Съвременни сухи трансформатори

• Трансформаторите от сух тип се използват широко в различни индустриални сектори и приложения заради тяхната безопасност, надеждност и ползи, свързани с опазването на околната среда
  
  
• Те могат да работят в тежки условия, като висока влажност, пожарна опасност и сеизмични явления, без да компрометират ефективността си или да създадат риск за хората или активите
  
  
• Имат отличен капацитет да издържат на претоварвания, защото се характеризират с по-добро разсейване на топлината и по-висока топлинна устойчивост в сравнение с маслените трансформатори

Трансформаторите са мълчаливите герои, опосредстващи ефективния пренос на електроенергия на големи разстояния. Те притежават силата да променят нивата на напрежение, позволявайки на електрическата енергия да пътува надлъж и нашир. Изборът на трансформатор зависи от съображения за безопасност, фактори, свързани с опазването на околната среда, местоположението на монтаж и дългосрочните оперативни разходи. Ключови фактори, отличаващи сухите от маслените трансформатори, са напрежението и капацитетът, на които могат да издържат, механизмът на охлаждането им и дори материалите, използвани за производството им.

Екологосъобразната алтернатива

Сухите трансформатори са синоним на екологичната съобразност. Те са стационарно, неподвижно оборудване, използващо изолационни системи с по-добро отношение към планетата. За охлаждането си те разчитат на въздух, което ги прави едновременно енергийно ефективни и екологични. Този процес на охлаждане елиминира необходимостта от използването на охлаждащи системи с потенциално вредни масла.

Трансформаторите от сух тип се използват широко в различни индустриални сектори и приложения заради тяхната безопасност, надеждност и ползи, свързани с опазването на околната среда. Те могат да работят в тежки условия, като висока влажност, пожарна опасност и сеизмични явления, без да компрометират ефективността си или да създадат риск за хората или съоръженията.

Видове

Има два основни вида сухи трансформатори – CRT (cast resin dry type transformer) и VPI (vacuum pressure impregnated transformer). В CRT трансформаторите се използва епоксидна смола за капсулиране на първичните и вторичните намотки. По този начин намотките са защитени от влага, прах, корозия и други фактори на околната среда, които могат да повлияят на изолацията и експлоатационните им параметри. Трансформаторите от този тип са подходящи за зони с висока влажност, инсталации на закрито и пожароопасни зони, защото не са хигроскопични и запалими и не се нуждаят от поддръжка. Те се предлагат на пазара с номинална мощност от 25 kVA до 12 500 kVA и топлинна изолация от клас F.

VPI трансформаторите използват полиестерна смола клас H за импрегниране на намотките под вакуум и налягане. Това елиминира всякакви въздушни междини и кухини в изолацията, увеличавайки механичната якост, диелектричната якост и топлинната стабилност. Тези трансформатори са подходящи за инсталации на открито, при честа сеизмична активност и температурни флуктуации, защото имат издръжлива конструкция, устойчив на проникването на влага корпус и нисък коефициент на топлинно разширение. Те също така са лесни за поддръжка, представляват нисък пожарен риск и имат висока устойчивост на токове на късо съединение. Предлагат се с номинална мощност от 5 kVA до 30 MVA, с клас на топлинна изолация F (155°C) или H (180°C) и степен на защита до IP56.

Предимства и недостатъци

Едно от най-важните преимущества на сухите трансформатори е това, че те са безопасни за хора и активи, защото не съдържат запалими или токсични течности, които да могат да образуват теч и да се възпламенят. Освен това, за тези трансформатори не е необходимо обслужване и не замърсяват, тъй като не изискват смяна и изпитване на маслото, почистване на маслени разливи или специални методи на обезвреждане.

Сухите трансформатори са лесни за монтаж, защото не се нуждаят от камери или специални фундаменти. Те могат да бъдат разположени в близост до товара, за да се редуцира необходимостта от дълги и скъпоструващи кабели ниско напрежение. Те са и екологосъобразни, тъй като не емитират никакви вредни газове и не допринасят за парниковия ефект.

Трансформаторите от сух тип имат отличен капацитет да поддържат претоварвания, защото се характеризират с по-добро разсейване на топлината и по-висока топлинна устойчивост в сравнение с маслените трансформатори. Тези трансформатори са отлично решение за сеизмични зони, поради факта, че имат стабилна конструкция, която може да издържи на вибрации и удари.

Голямо предимство на маслените трансформатори е липсата на пожарен риск благодарение на свойствата за самогасене. При повреда те не генерират нито дим, нито пламъци. Ниският им импеданс и високата механична якост определят отличната устойчивост на токове на късо съединение.

Сухите трансформатори са дълготрайни поради ниското топлинно и диелектрично загряване, които се дължат на висококачествените материали, способни да издържат на високи температури, без да се стигне до влошаване на параметрите им. Те са подходящи за експлоатация във влажни и замърсени зони, защото имат висока степен на защита от проникване на влага и корозионна устойчивост.

Като основен недостатък на сухите трансформатори може да се посочи по-високата им цена в сравнение с маслените трансформатори със същата мощност и номинално напрежение. Тя се дължи на това, че за производството им се изискват повече материали и труд.

Сухите трансформатори са по-големи и по-тежки от маслените си аналози. Чувствителни са на прах, мръсотия и вредители, защото имат отворена вентилация, през която могат да навлязат чужди частици, които да повредят намотките или да причинят къси съединения. В допълнение, сухите трансформатори са по-шумни от маслените.

Приложения

Сухите трансформатори се използват широко в различни индустрии и приложения, изискващи висока безопасност, надеждност и екологична съвместимост. В химическата, нефтената и газовата индустрия те се използват за захранване на различни видове оборудване и процеси, включващи запалими или взривоопасни вещества, например в рафинерии, офшорни платформи и др.

Трансформаторите от сух тип намират приложение в защитени зони, гори и влажни зони, в които околната среда трябва да бъде опазена от разливи на масло и течове, способни да замърсят водоизточници, почви или местообитания на диви животни. Те се използват и за предотвратяване на пожарни опасности или минимизиране на щети от пожари в зони, в които вероятността от възникване на пожар е по-голяма или за които са в сила строги регулации относно пожарната защита, като вътрешни и подземни подстанции, болници, хотели, училища, търговски центрове и др. Сухи трансформатори се използват за свързване на възобновяеми енергийни източници, като вятърни турбини, соларни инсталации или водноелектрически централи, към електроразпределителната мрежа или към товара.

Важни фактори при проектиране

Проектирането на един сух трансформатор зависи от няколко фактора, оказващи влияние върху експлоатационните му параметри, ефективността и издръжливостта му.

Типът на изолацията определя номиналната температура, диелектричната якост, механичната якост и устойчивостта на трансформатора на топлинни натоварвания. По принцип, за сухите трансформатори се използват изолационни материали от клас F и H, защото те могат да издържат на високи температури (до 155°C и 180°C съответно) и имат добри електрични и механични характеристики. Сред често използваните изолационни материали са лак, епоксидна смола, полиестерна смола и др.

Материалът на намотката определя проводимостта, съпротивлението, загубите и механичната якост на трансформатора. Като цяло, за намотките на сухите трансформатори се използват мед и алуминий, тъй като имат висока проводимост и ниска цена. Медта има по-добра проводимост и механична якост от алуминия, но е по-скъп и по-тежък материал. За един и същ максимален ток медта изисква по-малки сечения в сравнение с алуминия.

Сух или маслен трансформатор

Охлаждането на сухите трансформатори с въздух ги прави изначално ефективни в разсейването на топлина. Въздухът е лесно достъпен и служи като рентабилно решение за охлаждане. Ефективността обаче има граници, лимитиращи капацитета на напрежение на сухите трансформатори до около 35 kV заради ограничения по отношение на охлаждането. Забележителните топлопреносни възможности на маслото го превръщат в предпочитана среда за охлаждане на маслените трансформатори. Тъй като вътрешните компоненти на трансформатора се нагряват при работа, топлината се пренася към изолационното масло, което я разсейва успешно. Това позволява на маслените трансформатори да издържат на по-високи нива на напрежение и да предлагат по-добри експлоатационни характеристики във взискателни среди.

Както бе споменато, сред предимствата на сухите трансформатори са тяхната устойчивост и понижената им нужда от регулярна поддръжка. Благодарение на това тези трансформатори пестят време и ресурси. Маслените трансформатори изискват повече внимание. Използваното за охлаждане и изолация масло трябва да бъде наблюдавано редовно, за да се гарантира качеството и ефективността му. Периодичното тестване за химично замърсяване и планираното филтриране на маслото са от ключово значение за поддържането на оптимална ефективност и удължаване на експлоатационния живот на трансформатора.