18.01.2024
Магнитопроводы UNICORE для трансформаторов собственных нужд подстанций: надёжность и экономическая эффективность при длительной эксплуатации
Трансформаторы собственных нужд подстанций (ТСН) работают иначе, чем обычные силовые. Они питают охлаждение, релейную защиту, освещение и оперативные цепи. Поэтому находятся под напряжением постоянно, независимо от загрузки основного оборудования. Эта особенность делает требования к надёжности и экономичности ТСН особенно высокими. Разберём, что даёт UNICORE в таких условиях.
Условия работы ТСН
Непрерывный режим
ТСН подключены к сети постоянно. Срок службы нормируется на уровне не менее 30 - 45 лет. За это время аппарат не отключается, даже когда основное оборудование не работает.
Широкий диапазон температур
Рабочая температура - от −45°С до +40°С. По заказу - до −60°С. Для отдельных регионов требуется сейсмостойкость до 9 баллов по шкале MSK-64.
Повышенные требования к надёжности
Отказ ТСН означает потерю питания собственных нужд подстанции. Это может вызвать серьёзные технологические нарушения. Поэтому к надёжности ТСН предъявляют особые требования.
Что критично для надёжности ТСН
С точки зрения надёжности для ТСН важны четыре параметра:
- Стабильность характеристик во времени. Индуктивность, потери, ток холостого хода не должны деградировать за срок службы.
- Устойчивость к токам короткого замыкания. Аппарат должен выдерживать динамические и термические воздействия КЗ.
- Нагревостойкость изоляции. Класс F (155°С) или выше.
- Минимальное обслуживание. Сухие модели с литой изоляцией не требуют замены масла и контроля его состояния.
Как UNICORE решает задачи надёжности
Нет деградации характеристик
Традиционные магнитопроводы с сосредоточенным зазором со временем теряют свойства. Причины - старение изоляционных прокладок, ослабление стяжки, окисление поверхностей. Магнитные характеристики в зоне стыка ухудшаются.
Технология UNICORE устраняет эту проблему принципиально. Распределённый стык обеспечивает непрерывность магнитного контура без концентрации поля в одной плоскости. Это даёт:
- стабильность индуктивности на протяжении всего срока службы;
- отсутствие необходимости в периодической подтяжке стыков;
- сохранение магнитных свойств без риска локального насыщения.
Меньше ток возбуждения и пусковые токи
Конструктивные параметры сердечника напрямую влияют на ток возбуждения и пусковой ток (inrush current). UNICORE обеспечивает уменьшенное насыщение магнитного потока за счёт улучшенного распределения плотности. Это даёт:
- снижение пусковых токов при включении - критично для селективности релейной защиты;
- уменьшение термических и электродинамических нагрузок на обмотки;
- снижение вероятности ложных срабатываний защит при коммутациях.
Механическая прочность и стойкость к вибрациям
UNICORE-магнитопроводы обладают повышенной механической жёсткостью. Конструкция цельная, без стяжных лент. Последняя пластина может быть приварена методом TIG - это даёт дополнительную фиксацию. Результат:
- устойчивость к вибрациям при работе;
- стойкость к динамическим воздействиям при коротких замыканиях;
- снижение уровня шума.
Ниже нагрев - дольше срок службы изоляции
Отсутствие необходимости в пропитке смолой для ряда исполнений позволяет эксплуатировать магнитопровод при более высокой температуре. В сочетании с пониженными потерями это даёт:
- снижение рабочей температуры активной части;
- увеличение срока службы изоляции. Здесь работает правило Монтсингера: снижение температуры на 8 - 10°С удваивает срок службы изоляции;
- возможность работы в более тяжёлых температурных условиях.
Экономика при длительной эксплуатации
Потери холостого хода - ключевая статья
Для ТСН, работающих непрерывно, постоянные потери - доминирующая статья эксплуатационных расходов. Число часов включения принимается максимальным: 8000 - 8700 ч/год. Это отражает непрерывный характер работы.
UNICORE обеспечивает снижение удельных потерь на 20 - 40% по сравнению с классическими C-образными магнитопроводами. Даже при консервативной оценке снижения на 10 - 30% экономия электроэнергии за срок службы 30 - 45 лет становится значительной.
Снижение материалоёмкости
Технология UNICORE даёт:
- экономию веса магнитопровода за счёт оптимизированной геометрии;
- экономию обмоточного провода;
- снижение трудоёмкости сборки - не нужны стяжные ленты;
- снижение производственных затрат.
Совокупный эффект - снижение полной себестоимости трансформатора при сохранении или улучшении характеристик.
Меньше эксплуатационных затрат
Помимо экономии на потерях, UNICORE даёт:
- снижение затрат на обслуживание - не нужно периодически подтягивать стыки и контролировать зазоры;
- повышенная надёжность - ниже вероятность отказов, а значит, и затрат на аварийные ремонты и замены;
- увеличенный срок службы - стабильность характеристик во времени.
Сравнение с альтернативами
| Критерий | UNICORE | Традиционные шихтованные | Аморфные |
|---|---|---|---|
| Потери холостого хода | Низкие (-20 - 40%) | Базовый уровень | Очень низкие |
| Стабильность характеристик | Высокая | Средняя | Средняя |
| Стоимость изготовления | Низкая | Средняя | Высокая |
| Механическая прочность | Высокая | Средняя | Низкая |
| Ремонтопригодность | Высокая | Высокая | Ограниченная |
UNICORE занимает промежуточное положение между традиционными шихтованными магнитопроводами и аморфными. Для ТСН это оптимальное соотношение цены и эффективности.
Практика применения
Совместимость с существующими конструкциями
UNICORE может использоваться с существующими типами обмоточных форм. Переход на новую технологию не требует перепроектирования аппарата в целом.
Технологические ограничения
Для ТСН подстанций - как правило, это мощности 25 - 630 кВА и напряжение 6 - 10 кВ - ограничения UNICORE не критичны:
- максимальный вес - до 1500 кг;
- максимальная высота - до 300 мм;
- толщина стали - 0,2 - 0,35 мм.
Рекомендуемые типы
Для трансформаторов собственных нужд оптимальны:
- DUO 2 - баланс между потерями и технологичностью сборки;
- DGAP - для применений с повышенными требованиями к потерям и току холостого хода.
Коротко о главном
Трансформаторы собственных нужд работают под напряжением постоянно, 30 - 45 лет. Это предъявляет особые требования к надёжности и экономичности.
UNICORE снижает постоянные потери на 20 - 40%. Распределённый стык устраняет деградацию характеристик во времени. Меньшие ток возбуждения и пусковые токи повышают надёжность релейной защиты и снижают электродинамические нагрузки на обмотки.
Экономия складывается из трёх частей: меньше материалов при изготовлении, меньше потерь при эксплуатации, меньше затрат на обслуживание. За 30 - 45 лет суммарный эффект становится значительным.
Все модели сухих силовых трансформаторов собраны в каталоге. Подробнее о технологии - на странице «Магнитопровод UNICORE». Полный список продукции - в разделе «Продукция».
Нужен подбор трансформатора собственных нужд с UNICORE?
Напишите нам - подберём решение под ваш проект. Подробнее о заводе - на главной странице.