силовые трансформаторы и масляные шунтирующие реакторы

Если говорить о силовых трансформаторах и масляных шунтирующих реакторах, многие сразу думают о надёжности и стандартных схемах. Но на практике часто упускают, как их поведение в одной системе взаимозависимо, особенно при нестандартных нагрузках или после модернизации сети. Это не просто два аппарата рядом, это диалог, который может идти с перебоями.

От теории к сетке: где начинаются расхождения

В документации всё гладко: трансформатор преобразует, реактор компенсирует зарядную мощность линий. Но когда вводишь в работу, скажем, новую ВЛ 110 кВ с кабельной вставкой, картина меняется. Масляный шунтирующий реактор, подобранный по расчётам для чистой воздушной линии, может начать работать с перегрузкой по гармоникам из-за особенностей переходных процессов в кабеле. Сам видел, как на подстанции ?Восточная? после такой реконструкции датчики на реакторе показывали нагрев выше нормы, хотя по паспорту всё в порядке.

И тут возникает первый практический вопрос: а достаточно ли стандартных испытаний для такой связки? Часто приёмосдаточные испытания проходят по отдельности. Трансформатор проверяют на КЗ, потери холостого хода, газовую защитную. Реактор — на индуктивность, потери в стали. Но их совместную работу в режиме, близком к резонансному, особенно при пониженной частоте вращения вала турбины на ГЭС, могут и не промоделировать. В итоге получаем неожиданные броски тока, которые бьют по изоляции обоих аппаратов.

Кстати, об изоляции. В силовых трансформаторах 35 кВ и выше сегодня массово идёт переход на современные жидкие диэлектрики или усовершенствованные масла. А во многих масляных шунтирующих реакторах, особенно старых серий, ещё старое, гигроскопичное масло. Разная степень старения, разная влагопоглощаемость. При общем тепловом режиме подстанции это создаёт риск локального пробоя. Не раз приходилось рекомендовать заказчикам не экономить на комплексной ревизии масляного хозяйства для всей ячейки, а не для каждого аппарата по отдельности.

Опыт поставок и сборки: что не пишут в каталогах

Работая с оборудованием, например, от ООО Хэнань Цзиньюй Электрик (их сайт — https://www.jydq.ru), обратил внимание на их линейку распределительных трансформаторов на 10 кВ и 35 кВ. Компания позиционирует себя как производитель силового электрооборудования, и по трансформаторам у них действительно виден практический уклон: акцент на адаптацию к российским климатическим условиям. Но вот что интересно: в их основном ассортименте я не увидел масляных шунтирующих реакторов. А это важный момент.

Когда заказчик, особенно из регионов, хочет получить ?всё из одних рук? — и трансформаторы, и реакторы — для упрощения логистики и согласования, это создаёт сложность. Приходится комбинировать. Например, брать силовые трансформаторы 35 кВ у ООО Хэнань Цзиньюй Электрик, а реакторы — у специализированного завода. И здесь на первый план выходит не паспортная мощность, а совместимость характеристик переходных процессов. У одного производителя трансформатор может иметь одну индуктивность рассеяния, у другого реактор — другую добротность. В паспортах этого не найдёшь, вылезает только при наладке.

Был случай на одной из подстанций в Карелии: поставили новые трансформаторы и реакторы от разных поставщиков. При включении линии возникала нестабильная феррорезонансная картина, защита срабатывала ложно. Разбирались неделю. Оказалось, что совокупная ёмкость новой кабельной линии и характеристика реактора создали условия для резонанса на частоте, близкой к 3-й гармонике, которую трансформатор генерировал в режиме холостого хода. Решение было неочевидным — пришлось немного изменить уставки защиты и добавить демпфирующий резистор в цепь управления. Теперь всегда при такой комбинации советую закладывать время и бюджет на дополнительные режимные испытания.

Монтаж и первые часы работы: типичные ошибки

Самая частая ошибка — недооценка важности первоначального прогрева и дегазации масла в масляном шунтирующем реакторе перед первым включением. Особенно после долгой транспортировки в холодное время года. Если масло не прогнать через систему фильтрации и не выдержать при рабочей температуре, растворённый газ может выделиться прямо в первые сутки работы, и газовая защита сработает на отключение. А это простой, расследования, претензии.

С силовыми трансформаторами, казалось бы, проще — там отработанные технологии. Но и тут есть нюанс с совместным монтажом. Реактор, как правило, устанавливается рядом, часто на одном фундаменте. Вибрация от трансформатора, особенно в момент включения или при КЗ, передаётся на конструкцию реактора. Если монтажники не сделали правильные демпфирующие прокладки или не выдержали соосность шинных выводов, через полгода может появиться течь по сварному шву на баке реактора или ослабление контактов. Контролируй не только уровни и сопротивления изоляции, но и механическую часть.

Ещё один момент из личного опыта: никогда не доверяй слепо заводским настройкам устройств РЗА для такой связки. Настройки дифференциальной защиты трансформатора должны учитывать ток намагничивания реактора, особенно если он стоит со стороны ВН. Однажды видел, как из-за этого при опробовании защиты срабатывало ложное отключение секции. Пришлось на месте, с осциллографом, снимать кривые и корректировать уставки. Теперь это обязательный пункт в программе пусконаладки.

Эксплуатация и диагностика: на что смотреть в первую очередь

В эксплуатации главный враг — это не внезапная авария, а медленная деградация. Для масляных шунтирующих реакторов ключевой показатель — это рост содержания растворённых газов в масле, в частности, ацетилена и водорода. Но здесь важно не просто смотреть на абсолютные значения по ГОСТ, а анализировать динамику в привязке к режимам работы силового трансформатора. Например, если трансформатор часто работает с перегрузкой, его температура выше, и это греет соседний реактор. А нагрев ускоряет старение масла и бумажной изоляции в реакторе.

Поэтому всегда настаиваю на ведении общего журнала нагрузок и температур для трансформаторно-реакторной группы. Видел, как на одной промышленной подстанции системный анализ таких данных помог выявить слабое охлаждение реактора из-за заросшего травой радиатора. Вовремя почистили, избежали ремонта.

С диагностикой тоже не всё однозначно. Виброакустический метод хорош для трансформатора — ловишь дефекты магнитной системы. А для реактора он менее информативен, там вибрация и так есть, и она меняется с током. Более показателен для реактора контроль частичных разрядов (ЧР) с помощью акустических датчиков, установленных прямо на баке. Но это дорогое удовольствие, и его редко закладывают в проект. Чаще всего обходятся классическим анализом масла и измерением тангенса угла диэлектрических потерь. Что, впрочем, тоже даёт много информации, если делать это регулярно и сравнивать с предыдущими замерами.

Вместо заключения: мысль вслух о будущем связки

Сейчас много говорят о цифровизации и ?умных? подстанциях. Применительно к нашей паре — силовому трансформатору и масляному шунтирующему реактору — это в первую очередь не про дистанционное управление, а про прогноз. Если бы данные с датчиков температуры, газового анализа, ЧР и вибрации с обоих аппаратов стекались в одну систему и анализировались совместно, можно было бы строить гораздо более точные модели остаточного ресурса.

Например, зная, что трансформатор вышел на режим с повышенными гармониками (скажем, из-за работы частотных приводов у потребителя), система могла бы автоматически скорректировать допустимую нагрузку на реактор или дать рекомендацию по дополнительной диагностике. Пока же это делается вручную, опытным путём, а то и постфактум.

Возвращаясь к поставщикам. Видно, что такие компании, как ООО Хэнань Цзиньюй Электрик, фокусируются на своём сегменте — распределительных и сухих трансформаторах. Это разумно. Но для комплексных проектов заказчику, возможно, стоит искать интегратора или проектировщика, который глубоко понимает именно взаимодействие всего оборудования в ячейке, а не просто собирает его из каталогов. Потому что надёжность сети часто зависит не от отдельных аппаратов, а от того, насколько хорошо они ?договариваются? между собой в реальных, далёких от идеала, условиях.