Рис. 6.17. Однофазные измерительные трансформаторы напряжения
а — типа ЗНОМ-35 конструкции 1954 и 1966 гг.; б — типа НОКЭ-10 с литой изоляцией на эпоксидной смоле и типа НОМ-10
В 1935–1940 гг. были разработаны и освоены конструкции сложных трансформаторов мощностью до 31 500 кВ∙А с регулированием напряжения под нагрузкой; трансформаторов мощностью до 15 000 кВ∙А с вторичными токами до 70 кА для питания электрических печей; измерительных трансформаторов напряжения на рабочее напряжение 220 кВ, выполненных каскадными в фарфоровых чехлах; испытательных трансформаторов на 500 кВ.
Обширные комплексные исследования проводились МЭЗ в тесном содружестве с Всесоюзным электротехническим институтом (ВЭИ). Большой научно-технический вклад в разработку теоретических и практических вопросов трансформаторостроения внесли в этот период Г.В. Алексенко, Н.И. Булгаков, Б.Б. Гельперин, Э.А. Манькин, Г.Н. Петров, А.В. Сапожников и др.
На основе систематических исследований в области изоляции и перенапряжений была предложена и внедрена в 1938–1939 гг. емкостная система защиты обмоток напряжением 110 — 220 кВ, позволившая обеспечить импульсную прочность обмоток при атмосферных перенапряжениях. За разработку и внедрение в производство конструкций ряда трансформаторов группа инженеров МЭЗ была удостоена Государственной премии.
В тяжелые годы Великой Отечественной войны трансформаторостроение продолжало развиваться, хотя и более медленными темпами. Трансформаторы выпускались в основном на МЭЗ и свердловском заводе «Уралэлектроаппарат».
В первые послевоенные годы количественный выпуск трансформаторов в СССР быстро достиг довоенного уровня, при этом повышался технический уровень трансформаторного оборудования, совершенствовалась конструкция, росли предельные мощности и напряжения, создавались новые виды трансформаторов и реакторов, разрабатывались серии, превосходившие довоенные по технико-экономическим показателям.
В военные и первые послевоенные годы были разработаны конструкции большинства типов измерительных трансформаторов напряжения в широком диапазоне классов напряжения — от 6 до 220 кВ, (рис. 6.17).
В 1949 г. был выпущен первый трансформатор на крупнейшем Запорожском трансформаторном заводе (ЗТЗ); в 1960 г. первую продукцию выпустил Тольяттинский электротехнический завод; расширялись МЭЗ и завод «Уралэлектротяжмаш». В 50–60-е годы созданы новые заводы по производству трансформаторов на Кавказе, в Средней Азии, на Дальнем Востоке, Украине и в Белоруссии. Совершенствование трансформаторного оборудования осуществлялось на основе теоретических, научно-технических и прикладных исследований ведущих электротехников и энергетиков страны: Ю.Б. Бородулина, А.Г. Крайза, В. А. Трапезникова. П.М. Тихомирова, Л.М. Шницера и др.
В этот же период начался переход к широкому внедрению трехфазных трансформаторов с высшим напряжением 110 кВ и более взамен групп из трех однофазных. Трехфазные трансформаторы имели более низкие потери, это позволило достичь также экономии материалов, удешевить сооружения подстанций, снизить расходы на перевозку и монтаж.
Рис. 6.18. Сердечник однофазного шунтирующего реактора мощностью 50 MB∙А на напряжение 400 кВ для линии электропередачи Куйбышевская ГЭС — Москва (1955 г.)
Большая работа проведена по освоению холоднокатаной текстурованной электротехнической стали, имеющей более низкие удельные потери и намагничивающую мощность, что позволило значительно снизить потери и массу активной стали и масла.
В 1956–1957 гг. на «Армэлектрозаводе» (Армения) при участии МЭЗ была спроектирована серия трансформаторов мощностью до 560 кВ∙А на напряжение 6 и 10 кВ, в которой на базе применения холоднокатаной стали снижены потери в сравнении с аналогичными ранее выпускавшимися трансформаторами и на 20–30% уменьшены масса активной стали и масла.
В 1949 г. на МЭЗ возобновились исследовательские и конструкторские работы по созданию трансформаторного оборудования на напряжение 400 кВ. Над этой проблемой работали также инженеры ЗТЗ и ВЭИ. Весь комплекс трансформаторного оборудования на напряжение 400 кВ — в то время самого высокого в мире рабочего напряжения электропередачи — был создан на основе исследований, выполненных отечественными инженерами и учеными. В комплекс входили трансформаторы на 400 кВ, агрегаты для регулирования под нагрузкой, шунтирующие реакторы для компенсации емкостных токов в линии на напряжение 400 кВ (рис. 6.18). Результаты проведенных исследований были использованы в дальнейшем при разработке трансформаторов для линий электропередачи на напряжении 500 кВ (рис. 6.19).
Рис. 6.19. Трансформатор типа ТЦ-20000В/500
В 1955 г. на МЭЗ и ЗТЗ были спроектированы и в 1956 г. изготовлены первые однофазные трехобмоточные автотрансформаторы класса напряжения 220 кВ групповой мощностью 3x40 и 3x80 MB∙А, а к 1958 г. суммарная мощность изготовленных автотрансформаторов достигла 8,5 млн. кВ∙А. Применение автотрансформаторов взамен трансформаторов позволило значительно снизить расход активных материалов (меди и стали), трансформаторного масла и других материалов, а также уменьшить потери электроэнергии.
В послевоенный период началось освоение производства комплексных трансформаторных понижающих подстанций, полностью собираемых и испытываемых на заводе-изготовителе. При установке таких подстанций в центрах нагрузки обеспечивается значительное снижение стоимости низковольтных сетей и потерь в них, объема монтажных работ на месте установки, высвобождаются полезные площади. МЭЗ с 1950 г. начал серийный выпуск комплектных подстанций с одним или двумя трансформаторами мощностью до 100 кВ∙А (сухими, масляными или заполненными синтетическим жидким диэлектриком).
Рис. 6.20. Комплектная трансформаторная подстанция наружной установки типа КТПН-1000
Позднее производство комплектных трансформаторных подстанций было освоено и другими заводами, а в настоящее время более 20% силовых трансформаторов мощностью до 1000 кВ∙А на напряжение 6 и 10 кВ (со вторичным напряжением 220 и 380 В) поставляются в виде комплектных подстанций (рис. 6.20).
Большой объем исследовательских работ был выполнен на МЭЗ и ЗТЗ по созданию комплекса оборудования для опытно-промышленной линии электропередачи постоянного тока Волгоград — Донбасс напряжением ±400 кВ и мощностью 720 МВт; при этом были обеспечены высокая надежность изоляции схемных обмоток, связанных с преобразователями, и их электродинамическая стойкость. Была разработана конструкция одного из ответственных элементов преобразовательного оборудования — линейного реактора типовой мощностью 160 MB∙А (на ток 900 А и индуктивность 1 Гн) (рис. 6.21), а также специальное оборудование: групповые и индивидуальные изолирующие трансформаторы собственных нужд (рис. 6.22); импульсные трансформаторы для питания вентилей; измерительные трансформаторы постоянного напряжения ±200 кВ и ±400 кВ и реакторы — фильтровые, высокочастотные, токоограничивающие.
Рис. 6.21. Линейный реактор для передачи электроэнергии постоянным током ±500 кВ
Период 1959–1967 гг. характеризовался бурным ростом выпуска трансформаторов, в первую очередь крупных и предельных мощностей. В 1960 г. МЭЗ выпустил первые автотрансформаторы класса напряжения 220 кВ со встроенной в нейтраль регулировочной обмоткой и аппаратурой регулирования под нагрузкой (РПН). Внедрение встроенного (РПН) дало возможность отказаться от вольтодобавочных агрегатов, обеспечив при этом значительную экономию активных материалов и снижение потерь энергии.
