперечного сечения стержня);
• уменьшение массы стержня и ярма.

Перспективы улучшения характеристик анизотропной электротехнической стали приведены в таблице 3.

Таблица 3. Планируемые требования к техническим характеристикам электротехнической стали, используемой для производства энергоэффективных трансформаторов

Уровень удельных магнитных потерь

Рис. 1 Зоны увеличения потерь в плоском магнитопроводе

Помимо улучшения электротехнических характеристик анизотропной стали к значительному снижению потерь хх привели новые способы шихтовки магнитопровода. На рисунках 1 и 2 приведены наглядные изображения зон, в которых происходит увеличение потерь хх за счет увеличения индукции [4]. Очевидно, что в шихтованном магнитопроводе большая часть линий магнитной индукции в стыке проходит через область с большей магнитной проницаемостью.

В работах [5, 6] дискутируются теоретические вопросы расчета потерь в стыках и делается вывод о безусловном преимуществе шихтованных магнитопроводов с косым стыком (step-lep). Также в [5] предлагается для уменьшения потерь в стыках сочетание изотропной и анизотропной стали. Однако, по мнению главных конструкторов ведущих заводов по производству силовых трансформаторов с точки зрения технологии сборки такой метод снижения потерь хх крайне проблематичен.

Рис. 2 Направления линий магнитной индукции в стыковой магнитной системе и шихтованной магнитной системе

Возможна конструкция магнитопровода, в которой стыки вообще отсутствуют. Это так называемый витой магнитопровод (или пространственный). Фотография такого магнитопровода приведена на рисунке 3.

Рис. 3 Пространственный магнитопровод

На рисунке 4 приведена фотографии трансформатора с витым магнитопроводом.

Рис. 4 Трансформатор с витым магнитопроводом

Многократное уменьшение потерь холостого хода достигается применением аморфной стали. Фотографии трансформаторов разных заводов с магнитопроводами из аморфной стали приведены на рисунках 5, 6, 7.

Рис. 5 Трансформатор на аморфной стали ООО «Трансформер»

Рис. 6 Трансформатор на аморфной стали ХК «Электрозавод» Рис. 7 Трансформатор на аморфной стали ООО «Золотой Треугольник»

Практически все электромагнитные, механические и потребительские свойства аморфной стали превосходят аналогичные для традиционной анизотропной электротехнической, применяемой в современных трансформаторах, за исключением индукции (1,3-1,5 Тесла) и коэффициента заполнения. Удельные магнитные потери на перемагничивание магнитопровода из аморфной стали составляют 0,2 — 0,25 Вт/кг по сравнению с 1,15 Вт/кг для анизотропной электротехнической стали.

Некоторые свойства аморфных сплавов:

• более высокая прочность, чем у лучших сортов легированных сталей (до 2-х раз);
• высокая износостойкость;
• низкая пластичность (в среднем ниже на 30%);
• исключительно высокая коррозионная стойкость;
• более низкая электропроводность, вследствие чего частично или полностью отпадает необходимость в изоляции пластин в пакетах сердечников, что означает уменьшение габаритов,;
• ниже потери на токи Фуко;
• более низкая (на 2 порядка) магнитная анизотропия, что приводит к резкому снижению потерь при перемагничивании;
• более высокое значение начальной магнитной проницаемости в широком диапазоне частот.

На сегодняшний день технология производства пока не позволяет получать металлический прокат аморфной стали больших размеров, поэтому применение её в трансформаторах большой мощности пока затруднительно. В основном аморфные сплавы применяются при конструировании и производстве измерительных и распределительных трансформаторов напряжением до 10 кВ и мощностью до 1000 кВА. В связи с малой толщиной аморфный материал наиболее пригоден для витой конструкции магнитопровода.

Из-за меньшей индукции насыщения аморфной стали по сравнению с электротехнической сталью, а также меньшего коэффициента заполнения сечения магнитопровода (0,8-0,85) по сравнению с этим коэффициентом у трансформаторов с ЭТС, сечения аморфного магнитопровода больше, что приводит к более высоким весогабаритным показателям по сравнению с трансформаторами с анизотропной сталью. Однако стоимость распределительных трансформаторов с магнитопроводами из аморфной стали по некоторым в два раза превышает стоимость обычных трансформаторов.

При проектировании и производстве трансформаторов замена анизотропной стали аморфным сплавом даёт значительную экономию потерь от вихревых токов в магнитопроводе: магнитные потери у трансформатора с магнитопроводом из аморфного сплава примерно в 4-5 раз меньше, чем у трансформатора из анизотропной электротехнической стали.

Таблица 4. Сравнительные данные по потерям масляных трансформаторов 1000 кВА (50 Гц) фирмы Hitachi с магнитопроводами из обычной электротехнической анизотропной стали и аморфной стали [1].

Источник