Трансформации трансформатора

22.06.2018

Нефтегазовые предприятия, фабрики и заводы, работающие в газовой, химической, добывающей и автомобильной промышленности: все они буквально остановились бы без трансформаторов. Передача электроэнергии, защита от тока, измерения переменных напряжений и токов — сегодня электротехническое оборудование выполняет массу функций. И требования заказчиков к ним продолжают расти. Так как же производители подобной техники справляются с запросами клиентов и рынка?

Стимулируют активную деятельность не только повышенные запросы клиентов, конкуренция со стороны импортных производителей, но и санкции против России. Все эти моменты стали хорошим стимулам для отечественных производителей. Им приходится использовать буквально все возможности, чтобы не только удержаться на рынке, но и во многом превзойти западные аналоги. 

И результаты уже видны. Например, как отмечает портал «Технополис Москва», крупнейший красноярский алюминиевый завод «Русал» — одно из крупнейших профильных предприятий в мире — одним из первых перешёл от импортных трансформаторов на отечественные.

Завод, выпускающий один миллион тонн алюминия в год, уже несколько лет использует электронные оптические трансформаторы для измерения постоянного тока российского производства. И очень многие фабрики и заводы тоже постепенно переходят на отечественное оборудование. 

Также, периодически к подобной технике предъявляют всё новые экологические, технологические и эксплуатационные требования.

«В связи с трендом по снижению эксплуатационных затрат появляются требования по малообслуживаемости, энергоэффективности трансформаторов и уменьшению стоимости плановых ремонтов. В соответствии с ещё одной тенденции отрасли — цифровизацией — в технической политике появляется требование по наличию диагностики состояния оборудования в режиме реального времени», — рассказывает заместитель генерального директора ГК «СВЭЛ» Антон Туголуков.

За счёт того, что для представителей отрасли постоянно выдвигают какие-то новые требования, специалисты считают этот сегмент рынка очень динамично развивающимся.  

«Трансформаторостроение сейчас в принципе сложно назвать консервативной отраслью: эксплуатирующие организации постоянно вводят новые требования, совершенствуются регламенты, регулирующие технические, эксплуатационные и ресурсные характеристики.

Соответственно, и производители трансформаторного оборудования также не стоят на месте — им необходимо работать над обновлением конструкции и совершенствованием материалов, закупать новейшее оборудование для производства и т. д. Иначе продукция просто не будет соответствовать всем условиям, которые предъявляет рынок», — прокомментировал менеджер по продукту компании «Электрощит Самара» Николай Тишкин.

Специалисты также отмечают, что эти требования обоснованы и выполняют определённые задачи.

««Изменения на данный момент обусловлены двумя основными задачами. Во-первых, это обеспечение сохранности энергоресурсов – именно поэтому ужесточаются требования к снижению потерь в силовых трансформаторах. И во-вторых, это повышение экологической и пожарной безопасности. Например, за счёт применения силовых трансформаторов с сухой изоляцией вместо масляной», - добавляет Николай Тишкин.

А есть и диаметрально противоположные мнения: отрасль весьма консервативна, и её двигают скорее не обновление новшеств, а развитие смежных отраслей.

 «С одной стороны, отрасль чрезвычайно консервативна, и качественных прорывов в ближайшее время не ожидается. С другой, благодаря развитию смежных отраслей и IT-технологий, трансформаторостроение не стоит на месте. Один из последних вызовов — проблема защиты информации при обработке и передаче», — замечает Антон Туголуков.

Новые требования — новые технологии и материалы

Новые требования тянут за собой модернизацию технологического процесса и часто переработку самих моделей. Например, сегодня разработчики и производители электротехнического оборудования стремятся уменьшить габариты и вес трансформаторов, повысить их мощность и прочее.

«Сейчас основная задача, стоящая перед разработчиками трансформаторов, — снижение потерь холостого хода и короткого замыкания, иными словами, повышение энергоэффективности трансформаторов. Производители работают над новыми типами моделей с повышенным уровнем энергосбережения — за счёт применения электротехнических сталей со сниженными удельными потерями и оптимизации расчёта обмоток трансформатора», — рассказывает Николай Тишкин.

Также специалисты отмечают, что сегодня трансформаторы стараются делать максимально компактными и автоматизированными.  

«Одна из актуальных задач — снижение массо-габаритных характеристик. Существует множество подходов к её решению: применение сверхпроводимости, повышение частоты преобразования.

Ещё одна задача — это экологичность. На замену масляным трансформаторам приходят сухие, причём их мощность и напряжение с каждым годом повышаются. На сегодняшний день разработан сухой трансформатор 40 МВА, 110 кВ с переключением под нагрузкой.

А появление специального программного обеспечения позволяет моделировать все возможные режимы работы трансформаторов, тем самым создавая оптимальную конструкцию, которая, с одной стороны, устойчива во всех режимах, а с другой, не требует перезакладывать активные и конструкционные материалы. 

С точки зрения технологий, производство трансформаторов на сегодняшний день практически полностью автоматизировано, что повышает качество выпускаемой продукции за счёт снижения человеческого фактора», — рассказывает Антон Туголуков.

Кроме того, современные трансформаторы могут выдерживать огромные перепады температур, от -50 ?С до +60 ?С, и это для многих вариантов далеко не предел. 

Многие, особенно старожилы отрасли не забывают отметить, что такие успехи происходят и благодаря достижениям советского трансформаторостроения, которые используются и по сей день. Действительно, советские трансформаторы считались одними из самых надёжных в мире. Например, почти все современные отечественные трансформаторы сегодня производятся с так называемой «открытой» обмоткой.

Один из основных её плюсов – практически полное отсутствие горючих материалов в ней.

Особенно для моделей, где есть токоотводы — это важнейшая характеристика. Если брать, например, Китай (хотя большинство фабричных моделей обычно имеют неплохое качество), то там большинство трансформаторов делают с закрытой обмоткой, которая легко воспламеняется. Сегодня производители продолжают ещё больше улучшать характеристикм своей продукции. 

И с каждым разом возможности отечественных трансформаторов растут. Это достигается и с помощью производственных процессов, и благодаря использованию качественных материалов.

Эксперт

Антон Туголуков, заместитель генерального директора ГК «СВЭЛ»
«Вместо минерального трансформаторного масла повсеместно находит применение органическое масло. На место одинарным и подразделенным обмоточным проводам приходят транспонированные, позволяющие создавать качественно новые конструкции обмоток, имеющие уменьшенные габариты и увеличенную динамическую стойкость.
Уменьшается толщина и снижаются потери трансформаторной стали.
Металлические конструкционные детали заменяются на детали из ламинированной древесины, древесно-слоистого пластика и других неметаллических материалов, что значительно снижает добавочные потери».

Эксперт

Николай Тишкин, менеджер по продукту компании «Электрощит Самара»
«Если анализировать силовые трансформаторы, то здесь к числу наиболее значимых достижений и усовершенствований стоит отнести разработку шихтовки магнитного сердечника step-lap. Также отметим внедрение электротехнической стали со сниженными удельными потерями — NV27S-105L. Эти решения направлены прежде всего на повышение энергоэффективности трансформаторов (т. е. на снижение потерь). И, конечно, специалисты постоянно работают над созданием новых и совершенствованием существующих материалов. Т
ак, сейчас в силовых трансформаторах 6–35 кВ широко применяется новая электротехническая сталь NV27S-105L, которую мы уже отмечали выше. Кроме того, ведутся опытные работы по производству силовых трансформаторов с магнитным сердечником из аморфной стали».

Справка

К слову, производители стараются максимально снизить объём и вес трансформаторов не просто так. Перевозка трансформаторов — достаточно сложный и дорогостоящий процесс. Например, силовые трансформаторы весят пару сотен тонн, есть экземпляры с весом в 340 тонн.

Некоторые трансформаторы возвышаются на высоту 3-4 этажей. То есть габариты и вес трансформатора зачастую в несколько раз превышают допустимые параметры стандартных грузовых вагонов. И, кроме того, трансформаторы плохо переносят вибрацию и удары. Тем не менее, перевозка трансформаторов по железной дороге — один из самых популярных вариантов.

Для этого используют специальные транспортёры грузоподъёмностью вплоть до 500 тонн, в которых трансформатор, по сути, становится частью несущей конструкции. А перевозка по дорогам общего пользования осуществляется на специальных автомобильных грузовых платформах, которые занимают сразу 2 дорожные полосы.Затраты на логистику часто составляют от 3 до 20% стоимости трансформатора.

Справка

С каждым годом продолжает увеличиваться и мощность трансформаторов. Например, в 2007 году Холдинговая компания «Электрозавод» (Москва) изготовила самый мощный из ранее выпускаемых в России трансформаторов — ТЦ-630000/330 мощностью 630 МВА на напряжение 330 кВ, весом около 400 тонн. Трансформатор тогда разработали для объектов Концерна «Росэнергоатом».И буквально в январе 2018 года шведско-швейцарская компания ABB установила новый инновационный рекорд — разработала и испытала преобразовательный трансформатор постоянного тока ультравысокого напряжения в 1100 киловольт. Это оборудование сможет обеспечить передачу электроэнергии мощностью более         10 000 мегаватт на расстояния 3000 км.

Мария Бобова.