эксплуатация сухих трансформаторов

Когда говорят про эксплуатацию сухих трансформаторов, часто сводят всё к ?поставил и забыл?. Но на деле, даже с такими, казалось бы, неприхотливыми аппаратами, нюансов хватает. Мой опыт подсказывает, что главная ошибка — недооценивать влияние среды и монтажа. Вот об этом и хочу порассуждать, без глянца, с примерами из реальных объектов.

Не просто ?поставить в угол?: среда и монтаж

Первое, с чем сталкиваешься — это размещение. Да, сухой трансформатор не требует масляного хозяйства, но это не значит, что его можно запихнуть в любое непроветриваемое помещение. Видел случаи, когда заказчики, экономя площадь, ставили аппараты вплотную к стене в подвале с высокой влажностью. Через полгода начинались проблемы с поверхностными разрядами на обмотках. Ключевое здесь — обеспечить нормальную конвекцию воздуха. Зазоры вокруг корпуса, указанные в паспорте, — это не прихоть производителя, а необходимость для отвода тепла. Особенно критично для трансформаторов с алюминиевой обмоткой, которые сильнее греются при перегрузках.

По монтажу тоже есть тонкость. Часто бригады, привыкшие работать с масляными, относятся к сухим спустя рукава: мол, лёгкий, поставил на анкеры и всё. Но если фундамент или рама имеют перекосы, даже в пару миллиметров, это создаёт механические напряжения на активной части. Со временем может появиться характерный гул, который ошибочно списывают на ?качество железа?. На самом деле, часто это следствие небрежного выравнивания. Сам всегда лично проверяю уровень после монтажа, даже если это делает подрядчик.

И ещё про подключение шин. Медные или алюминиевые — не столь важно, важно качество контакта. Окислы, плохая затяжка — всё это точки локального перегрева. Термография после первых пусковых нагрузок — обязательная процедура, которую, увы, многие пропускают. Помню проект, где на одном из фидеров постоянно срабатывала защита. Оказалось, наконечник на вводе низкой стороны был недожат, контакт грелся, и термистор в обмотке давал ложный сигнал. Мелочь, а простой вышел на трое суток.

Что скрывает паспорт: номиналы и реальные нагрузки

В документации всегда указаны красивые цифры: номинальная мощность, класс изоляции, допустимые перегрузки. Но эксплуатация сухих трансформаторов — это всегда история про реальные, а не идеальные условия. Например, номинал дан для высоты над уровнем моря до 1000 м и температуры окружающей среды до 40°C. А если объект на Урале, в цеху с печами, где среднегодовая температура под 45°C? Придётся либо закладывать запас по мощности, либо рассматривать трансформатор с принудительным охлаждением (система AN/AF).

Часто заказчики просят ?посчитать полегче? и берут аппарат впритык по мощности, не учитывая пусковые токи нагрузок, особенно если много асинхронных двигателей. Видел, как на насосной станции трансформатор на 1000 кВА постоянно уходил в перегрузку при одновременном пуске двух насосов. Решение было не в замене трансформатора, а в внедрении плавного пуска и коррекции графика включения оборудования. Это к вопросу о том, что эксплуатация — это не только аппарат, но и управление режимами.

Здесь стоит упомянуть продукцию, с которой приходилось иметь дело. Например, у ООО Хэнань Цзиньюй Электрик в ассортименте как раз есть сухие трансформаторы серий на 10 и 35 кВ. Работал с их аппаратами на одном из объектов пищевого производства. Что отметил — в паспорте чётко прописаны кривые перегрузочной способности в зависимости от температуры среды. Это полезно для точного расчёта, а не гадания ?потянет или нет?. Их сайт, https://www.jydq.ru, кстати, содержит довольно детальные каталоги с этими данными, что для инженера удобно.

Неочевидные враги: пыль, влага и химия

Главный плюс — отсутствие масла — оборачивается главной уязвимостью: обмотка открыта воздействию среды. Если в машзале идёт постоянная пыль от производства (древесная, мучная, металлическая), она слоем оседает на изоляции, ухудшая теплоотвод и создавая проводящие мостики. Стандартная продувка сжатым воздухом помогает, но не всегда. На химическом заводе столкнулись с тем, что пыль была липкой, с примесями солей. Пришлось организовывать регулярную чистку специальными мягкими щётками и пылесосами, а в перспективе — ставить трансформаторы в отдельный изолированный бокс с подпором чистого воздуха.

Влажность — отдельная тема. Конденсат — убийца для изоляции класса F или H. В приморских регионах или просто в плохо отапливаемых помещениях зимой может выпадать роса прямо на активной части. Решение — либо обогреватели в отсеке, либо, что надёжнее, заказ трансформаторов с пропиткой обмоток специальными лаками или даже с эпоксидной заливкой, которые лучше противостоят влаге. Но тут есть обратная сторона: ремонтопригодность такой обмотки почти нулевая.

Химически агрессивная атмосфера — редкость, но бывает. На том же химзаводе в воздухе были пары кислот. За несколько лет это привело к коррозии алюминиевых элементов конструкции (рамы, кожухи) и потускнению контактных поверхностей. Пришлось закладывать более частую ревизию контактов и покрывать их специальной смазкой. Производители, в том числе и ООО Хэнань Цзиньюй Электрик, обычно предлагают опцию с коррозионностойким покрытием, но её нужно заказывать заранее, это нестандарт.

Диагностика: на что смотреть и как слушать

Плановые осмотры — это не просто ?прошёл, посмотрел, что не горит?. Нужен системный подход. Визуально — искать следы перегрева (изменение цвета изоляции, потемнение лаков), трещины, сколы на изоляционных деталях. Обязательно проверять состояние систем принудительного охлаждения, если они есть: вентиляторы должны вращаться свободно, без вибрации и постороннего шума. Забитые пылью радиаторы — частая причина роста температуры.

Акустическая диагностика — старый, но действенный метод. Посторонний гул, треск, шипение — всё это симптомы. Но важно отличать. Равномерный гул на частоте 100 Гц — это норма. А вот если появляется прерывистый треск, особенно в сырую погоду, — это может быть поверхностный разряд (трекинг) на изоляции. Шипение — часто признак короны на вводах высокого напряжения. Лучше всего слушать с помощью акустического течеискателя, чтобы отсечь фоновый шум цеха.

Измерения — основа. Мегаомметр для проверки сопротивления изоляции обмоток относительно земли и между фазами — обязательно. Падение сопротивления со временем — тревожный сигнал. Термография — самый наглядный метод. Снимки нужно делать под нагрузкой, не менее 60% от номинала, и сравнивать с предыдущими отчётами. Нагрев одной из фаз или отдельной точки на шине — явный дефект. Кстати, для трансформаторов с системой температурной защиты (термисторами Pt100) нужно регулярно сверять их показания с данными внешнего пирометра.

Когда что-то пошло не так: из практики

Расскажу про один случай, который многому научил. На объекте торгового центра после 5 лет безупречной работы один из двух одинаковых сухих трансформаторов 1600 кВА начал периодически отключаться по тепловой защите. При этом нагрузка была симметричной и ниже номинала. Вскрытие (после полного обесточивания и выдержки!) показало удивительную картину: в каналах охлаждения между обмотками НН и ВН в нижней части были… птичьи гнёзда. Система вентиляции была на торце, и птицы через защитную сетку умудрились натаскать туда мусор. Трансформатор просто ?задыхался?. После чистки и установки более мелкой сетки работа восстановилась. Вывод: даже самая продуманная конструкция может столкнуться с непредсказуемыми факторами.

Другой пример — ложные срабатывания дифференциальной защиты. На новом трансформаторе после включения под нагрузку сразу выбивало дифзащиту. Проверка полярности, сопротивления изоляции — всё в норме. Оказалось, дело было в намагничивании сердечника остаточным полем от испытаний на заводе. Ток намагничивания был несимметричным и воспринимался защитой как внутреннее КЗ. Помогло простое ?размагничивание?: кратковременная подача напряжения с последующим плавным снижением через ЛАТР. Такой нюанс редко описан в инструкциях по эксплуатации, но специалисты по релейной защите о нём знают.

И последнее — о резерве. Эксплуатация сухих трансформаторов на ответственных объектах всегда должна учитывать возможность быстрого восстановления. Иметь на складе запасные вентиляторы, термисторы, даже комплект крепёжных изделий — не роскошь. Случай с той же ООО Хэнань Цзиньюй Электрик: когда потребовалась замена блока управления вентиляторами, оригинальные запчасти были доставлены быстрее, чем находились бы аналоги. Это вопрос правильной организации снабжения и выбора поставщика, который готов поддерживать свою технику на протяжении всего жизненного цикла.