Трансформатор

Обзор категории: измерительный трансформатор для среднего напряжения

Измерительные трансформаторы образуют критически важный интерфейс измерения и защиты в средненапряжённых электрических подстанциях, промышленных распределительных щитах и устройствах подключения к сетям. Эта категория охватывает два основных типа трансформаторов: трансформатор тока (CT), который понижает высокие первичные токи до стандартизированного вторичного сигнала для реле защиты и счётчиков коммерческого учёта; и трансформатор напряжения (VT), который снижает высокое первичное напряжение до безопасного и измеримого вторичного уровня для учёта, обнаружения замыканий на землю и схем защиты на основе реле. Оба типа трансформаторов производятся и проходят типовые испытания в соответствии с международными стандартами IEC и GB, что обеспечивает совместимость каждого трансформатора с основными средненапряжёнными распределительными щитами и системами защиты на электрических подстанциях коммунальных предприятий, точках подключения солнечных электростанций к сетям и промышленных сетях распределения электроэнергии по всему миру.

С технической точки зрения основными параметрами выбора любого измерительного трансформатора являются класс напряжения, класс точности, номинальная нагрузка и тип изоляции. Эти параметры не являются взаимозаменяемыми: недостаточный класс точности может привести к ложной работе реле защиты при аварийном режиме, а неправильный выбор изоляции для конкретных условий эксплуатации вызывает ускоренное диэлектрическое старение трансформатора, которое может остаться незамеченным до возникновения отказа в процессе эксплуатации. Покупатели, отдающие приоритет цене единицы изделия перед соответствием техническим характеристикам трансформатора, зачастую обнаруживают на этапе ввода в эксплуатацию, что разница в характеристиках влечёт за собой затраты на устранение несоответствий, значительно превышающие ту разницу в цене, которую они пытались минимизировать. Решения о закупке трансформаторов определяются техническими характеристиками, а не только предпочтениями бренда.

Ключевые характеристики трансформатора

Напряжённостный трансформатор наружного исполнения JDZ(X)W-33 — это трансформатор с эпоксидной заливкой, предназначенный для наружных установок на напряжение 33 кВ, включая открытые подстанции, распределительные устройства для подключения солнечных электростанций к сетям и распределительные сети 33 кВ в условиях открытой эксплуатации. В данном трансформаторе применяется циклоалифатическая эпоксидная заливка, обеспечивающая устойчивость к ультрафиолетовому излучению, солевому туману, влажности и промышленным загрязнениям — что делает его пригодным для эксплуатации в прибрежных зонах и тропических климатах с высокой влажностью, где стандартные марки эпоксидных смол проявляют поверхностную деградацию уже через несколько лет после ввода в работу. Трансформатор выпускается в вариантах с одной и тремя обмотками и обеспечивает классы точности для учёта 0.2 и 0.5, а также выход класса защиты 6P, что позволяет одновременно выполнять коммерческий учёт электроэнергии и релейную защиту с использованием одного корпуса трансформатора.

Модели трансформаторов тока для внутренней установки LZZBJ9-11 и LZZBJ9-33 — это эпоксидно-залитые устройства, предназначенные для применения в сетях среднего напряжения 11 кВ и 33 кВ внутри помещений, включая подстанции энергоснабжающих организаций, промышленные распределительные помещения среднего напряжения и здания повышающих подстанций солнечных электростанций. Данный тип трансформаторов тока использует полностью герметичную огнестойкую эпоксидную изоляцию, устойчивую к влажности, скоплению пыли и конденсации в условиях распределительных щитовых помещений без постоянного климат-контроля. Каждый трансформатор тока обеспечивает классы точности 0.2S и 0.5 для учёта электроэнергии, а также класс точности 10P для защитных целей; конструкции с двумя и тремя сердечниками позволяют использовать один корпус трансформатора для независимого питания как коммерческого счётчика, так и реле защиты — важная особенность для производителей щитового оборудования, интегрирующего цепи учёта и защиты в ограниченном по габаритам отсеке трансформатора.

• Классы напряжения: диапазон измерительных трансформаторов 11 кВ и 33 кВ
• Классы точности трансформаторов тока: 0.2S, 0.5 (для учёта); 10P (для защиты)
• Точность трансформатора напряжения: 0.2, 0.5 (для учёта); 6P (для защиты)
• Изоляция трансформатора: эпоксидная заливка (для внутреннего применения); циклоалифатическая эпоксидная заливка (для наружного применения)
• Конфигурации магнитопровода: однотрансформаторный, двухтрансформаторный и трёхтрансформаторный трансформатор тока; однообмоточный и трёхобмоточный трансформатор напряжения
• Стандарты: международные стандарты IEC и GB для каждого типа трансформатора

Типовые области применения трансформаторов

Измерительные трансформаторы данной категории применяются в широком спектре задач среднего напряжения в электрических инфраструктурных системах. Основной областью применения являются распределительные подстанции энергоснабжающих организаций, где в каждом фидерном отсеке и на каждом участке шин устанавливаются трансформатор тока и трансформатор напряжения для обеспечения входных сигналов измерения и защиты систем автоматизации подстанций и коммерческого учёта электроэнергии. Промышленное электроснабжение — включая производственные предприятия, горнодобывающие объекты и объекты перерабатывающей промышленности с питанием среднего напряжения — использует измерительные трансформаторы в основном вводном выключательном отсеке как для коммерческого учёта, так и для защиты от аварийных режимов.

Проекты в области возобновляемой энергетики, в частности солнечные фотоэлектрические электростанции, стали значимым сегментом применения измерительных трансформаторов напряжения на 33 кВ. Коммутационные подстанции для подключения солнечных электростанций к сети требуют блоков трансформаторов напряжения, предназначенных для наружной установки и способных выдерживать полное воздействие внешней среды в течение циклов сезонной влажности, а также обладающих устойчивостью к ультрафиолетовому излучению, соответствующей сроку службы объекта — 20–25 лет. Циклоалифатическая эпоксидная заливка наружного трансформатора напряжения типа JDZ(X)W-33 отвечает данному требованию. Соответствие типовым испытаниям по стандарту IEC является необходимым исходным условием для любого трансформатора, но не гарантирует его долгосрочной надёжности при эксплуатации в прибрежных районах или условиях высокого уровня УФ-излучения — расхождения, как правило, проявляются тогда, когда реальные уровни влажности окружающей среды и УФ-воздействия отличаются от допущений, заложенных в протоколе испытаний.

Производители панелей и системные интеграторы, собирающие панели среднего напряжения, используют трансформаторы тока и трансформаторы напряжения, поставляемые в комплекте с панелями среднего напряжения, что упрощает интеграцию вторичных цепей. На этапе сборки панели проверяются соответствие классов точности, расчёт нагрузки и совместимость с реле, что снижает риск неправильной работы защит после ввода в эксплуатацию из-за несоответствия класса точности трансформатора тока нагрузке подключённого реле.

Как выбрать правильный трансформатор

Выбор подходящего измерительного трансформатора для применения в сетях среднего напряжения требует последовательного принятия ряда решений. Соблюдение указанной последовательности позволяет получить технически корректную спецификацию трансформатора, адекватную условиям его установки.

Шаг 1 — Подтвердите класс напряжения трансформатора. Трансформаторы тока и трансформаторы напряжения классифицируются по максимальному напряжению системы. Для систем с номинальным напряжением 11 кВ подходит трансформатор класса 11 кВ. Для систем с напряжением 33 кВ требуется трансформатор, рассчитанный на 33 кВ. Следует проверить фактическое максимальное рабочее напряжение относительно максимального номинального напряжения трансформатора — а не только по номинальному классу, указанному на маркировке.

Шаг 2 — Определение класса точности трансформатора в зависимости от области применения. Для коммерческого учёта электроэнергии требуются трансформаторы тока класса точности 0,2 или 0,2S. В устройствах защиты применяются трансформаторы тока класса 10P и трансформаторы напряжения класса 6P; эти классы определяют поведение при аварийных токах, а не точность измерений. Если один и тот же корпус трансформатора должен питать как измерительное, так и защитное реле, требуется конфигурация с двумя или тремя сердечниками. Подключение выхода односердечного трансформатора к двум цепям одновременно ухудшает работу обеих функций.

Шаг 3 — Выбор типа изоляции трансформатора в соответствии с условиями установки. Внутренние измерительные трансформаторы в контролируемых средах используют стандартный огнестойкий эпоксид. Для наружных установок трансформаторов — или внутренних установок без климат-контроля в тропических или прибрежных регионах — требуется эпоксидная заливка циклоалифатического типа для наружного применения. Номинальный ток, указанный на табличке трансформатора, рассчитан исходя из стандартного значения температуры окружающей среды, обычно 40 °C по стандарту МЭК. В климатах, где температура окружающей среды регулярно превышает это значение — что характерно для Египта, Кении, Индонезии и экваториальных регионов — перед окончательным выбором коэффициента трансформации необходимо уточнить соответствующий коэффициент снижения номинальных параметров в техническом описании трансформатора.

Шаг 4 — Проверка нагрузки и коэффициента трансформации трансформатора. Нагрузка на трансформатор тока или трансформатор напряжения определяет максимально допустимую вторичную нагрузку, подключённую к нему. Если номинальная нагрузка трансформатора ниже фактической суммарной нагрузки реле и измерительных приборов, подключённых ко вторичной обмотке, происходит падение вторичного напряжения, что ухудшает точность измерений. Указывайте номинальную нагрузку трансформатора только после завершения проектирования вторичной цепи — это требование действует независимо от того, соответствует ли трансформатор заявленному классу точности, указанному на его табличке.

Почему правильная спецификация трансформаторов важна для международных покупателей

Закупка измерительных трансформаторов для международных проектов включает этап проверки соответствия, который зачастую недооценивается на стадии технического задания. Соответствие стандартам МЭК является необходимым исходным условием для любого трансформатора, однако оно не гарантирует единообразного признания на рынках всех целевых стран. В России (ГОСТ), Бразилии (ABNT/INMETRO) и Индонезии (SNI) действуют национальные требования к сертификации в дополнение к требованиям МЭК, а документация, подтверждающая соответствие, различается в зависимости от рынка. Покупателям, импортирующим трансформаторы для проектов в этих странах, следует заранее уточнить применимые требования к сертификации у технического руководителя проекта или местного оператора электросети до оформления заказа.

Решения о покупке трансформаторов тока и напряжения в значительной степени зависят от номинальных параметров, данных типовых испытаний, совместимости класса точности с подключённой системой защиты, а также способности поставщика предоставить полную документацию для проверки при подаче заявок на проект. Для покупателей, закупающих продукцию у проверенного экспортного производителя с опытом межрегиональных поставок в Юго-Восточную Азию, Восточную Европу, Южную Америку, Ближний Восток и Африку, путь получения необходимой документации по соответствию для каждого типа трансформатора обычно более предсказуем: отчёты о типовых испытаниях, сертификаты калибровки и форматы технической документации на трансформаторы известны заранее, ещё до размещения заказа. Это особенно важно на этапе подачи заявки на проект, поскольку ошибка в техническом задании или пробел в документации по предложенному трансформатору могут вызвать задержки в графике и дополнительные расходы, несоразмерно превышающие экономию, которая изначально обусловила включение данного предложения в короткий список.