Когда говорят про силовой трансформатор тсн, многие, особенно те, кто только начинает работать с распределительными сетями 6-10 кВ, представляют себе просто некий агрегат, который стоит в РП и питает собственные нужды подстанции. Мол, взял стандартный масляный или сухой трансформатор на 25-100 кВА, подключил — и всё. Но на практике именно здесь кроется масса нюансов, из-за которых потом случаются и перегревы, и недокапы по напряжению на ответственных потребителях собственных нужд, и проблемы с резервированием. Сам видел, как на одной из старых подстанций в Московской области трансформатор тсн, который по паспорту должен был держать нагрузку, зимой, при включенных обогревах шкафов КРУ и интенсивной работе систем вентиляции, стабильно выходил в перегруз. А всё потому, что при выборе посчитали только номинальную мощность оборудования, забыв про пусковые токи и несимметрию нагрузки по фазам.
ТСН — трансформатор собственных нужд. Казалось бы, всё ясно. Но ключевое слово — ?собственных?. Это не просто любой маломощный трансформатор. Его задача — обеспечить бесперебойное питание всего того, что делает работу основной силовой части подстанции возможной и безопасной: цепи управления выключателями, системы релейной защиты и автоматики, освещение, обогрев, вентиляцию, зарядные устройства для аккумуляторных батарей. Отказ ТСН — это часто полный стопор подстанции, переход на резервное питание (если оно предусмотрено и исправно), а то и аварийный сброс нагрузки.
Поэтому к его надёжности требования особые. И дело не только в том, сухой он или масляный. Важна стойкость к токам короткого замыкания со стороны низкого напряжения (0,4 кВ), где могут быть значительные броски, качество исполнения обмоток, система охлаждения. Часто сталкивался с тем, что для новых проектов пытаются экономить, ставя трансформаторы на пределе по мощности, без запаса. А потом добавляют новый шкаф телемеханики или более мощные ТЭНы для обогрева — и всё, режим работы становится аварийным.
Здесь, кстати, хорошо себя показывают специализированные производители, которые понимают эту специфику. Например, на одном из объектов мы использовали оборудование от ООО Баодин Хэнхуэй Электро (их сайт — henghuielectric.com). В их ассортименте как раз есть силовые трансформаторы 10 кВ в диапазоне 30-630 кВА, которые часто и применяются в качестве ТСН. Что важно — они изначально рассчитаны на работу в комплектных распределительных устройствах, то есть с учётом реальных условий монтажа и тепловыделения. Не просто ?железо с обмотками?, а элемент системы.
Самая распространённая ошибка — пренебрежение расчётом нагрузки. Берут ?как у соседей? или по старому проекту. Но технологии меняются: современные микропроцессорные защиты потребляют меньше, зато системы видеонаблюдения и обогрева шкафов — больше. Нужно считать каждую линию, учитывать cos φ, пусковые токи двигателей вентиляции (если есть). Один раз пришлось переделывать схему после того, как при пуске вентиляционной установки трансформатор тсн ?садил? напряжение настолько, что срабатывала защита на блоках питания релейных шкафов.
Вторая ошибка — игнорирование вопросов резервирования. На ответственных подстанциях часто ставят два ТСН, работающих раздельно или на общую секционированную систему шин 0,4 кВ. Но иногда экономят на автоматике ввода резерва (АВР) для этих цепей. Получается, что резервный трансформатор есть, но переключиться на него быстро и без потери питания систем управления — невозможно. Приходится делать переключения вручную, теряя время.
И третье — монтаж. Силовой трансформатор, даже сухой, выделяет тепло. Его нельзя загонять в тесную, невентилируемую камеру. Видел объекты, где его ставили в углу РУ, обшивали панелями, оставляя лишь технические лючки для обслуживания. Летом температура в такой нише зашкаливала за 60°C, что резко снижало ресурс изоляции. Нужно обязательно следовать рекомендациям завода-изготовителя по условиям охлаждения.
Работа трансформатора тсн неразрывно связана с низковольтным распределительным щитом (ЩСН). Именно здесь происходит распределение по потребителям, установлены защитные автоматы, УЗО, иногда — стабилизаторы. Качество этого щита критически важно. Плохие контакты на шинах, автоматы с неверными времятоковыми характеристиками могут свести на нет надёжность всей системы.
В этом контексте интересен комплексный подход, когда один поставщик предлагает и трансформатор, и сопутствующее распределительное оборудование. Возвращаясь к ООО Баодин Хэнхуэй Электро, в их программе, помимо силовых трансформаторов, значатся распределительные щиты (шкафы JP) на 50-400 кВА, шкафы учёта, распределительные коробки. Это удобно для проектировщика и монтажника: меньше вопросов по стыковке, гарантируется совместимость, можно получить единые технические условия на всю сборку. Для стандартных решений это серьёзное преимущество.
Например, при модернизации небольшой городской ТП мы как раз использовали такой комплект: трансформатор 100 кВА и щит JP от одного производителя. Монтаж прошёл быстрее, потому что посадочные и присоединительные размеры были согласованы, не пришлось ничего дорабатывать ?на месте? болгаркой. Что немаловажно, и гарантийное обслуживание было по одному договору.
Сейчас всё чаще для ТСН на новых и реконструируемых подстанциях выбирают сухие трансформаторы с литой изоляцией (СтЛ). Они безопаснее с точки зрения пожарной опасности (нет масла), не требуют маслоприёмников и систем пожаротушения, их проще встроить в помещение РУ. Но и у них есть свой нюанс — чувствительность к качеству среды. Пыль, повышенная влажность, агрессивные пары могут постепенно ухудшать характеристики литой изоляции. Поэтому в условиях сильной запылённости или в приморских зонах иногда всё же приходится возвращаться к вариантам с масляным заполнением или предусматривать для ?сухиша? отдельный кондиционируемый отсек.
Ещё одна тенденция — рост мощности ТСН. Связано это с цифровизацией подстанций. Добавляются серверные шкафы для систем сбора данных, более мощные системы климат-контроля для обеспечения их работы. Запас по мощности в 20-30%, который раньше считался более чем достаточным, теперь становится минимально необходимым.
И последнее — вопрос контроля. Всё чаще на силовые трансформаторы тсн начинают ставить датчики температуры встроенные, мониторинг состояния изоляции. Это уже не просто ?поставил и забыл?. Это элемент цифровой подстанции, который поставляет данные в SCADA-систему. И при выборе оборудования на это тоже стоит обращать внимание — есть ли возможность для такой интеграции, предусмотрены ли места для установки датчиков на заводе.
Работа с трансформаторами собственных нужд — это всегда история про баланс. Баланс между стоимостью и надёжностью, между номинальными параметрами и реальными условиями работы, между желанием сделать по стандартному проекту и необходимостью учесть местные особенности. Глупо экономить на этом элементе, потому что его отказ парализует всё. Но и бездумно ставить трансформатор с огромным запасом — не всегда разумно, это лишние капитальные затраты и потери холостого хода.
Главный совет, который я бы дал, исходя из своего опыта: считайте нагрузку тщательно, с перспективой. Выбирайте оборудование не только по цене, но и по приспособленности к задаче. Изучайте опыт других, смотрите на готовые комплексные решения, как, например, у упомянутой компании ООО Баодин Хэнхуэй Электро. Их ассортимент, включающий силовые трансформаторы и сопутствующие шкафы, как раз отражает понимание того, что ТСН — это система. И иногда проще и надёжнее взять эту систему ?из одних рук?.
В конце концов, спокойная работа подстанции, особенно в часы пиковых нагрузок или в сложных погодных условиях, во многом зависит от того, как надёжно и стабильно питаются её собственные нужды. И трансформатор тсн здесь — краеугольный камень, который не должен дать трещину.
