Выбор трансформатора для ТП, КТП, БКТП - сухой или масляный?

Доля понижающих сухих трансформаторов в распределительных, заводских электросетях, в потребительских трансформаторных подстанциях постепенно растет. Насколько преимущества сухих трансформаторов неоспоримы для этих применений и означает ли это что эра распределительных маслонаполненных силовых трансформаторов на 6, 10, 20 кВ подходит к концу?

Повышенный интерес к сухому типу оборудования  происходит по ряду причин, главная из которых – безопасность.  КТП с сухим трансформатором применяются в местах с повышенными требованиями к пожарной и экологической безопасности, таких как территория учебного заведения или парковая зона. Подстанции с трансформатором сухого типа также можно использовать прямо в производственном цехе или на этажном перекрытии жилого строения, так как они отвечают всем требованиям пожарной безопасности. Отсутствие в их конструкции пожароопасных жидкостей значительно снижает вероятность возникновения огня в случае короткого замыкания или повреждения оборудования.

Однако, с другой стороны, любой трансформатор представляет собой оборудование повышенной опасности. Поэтому конструкция КТП должна исключать проникновение каких либо живых существ к трансформатору. Это осуществляется установкой оборудования в изолированном отсеке, доступ к которому имеют только специалисты соответствующей квалификации. Выводы высокого и низкого напряжения снаружи выполнены абсолютно недоступными, тщательно заизолированы, что обеспечивает защиту от поражения электрическим током. Как показала практика, сухие трансформаторы требуют применения более тщательных защитных конструкций, так как поражение током может произойти от случайного прикосновения к поверхности литой обмотки трансформатора. Поэтому при отсутствующем ограждении опасность поражения током у трансформатора сухого типа несколько выше, чем у масляного, обмотки которого расположены в герметичной емкости.

Как известно, любая энергоустановка требует повышенного внимания и периодически нуждается в осмотре и обслуживании. Некоторые производители утверждают, что КТП с трансформатором сухого типа практически не нуждается в техническом уходе. Известно, что наиболее главной частью обслуживания электрооборудования является плановый осмотр, периодичность которого зависит от местных климатических условий. Как правило, осмотр подобного оборудования производится не реже одного раза в квартал. Поэтому если сравнить типовые карточки осмотра КТП с трансформаторами сухого и масляного типов, то становится очевидным факт практического отсутствия отличия в объеме выполняемых работ. В случае установки на КТП трансформатора сухого типа из объема работ исключаются лишь небольшая часть пунктов. В остальном процесс технического обслуживания оборудования данных разновидностей практически не имеет различий.

Отгорание в месте соединения ввода с ошиновкой, вследствие ухудшения его контактных свойств - довольно частая причина выхода силовых трансформаторов из строя.   Это происходит не зависимо от типа применяемого трансформатора. И сухой, и масляный трансформатор нуждаются в тщательном уходе за токоотводами. Выводы высокого и низкого напряжения являются самыми уязвимыми деталями любого трансформатора. В случае с масляным трансформатором, перегрев токосъемного контакта может вызвать разрушение керамического изолятора или разгерметизацию масляного бака и последующий выход оборудования из строя.  Как правило, данный процесс происходит в солидный промежуток времени и при своевременном осмотре можно избежать столь плачевных последствий. Масло является хорошим теплоотводом и эффективно отводит тепло из зоны поражения. Повреждения такого трансформатора хорошо заметны при осмотре, что позволяет вовремя предотвратить разрушение оборудования.
В сухом же трансформаторе перегрев токоотвода практически сразу приводит к выходу обмоток из строя. Это происходит из-за плохого отвода тепла из проблемной зоны.  Даже применение специальных токосъемов, имеющих большой запас мощности не всегда помогает решить проблему. Поэтому трансформаторы сухого типа требуют очень тщательного контроля и ухода за токоотводящими разъемами.

При производстве монолитных обмоток сухих трансформаторов применяют технологию глубокого вакуума. Однако тепловой коэффициент расширения материала обмоток отличается от коэффициента расширения материала литой изоляции. Металл, как известно сильнее расширяется при нагреве, чем изолирующий наполнитель обмотки. При нагреве в процессе эксплуатации это может привести к появлению микротрещин. Данную проблему не удается решить даже применение новейших материалов и технологий. Особенно это актуально для сухих трансформаторов больших мощностей. Что же опасного в этих микротрещинах?
В условиях высокого напряжения сопротивление на участке микротрещины оказывается мало, что приводит к возникновению так называемого тлеющего разряда. Далее процесс идет по нарастающей, переходя в межвитковое и межслойное замыкание. Итогом маленькой трещины становится полное выгорание силовой обмотки и обесточивание питаемой линии.
К сожалению, на стадии производства трансформатора практически невозможно выявить наличие микротрещин в литой обмотке. Появление повреждений и тлеющих разрядов происходит без видимых причин. Процесс длится месяцами, причем большая часть КПД трансформатора расходуется на нагрев поврежденной обмотки. Даже самые тщательные исследования монолитных обмоток специальными приборами не всегда позволяют выявить микротрещины.
Масляные трансформаторы практически не подвержены этому виду повреждений. Производство обмоток современных масляных трансформаторов исключает наличие пузырьков воздуха в инертной жидкости. Вакуумирование при заполнении емкости маслом позволяет избежать появление тлеющих разрядов в процессе эксплуатации трансформатора. Масло является отличным теплоотводом, что также предотвращает межвитковые и межслойные замыкания.

Сухие трансформаторы более требовательны к условиям эксплуатации, чем масляные. Нарушение температурного режима чревато появлением дефектов изоляции. Также необходимо строго соблюдать температурный режим и при хранении сухих трансформаторов. Ввиду большей уязвимости к неблагоприятным внешним воздействиям не допускается хранение и эксплуатация данного оборудования в условиях крайнего севера. Нижний температурный предел сухих трансформаторов равен 25 градусов ниже нуля.
При выборе типа КТП необходимо учитывать все нюансы. Только грамотный подход к делу позволит избежать неприятностей при эксплуатации комплектных трансформаторных подстанций.
В заключение необходимо сказать, что в каждом конкретном случае необходимо учитывать реальные условия эксплуатации оборудования, что обеспечит более полное отражение сравниваемых технико-экономических показателей и оптимальный его выбор.