из чего состоит масляный трансформатор

Когда спрашивают ?из чего состоит масляный трансформатор?, многие сразу лезут в учебники, перечисляют: сердечник, обмотки, бак, масло. Всё верно, но это как описать человека: кости, мясо, кожа. Суть-то в другом — в том, как это всё собрано, спаяно, и главное — как ведёт себя в работе лет через десять. Частая ошибка — считать, что главное — это электромагнитная схема. Нет, главное — это надёжность узлов в совокупности, их взаимное влияние. Я, например, не раз видел, как идеально рассчитанная конструкция ?плыла? из-за не того металла в баке или из-за экономии на масляном трансформаторе системе охлаждения.

Сердечник и обмотки: не только сталь и медь

Начну с основы — магнитопровода. Казалось бы, наштамповал пластин из электротехнической стали, стянул шпильками — и готово. Но здесь кроется первый нюанс: качество сборки. Если сердечник собран с перекосом или с чрезмерным усилием стяжки, вибрации и гул при работе будут такие, что соседи пожалуются. А это уже потери, нагрев. Мы в своё время на одном из заказов для сетей 35 кВ столкнулись с повышенными токами холостого хода именно из-за микроскопического смещения пакетов при транспортировке. Пришлось вскрывать, перебирать.

Обмотки. Здесь уже история посерьёзнее. Медь должна быть не просто медью, а определённой чистоты, с правильным сечением. Изоляция между витками, слоями — это отдельная наука. Раньше широко использовалась бумага, пропитанная маслом. Сейчас — чаще комбинированные материалы, типа бумажно-плёнчатой изоляции. Но суть в том, что эта изоляция должна ?дышать? вместе с маслом, расширяться и сжиматься при температурных циклах. Если она жёсткая, со временем в ней появятся микротрещины, и начинается постепенное ухудшение диэлектрических свойств. Это не мгновенный пробой, а долгая деградация, которую сложно поймать.

И вот ещё что важно — крепление обмоток. Они должны быть жёстко зафиксированы на стержнях сердечника, но без перенапряжения. При коротком замыкании (а оно рано или поздно случается в сети) возникают огромные электродинамические усилия. Если обмотка ?играет?, её витки могут деформироваться, изоляция повредиться. Видел последствия такого КЗ на одном старом трансформаторе 10 кВ — внутренности были как после урагана. Поэтому сейчас, например, в трансформаторах, которые поставляет ООО Хэнань Цзиньюй Электрик, на своих силовых линиях 10 и 35 кВ, этому уделяют особое внимание, используя современные системы расклинивания и бандажирования. Загляните на их сайт https://www.jydq.ru — там в описании продуктов это не всегда пишут, но в технической документации нюансы часто можно найти.

Бак, расширитель и то самое масло

Бак — это не просто железный ящик. Это сосуд, работающий под частичным вакуумом при заливке масла и испытывающий постоянные температурные деформации. Сварные швы должны быть безупречными. Помню случай на подстанции, где в шве была микроскопическая раковина. Со временем, от цикла к циклу ?нагрев-остывание?, в ней появилась течь. Не фонтан, а капля в сутки. Но масла не становилось, и в расширителе уровень медленно падал. Пока не сработала сигнализация. А ведь могло дойти до оголения вводов.

Масло. Часто говорят: ?трансформаторное масло?. Но оно тоже бывает разным — по вязкости, по температуре застывания, по степени очистки. Его основная функция — не только охлаждение, но и изоляция. И здесь ключевой параметр — электрическая прочность. Со временем масло стареет: окисляется, впитывает влагу, в нём появляются продукты разложения целлюлозной изоляции. Поэтому в конструкции важен консерватор (расширитель) с силикагелевым дыхателем — чтобы масло контактировало не с влажным воздухом, а с осушенным азотом. Но и это не панацея. Регулярный отбор проб на хроматографический анализ газов — вот что действительно показывает состояние ?здоровья? масляного трансформатора изнутри.

Система охлаждения. Радиаторы, трубы, вентиляторы. Кажется, всё просто. Но расположение радиаторов относительно бака и их пропускная способность — это расчётная задача. Если циркуляция слабая, образуются локальные перегревы масла в верхней части бака. Масло начинает быстрее стареть, закоксовываться на горячих точках. В наших практиках для трансформаторов 35 кВ мы иногда сталкивались с необходимостью дорабатывать обвязку труб для улучшения естественной циркуляции после монтажа на месте. Проектировщики не всегда учитывают реальные условия установки.

Вводы, защита и мелочи, которые решают всё

Вводы высокого и низкого напряжения — это ахиллесова пята многих отказов. Керамический или полимерный изолятор, токоведущий стержень, уплотнения. Место перехода из масла в воздух — зона риска. Здесь скапливается влага, грязь, что может привести к поверхностным перекрытиям. Качество уплотнительных прокладок под фланцами вводов — это та ?мелочь?, на которой нельзя экономить. Одна некачественная резина — и течь масла гарантирована через пару лет.

Защитная арматура. Газовое реле (Бухгольца) — страж, который должен сработать при любом серьёзном внутреннем повреждении, сопровождающимся выделением газа. Но оно тоже требует обслуживания — проверки на герметичность, чувствительности. Термосифонный фильтр с адсорбентом для очистки масла — полезная штука, но его картриджи нужно менять, иначе он становится бесполезным.

И наконец, общая сборка. После того как активная часть (сердечник с обмотками) опущена в бак, проводится вакуумирование. Это критическая операция. Нужно удалить воздух и влагу из всех полостей, из толщи изоляции. Потом — заливка осушенным и дегазированным маслом. Скорость заливки, температура масла — всё имеет значение. Спешка здесь — враг. Плохо проведённое вакуумирование аукнется высоким содержанием влаги в масле и, как следствие, снижением пробивного напряжения с самого начала эксплуатации.

Мысли в сторону и возврат к сути

Часто смотрю на новые модели, в том числе и на сухие трансформаторы, которые, кстати, тоже в ассортименте у ООО Хэнань Цзиньюй Электрик. У них свои ниши, где нет риска пожара, где важна экологичность. Но когда речь идёт о высокой мощности, надёжности в тяжёлых условиях, о ремонтопригодности в полевых условиях — масляный трансформатор пока вне конкуренции. Его можно отремонтировать в гараже, заменив обмотку, если есть навык. Сухой же при серьёзном повреждении часто проще заменить целиком.

Итог моего размышления прост. Состав трансформатора — это не список деталей. Это сложный симбиоз материалов, технологий сборки и, что немаловажно, грамотного обслуживания на протяжении всего жизненного цикла. Можно сделать идеальный аппарат на заводе, но погубить его неправильным монтажом или забыв брать пробы масла. Поэтому, когда выбираешь поставщика, важно смотреть не только на цену, но и на то, насколько глубоко они понимают эти процессы. Как, например, та же компания с сайта jydq.ru — их специфика как раз в силовом оборудовании для распределительных сетей, где надёжность — не пустое слово. Их продукция — это отражение понимания того, что трансформатор живёт десятилетиями, а не просто отгружается со склада.

Так что, возвращаясь к вопросу ?из чего состоит?... Он состоит из металла, диэлектриков, жидкости. Но по-настоящему он состоит из расчётов, опыта, контроля на каждом этапе и, в конечном счёте, из ответственности тех, кто его создал и кто за ним следит. Всё остальное — детали.