перегрузка сухих трансформаторов

Вот смотришь на эти железки, и кажется — ну трансформатор, ну сухой, ну стоит себе. А потом приходит момент, когда нагрузка подскакивает, график какой-нибудь аварийный, и начинается: ?а можно ли его перегрузить??. И тут же всплывает куча мифов — от ?сухие вообще нельзя? до ?да плевать, на часок выдержит всё?. Реальность, как обычно, где-то посередине, но сильно зависит от того, что за аппарат, как сделан и, главное, как эксплуатировался до этого. Сам много раз сталкивался, особенно на старых объектах, где документация потеряна, а нагрузка растёт.

Откуда вообще берутся цифры по перегрузке

Если открыть паспорт на современный трансформатор, скажем, от того же ООО Хэнань Цзиньюй Электрик, там обычно есть графики или таблицы. Но они — для идеальных условий: чистота, температура 20°C, номинальное напряжение. В жизни же всё иначе. Помню, на одном из заводов под Питером стояли сухие трансформаторы 10 кВ, вроде бы всё нормально, но в цеху постоянная запылённость + температура под 35. И вот когда попытались дать кратковременную перегрузку по графику из паспорта — начался перегрев обмоток быстрее расчётного. Пришлось срочно сбрасывать.

Ключевой момент здесь — класс изоляции. Большинство современных, как те же серии с https://www.jydq.ru, идут на классе H (до 180°C) или F (155°C). Это даёт некоторый запас. Но запас — не значит, что можно бесконечно грузить. Есть такое понятие — старение изоляции. Каждый цикл перегрузки, особенно если температура выходит за рамки для данного класса, необратимо снижает срок жизни. И это не линейная зависимость, а скорее экспоненциальная. После 10°C сверх нормы срок может сокращаться вдвое. Проверял на практике — после аварийных перегрузок на объекте трансформаторы начинали гудеть иначе, появлялся лёгкий запах.

Поэтому первое правило: смотреть не только на бумагу, но и на реальные условия. Если трансформатор уже лет пять работает на 90% нагрузки в жарком помещении, его резерв для перегрузки сухих трансформаторов уже не тот, что у нового. И это часто упускают.

Кратковременная перегрузка vs долговременная — в чём подвох

В стандартах (ГОСТ, МЭК) есть чёткое разделение. Кратковременная — это обычно минуты, реже часы. Например, для ликвидации аварийного режима в сети. Тут важно понимать тепловую постоянную времени. У сухих трансформаторов она меньше, чем у масляных, — они быстрее нагреваются, но и быстрее остывают. Это и плюс, и минус. Плюс — после снятия перегрузки температура упадёт относительно быстро. Минус — если перегрузка продлится дольше расчётного, пиковая температура будет достигнута стремительно.

На одном из объектов, где мы обслуживали оборудование, был случай: подстанция с трансформаторами 35 кВ. По проекту — кратковременная перегрузка до 130% на 30 минут. Но из-за ошибки в автоматике перегрузка длилась 50 минут. Датчики температуры показали превышение на обмотках почти на 25°C сверх допустимого для класса F. Последствия — не мгновенный выход из строя, но через полгода начались пробои в изоляции одной из фаз. Пришлось менять секцию обмотки. Дорого и долго.

С долговременной перегрузкой всё ещё интереснее. Некоторые думают, что если трансформатор рассчитан на 1000 кВА, а стоит нагрузка в 1050 кВА постоянно — ну, подумаешь, 5%. Но это — постоянный перегрев. Да, может, и проработает годы, но каждый день изоляция теряет свой ресурс. И когда через 7-8 лет случится реальная авария и потребуется дать 130% на час, трансформатор может не вытянуть — запас прочности уже съеден.

Влияние конструкции и качества изготовления

Не все сухие трансформаторы одинаковы. Вот, например, в ассортименте ООО Хэнань Цзиньюй Электрик есть модели с принудительным воздушным охлаждением (вентиляторы). Они, конечно, лучше переносят перегрузки — потому что активнее отводят тепло. Но и тут есть нюанс: вентиляторы требуют обслуживания. Видел ситуацию, когда пыль забила решётки, вентиляторы стали работать вполсилы, и при штатной нагрузке температура была близка к предельной. О какой перегрузке тут можно говорить?

Конструкция обмоток — литая эпоксидная смола или открытая? Литой вариант лучше защищён от пыли и влаги, но хуже отводит тепло от внутренних слоёв. При перегрузке может возникнуть перегрев внутри ?буханки?, который датчики на поверхности покажут с запозданием. Это опасно. Открытые обмотки (с пропиткой) охлаждаются эффективнее, но боятся среды. Выбор — всегда компромисс.

Качество изготовления — отдельная тема. Дешёвые трансформаторы (не про конкретного производителя, а вообще по рынку) часто имеют неравномерную плотность намотки, микротрещины в изоляции. При перегрузке эти слабые места проявляются первыми. Поэтому, когда рассматриваешь возможность перегрузки сухих трансформаторов, надо хотя бы примерно понимать, что у тебя за аппарат. Если это неизвестный бренд без нормальной документации — лучше не рисковать.

Что показывают датчики и как их данные интерпретировать

Современные трансформаторы часто идут со встроенными датчиками температуры (PT100, термопары). Казалось бы — смотри на показания и всё ясно. Но нет. Датчик обычно стоит в самой горячей точке (или считается, что стоит). А если точка не самая горячая? Или если датчик отклеился? Был прецедент: датчик показывал 120°C, а на тепловизоре отдельные части обмотки светились на 150°C. Оказалось, неправильно смонтировали систему контроля.

Поэтому полагаться только на встроенную систему — рискованно. Хорошая практика — периодическая проверка тепловизором под нагрузкой. Особенно в первые годы эксплуатации, чтобы построить реальный тепловой профиль. Это даёт понимание, где реальные слабые места. Иногда оказывается, что трансформатор допускает бóльшую перегрузку, чем в паспорте, потому что изготовлен с запасом. Но это — исключение, а не правило.

Ещё момент: температура окружающей среды. Паспортные данные обычно приведены для 40°C. А если у тебя в помещении 15°C? Теоретически можно дать бóльшую нагрузку. Но опять же — надо считать, а не гадать. И учитывать, что летом температура может подняться до 30°C, и запас исчезнет.

Практические рекомендации и итоговые мысли

Исходя из своего опыта, я бы вывел несколько неофициальных правил. Первое — если нет острой необходимости, не перегружай. Лучше подумать о замене на трансформатор большей мощности или установке дополнительного. Второе — если перегрузка неизбежна (аварийная ситуация), имей под рукой данные именно по твоему аппарату, а не из общих таблиц. Идеально — если есть паспорт с индивидуальными испытаниями. Третье — контролируй не только температуру, но и уровень шума, вибрации. Иногда по изменению гула можно раньше датчика понять, что что-то идёт не так.

Что касается продукции, упомянутой в начале, вроде тех же распределительных трансформаторов на 10 кВ и 35 кВ от ООО Хэнань Цзиньюй Электрик, то по ним, как правило, документация подробная. С их сайта https://www.jydq.ru можно запросить конкретные графики перегрузки для нужной модели. Это лучше, чем действовать вслепую. Но опять же — смотри на условия монтажа.

В конечном счёте, перегрузка сухих трансформаторов — это инструмент. Инструмент аварийный, рискованный. Пользоваться им можно, но с полным пониманием последствий и с максимальным контролем. И всегда помнить, что даже успешная перегрузка сегодня может аукнуться через несколько лет внезапным отказом. Балансировать между ?надо сейчас? и ?чтобы потом не было мучительно больно? — это и есть работа инженера на месте.