.jpg)
Краткий обзор
Масляный трансформатор мощностью 160 кВА (напряжение 11 кВ) для малых фотоэлектрических или ветроэнергетических станций представляет собой герметичный трехфазный агрегат. Он повышает напряжение на выходе инвертора или турбины (0,4 кВ или 0,69 кВ для ветрогенераторов) до 11 кВ для подключения к сети, а также понижает напряжение с 11 кВ до 400/230 В при работе объекта в автономном режиме. В условиях эксплуатации на объектах солнечной и ветровой энергетики преобладают потери холостого хода, а не потери под нагрузкой: трансформатор остается под напряжением 8760 часов в год, тогда как коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) фотоэлектрической системы составляет лишь 12–20%, поэтому на долю потерь холостого хода приходится около 60% от общего объема ежегодных потерь энергии. Рекомендуется выбирать исполнение с низкими потерями холостого хода (тип S22, класс 1 по стандарту GB 20052-2024), схемой и группой соединения обмоток Dyn11 и герметичным гофрированным баком.
Описание изделия
Это трехфазный масляный трансформатор (частота 50/60 Гц) мощностью 160 кВА с обмотками на 11 кВ и 0,4 кВ. Он может работать в двух режимах: как повышающий трансформатор (передача энергии от инвертора или турбины в сеть 11 кВ) или как понижающий трансформатор (питание нагрузки 400/230 В при автономной работе объекта). Обе обмотки выполнены из меди. Активная часть размещена в герметичном стальном баке с гофрированными стенками (без расширительного бачка), благодаря чему изоляционное масло не контактирует с воздухом и не требует отбора проб, фильтрации или доливки в течение всего расчетного срока службы (25 лет).
Трансформатор предназначен для малых объектов возобновляемой энергетики: наземных и крышных фотоэлектрических систем мощностью до 150–200 кВт (пиковая мощность), одиночных ветрогенераторов средней мощности и малых ветропарков, микросетей с солнечными панелями и накопителями энергии, гибридных солнечно-дизельных систем (для поселков, ферм, ранчо и объектов связи), а также для автономных нагрузок, таких как насосы для ирригации и системы водоочистки. В стандартную комплектацию входит система контроля температуры масла с контактами для аварийной сигнализации и отключения, а также интерфейс RS485/Modbus RTU; в качестве опции доступен модуль передачи данных (DTU) с поддержкой 4G или LoRa, позволяющий передавать в систему SCADA предприятия или на облачную панель мониторинга данные о температуре масла и обмоток, токе нагрузки и напряжении. Оборудование разработано и испытано в соответствии со стандартами МЭК (IEC) 60076-1/-2/-3/-5/-10 (для ветроэнергетики — дополнительно по стандарту МЭК 60076-16), соответствует требованиям энергоэффективности GB 20052-2024 и производится в рамках систем менеджмента ISO 9001, ISO 14001 и ISO 45001.
Почему для объектов солнечной и ветровой энергетики выбирают герметичные масляные трансформаторы, а не сухие
Наша рекомендация: для размещения на открытом воздухе (солнечные электростанции, ветропарки или гибридные микросети) следует выбирать герметичный масляный трансформатор. Сухие трансформаторы с литой изоляцией лучше использовать в закрытых электротехнических помещениях, в условиях высокогорья (на высоте более 3000 м) и на объектах, где нормы пожарной безопасности или экологические требования запрещают использование минерального масла.
Ключевой фактор — режим работы. Выработка энергии из возобновляемых источников носит непостоянный характер (мощность солнечных панелей колеблется при прохождении облаков, а ветрогенераторов — при порывах ветра). Масло обладает значительно большей теплоемкостью по сравнению с воздухом, поэтому бак поглощает пиковые нагрузки, не допуская критического перегрева наиболее горячих участков обмотки. Кроме того, герметичный бак исключает два типа неисправностей, характерных для объектов ВИЭ: образование конденсата в ночное время (при охлаждении бака и отключенной нагрузке на стороне низкого напряжения) и необходимость периодического обслуживания масла, которое крайне сложно обеспечить на удаленных объектах.
| Критерий оценки | Герметичный масляный (данное изделие) | Сухой с литой изоляцией (cast resin) | Влияние на объект солнечной / ветровой генерации |
| Работа вхолостую в ночное время | Потери холостого хода 170 W (S22); герметичный бак не пропускает влажный воздух при остывании | Более высокие потери холостого хода; открытые обмотки собирают росу и пыль | Герметичная масляная конструкция устраняет и потери холостого хода, и риск конденсации |
| Прерывистая нагрузка | Тепловая инерция масла сглаживает переходы при облачности и пики порывов ветра | Меньшая тепловая инерция, более быстрый рост температуры наиболее нагретой точки | Масляный тип лучше подходит для циклов работы солнечных и ветровых станций |
| Наружная установка | Кабельные отсеки IP54, наружная площадка, с маслоприёмником | Требуется помещение или укрытие | Масляный тип выигрывает на открытых площадках |
| Пожарная безопасность и экология | Горючее масло; по требованию — исполнение с эфирным маслом или маслоприёмник | Самозатухающий, без масла | Вблизи леса или водоёмов выбирайте сухой тип или эфирное масло |
| Стоимость на кВА | Наименьшая | Обычно на 10–15 % выше | Масляный тип подходит для небольших проектов с ограниченным бюджетом |
| Высота над уровнем моря | Снижение мощности или специальное исполнение выше 1 000 м | Лучше работает на высоте | Сухой тип для плоскогорий выше 3 000 м |
| Шум | ≤ 55 dB(A), малошумное исполнение ≤ 50 dB(A) | Немного тише | Редко бывает решающим на удалённых объектах ВИЭ |
Классы энергоэффективности и эксплуатационные расходы за 20 лет
На объектах возобновляемой энергетики трансформатор находится под напряжением гораздо дольше, чем сама электростанция вырабатывает энергию. Солнечная электростанция работает с коэффициентом использования установленной мощности 12–20%, однако трансформатор остается под напряжением 11 кВ в течение всех 8760 часов в году, включая ночное время. Именно поэтому решающим фактором для определения затрат за 20-летний период являются потери холостого хода, а не цена закупки оборудования; по этой же причине выбор класса энергоэффективности здесь важнее, чем в случае с распределительным трансформатором, работающим в стандартном режиме нагрузки.
| Класс энергоэффективности GB 20052-2024 | Модель | Потери холостого хода P0 | Потери нагрузки Pk (75 °C) | Годовые потери — работа с солнечной станцией | Годовые потери — работа с ветроустановкой | Стоимость за 20 лет — солнечная станция | Стоимость за 20 лет — ветроустановка |
| Класс 3 | S13-M-160/11 | 200 W | 2,310 W | ≈ 2,780 kWh | ≈ 4,034 kWh | ≈ USD 6,672 | ≈ USD 9,682 |
| Класс 2 | S20-M-160/11 | 180 W | 1,850 W | ≈ 2,400 kWh | ≈ 3,405 kWh | ≈ USD 5,760 | ≈ USD 8,172 |
| Класс 1 | S22-M-160/11 | 170 W | 1,650 W | ≈ 2,223 kWh | ≈ 3,119 kWh | ≈ USD 5,335 | ≈ USD 7,486 |
Переход от трансформатора класса 3 к классу 1 позволяет сэкономить около 11 140 кВт·ч за 20 лет эксплуатации на объекте солнечной энергетики и около 18 300 кВт·ч — на ветроэнергетическом объекте. При стоимости электроэнергии 0,12 долл./кВт·ч это составляет примерно 1340 и 2200 долларов США соответственно, что, как правило, в несколько раз превышает разницу в цене между этими двумя типами оборудования. Обратите внимание на распределение потерь: при работе в составе фотоэлектрической системы потери холостого хода составляют около 63% от общего годового объема потерь, поэтому выбор конструкции, оптимизированной исключительно для снижения потерь под нагрузкой, в данном случае будет ошибочным.
Работа в сети и автономный режим: что меняется
Сам трансформатор является двунаправленным и не требует конструктивных изменений при переходе между этими двумя режимами работы. Изменения касаются системы заземления, схемы защиты, а также — в случае подключения к слабым линиям электропередачи — диапазона регулирования напряжения (диапазона ответвлений обмотки).
| Параметр | Работа от сети (сетевой режим) | Автономный режим / изолированная сеть |
| Направление потока мощности | 0,4 кВ → 11 кВ, выдача мощности в сеть | Оба направления: 0,4 → 11 кВ днём, 11 → 0,4 кВ для нагрузок объекта |
| Нейтраль и заземление | По требованиям энергоснабжающей организации | Нейтраль НН должна быть заземлена (TN-S или TT) — Dyn11 её обеспечивает |
| Диапазон регулирования ответвлений | ±2×2,5 % обычно достаточно | Более широкий диапазон или РПН при колебаниях напряжения в изолированной сети |
| Повышение напряжения | Для протяжённых линий может потребоваться ±5 % или РПН | Не применимо |
| Уровень тока короткого замыкания | Сеть вносит ток короткого замыкания | Только инверторы — низкий; Uk% влияет на чувствительность защиты |
| Режим работы ночью | Холостой ход, только потери холостого хода | Может отключаться вместе с изолированной сетью |
| Защита | Присоединение к сети и защита от островного режима | Защита изолированной сети; защита от островного режима не требуется |
Ключевые особенности
- Двунаправленная работа: повышение напряжения с 0,4 кВ до 11 кВ для выдачи энергии в сеть и понижение с 11 кВ до 0,4 кВ для питания автономной нагрузки. Один трансформатор обеспечивает оба режима работы гибридной энергосистемы, включающей солнечные и ветровые установки, а также системы накопления энергии.
- Низкие потери холостого хода, оптимизированные для работы с ВИЭ: конструкция серии S22 обеспечивает потери 170 Вт (против 200 Вт для трансформаторов класса 3). При работе в составе фотоэлектрической (PV) системы потери холостого хода составляют около 63% от общего годового объема потерь, так как трансформатор находится под напряжением все 8760 часов в году, в то время как коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) солнечных панелей составляет лишь 12–20%.
- Герметичный гофрированный бак: отсутствие расширительного бачка исключает контакт масла с воздухом. В течение всего расчетного срока службы (25 лет) не требуется отбор проб, фильтрация или долив масла; также исключено попадание влажного воздуха внутрь при остывании бака в ночное время.
- Адаптация к переменным нагрузкам: тепловая инерция масла сглаживает скачки мощности, вызванные прохождением облаков над солнечными панелями или порывами ветра на турбинах, предотвращая перегрев наиболее нагретой точки обмотки (hot spot).
- Расчет на работу с инверторами и преобразователями: конструкция обмоток учитывает суммарные гармонические токи, генерируемые инверторами (в соответствии со стандартами IEEE 519 / IEC 61000-3-12 и IEEE C57.110), а также влияние постоянной составляющей тока, которая вызывает подмагничивание сердечника и, при отсутствии соответствующих мер, приводит к росту тока намагничивания, уровня шума и потерь холостого хода.
Типовые области применения
- Наземные и крышные фотоэлектрические (ФЭ) станции мощностью до ~150–200 кВт (пиковая мощность), подключенные к линии электропередачи напряжением 11 кВ
- Отдельные ветрогенераторы средней мощности и малые ветроэнергетические комплексы с выходным напряжением генератора 690 В
- Гибридные системы (ФЭ + накопители энергии + дизельные генераторы) для энергоснабжения деревень, ферм, ранчо и объектов связи
- Автономные системы энергоснабжения (островные режимы), вахтовые поселки горнодобывающих предприятий, насосные станции и системы ирригации
- Коммерческие и промышленные крышные солнечные электростанции с выдачей мощности в сеть 11 кВ
- Микросети с солнечной генерацией и накопителями энергии, проекты электрификации удаленных объектов
- Объекты возобновляемой энергетики в сельскохозяйственном секторе и на установках опреснения воды (в условиях пустынного или прибрежного климата)
Стандарты и сертификация
Проектирование и испытания выполнены в соответствии со стандартами IEC 60076-1 (общие положения), IEC 60076-2 (превышение температуры), IEC 60076-3 (уровни изоляции и диэлектрические испытания), IEC 60076-5 (стойкость к токам короткого замыкания), IEC 60076-10 (уровень шума) и IEC 60076-16 (трансформаторы для ветрогенераторов), а также сериями стандартов GB 1094 и GB/T 6451. Энергоэффективность соответствует классу 2 по стандарту GB 20052-2024 (стандартное исполнение) и классу 1 (исполнение S22). Расчет нагрузок, обусловленных гармониками от инверторов и преобразователей, выполнен с учетом требований IEEE C57.110, IEEE 519 и IEC 61000-3-12. Производство сертифицировано по стандартам ISO 9001, ISO 14001 и ISO 45001. Предусмотрена возможность получения маркировки CE; по запросу предоставляются отчеты о типовых испытаниях, проведенных независимыми организациями (лабораториями, аккредитованными CNAS, KEMA или аналогичными органами).

WeChat
Сканирование QR-кода с помощью WeChat