Effekttransformatorer øger eller mindsker spænding og strømstørrelse i et elsystem. Denne transformation sker på grund af Faradays induktionsprincip og variationen i ampere-sving (eller snoede sving). Bemærk, at den overførte effekt forbliver den samme (minus få kerne-og kobbertab).
- Transformer Design
- Kernedesign
- Hvad er formålet med transformatorkernen?
- Hvad er forskellen mellem core-type og shell-type transformer?
- Hvorfor er shell-type transformer bedre end core-type transformer?
- snoede design
- Hvordan er transformatorviklingerne designet?
- Hvordan hjælper interleaving transformatorviklingerne?
- hvordan anvendes isolering på transformatorviklingerne?
- bøsning design
- Hvad er formålet med en bøsning på transformeren?
- Load tap changer design
- Hvad er formålet med en on Load Tap Changer?
- hvad indeholder load tap changer?
- Tank design
- Kølesystemdesign
- Hvordan styres varmen inde i tanken?
- hvad er formålet med en konservator tank?
- kan transformeren fungere ud over sin navneskilt?
- Transformatorviklingsforbindelse
- fordele ved transformator
- ve-jord ve-jord transformer ulemper
- fordele ved Delta-jordtransformator
- Delta-jordtransformator ulemper
- Delta tertiær og dens anvendelse
- hvordan transformator jordforbindelse påvirker Elsystemdesign
- sammendrag
Transformer Design
en strømtransformator indeholder 6 nøglekomponenter.
- Core
- vikling
- bøsninger
- Load tap changer
- Tank
- køling
som kraftingeniør betyder forståelse af komponentdesignet, at du kan angive transformere korrekt.
Kernedesign
Hvad er formålet med transformatorkernen?
kernen fungerer som mellemmand. Fordi de primære og sekundære viklinger er elektrisk isolerede, understøtter kernen induktionsprocessen ved at tilvejebringe en sti for den magnetiske strømning til at bevæge sig fra den primære vikling til den sekundære. For at understøtte denne mission skal den udføre to ting rigtigt
– give god magnetisk permeabilitet.
– Minimer lækage af strøm.
dette opnås ved hjælp af laminerede plader af koldvalset Kornorienteret (CRGO) stål.
Hvad er forskellen mellem core-type og shell-type transformer?
de laminerede plader formes til enten en kernetype eller skaltype. Overhold deres forskelle i billederne nedenfor.
-
Core-type transformer. Bemærk, hvordan viklingerne indkapsler kernen (laminerede plader). -
en anden 5-lemmer kerne-Type transformer.
Hvorfor er shell-type transformer bedre end core-type transformer?
shell-type transformer, selvom det er dyrt at lave (på grund af yderligere materiale) er bedre end kernetypen af følgende grunde
1. Giver høj kortslutning strøm modstå kapaciteter. Væsentlige, de laminerede plader af metal omkring viklingerne brace det, når de bøjer eller vride under kortslutning.
2. De udvendige lemmer giver ekstra sti for lækagestrømmen at strømme. Uden denne flugtvej, som i kernetype, forekommer lokal overophedning.
3. Det kan modstå en spændingsbølge bedre på grund af sammenflettede skiveviklinger (forklaret nedenfor).
snoede design
Hvordan er transformatorviklingerne designet?
viklingerne leder strøm. Som sådan kan du øge spændingen induceret ved at øge svingene rundt om kernen og mindske spændingen ved at reducere svingene.
for primære og sekundære viklinger giver anvendelse af en kontinuerligt transponeret leder (CTC) høj mekanisk stabilitet (på grund af den måde magnetfelter annullerer). Til tertiære eller stabiliserende viklinger bliver den flade kobberleder brugt.
-
kontinuerlig transponeret leder CTC -
flad kobberleder -
transformatorvikling drejemetode. Lag og spiralformede viklinger, der almindeligvis anvendes til tertiære viklinger. Skiveviklinger, der almindeligvis anvendes i primære og sekundære viklinger.
Hvordan hjælper interleaving transformatorviklingerne?
selvom viklinger simpelthen kan spindes spiralformet rundt om kernen, skaber interleaving af svingene (se billede) mini-kondensatorer, der hjælper med at nedbryde den indkommende spændingsbølge og begrave den i viklingerne. Indsættelse af en skjoldtråd (fladt kobber) mellem sving er en anden metode til at kanalisere bølgen.
hvordan anvendes isolering på transformatorviklingerne?
for at kanalisere strømmen er hver tomme kobber (kraft) papir isoleret: sving-til-sving, mellem LV-vikling og kerne, mellem HV-og LV-vikling, mellem HV-vikling og kerne.
-
sekundærvikling på laminerede plader af kernemetal -
Bemærk isoleringen mellem svingene, mellem spoler og mellem spole og ramme (øverst). Bemærk også skjoldtråden.
bøsning design
Hvad er formålet med en bøsning på transformeren?
bøsninger giver en sti for strømmen til at strømme fra den strømførende (højspændings) leder til viklingerne inde i tanken (uden at aktivere tanken). Du skal være bekymret for to kontaktpunkter. En, øverst, hvor dirigenten lander. Porcelænisolatoren opretholder fase-til-jord clearance. For det andet, inde i bøsningen, opretholder mini-kondensatorerne skabt af papir og folie afstanden (kondensatorer nedbryder spændingen). Denne type bøsning kaldes kapacitans eller kondensator bøsning. Dette er typisk for transformatorer ved HV, EHV, & UHV spændinger. Ved mellemstore spændinger og under harpiks (tørre) bøsninger er et alternativ.
Load tap changer design
Hvad er formålet med en on Load Tap Changer?
når belastningen stiger eller falder, falder spændingen ved understationen enten eller øges henholdsvis. For at holde spændingen stabil kan antallet af viklingsdrejninger tilføjes eller fjernes (husk at tilføje sekundære drejninger øger spændingen eller omvendt). Dette er funktionen af en trykskifter på belastning-stabiliser spændingen ved forskellige drejninger. OLTC-viklingerne forbliver i hovedtanken (omkring kernen), mens operatøren og dens tilbehør monteres i et separat rum.
hvad indeholder load tap changer?
der er hundredvis af volt potentiel forskel mellem hvert tryk inde i transformeren. Så når du opretter eller bryder en trykforbindelse, håndteres lysbuen af vakuumafbryderne. Når du bygger bro over to trykpositioner, driver den potentielle forskel cirkulationsstrømmen. Den forebyggende autotransformator fungerer som en induktor, der begrænser det rush, der er forbundet med cirkulationsstrømmen. Dette er din reaktive type OLTC. En anden variation er den resistive OLTC.
-
vakuumafbrydere (hvide flasker) på LTC -
tryk på skiftemekanisme -
forebyggende autotransformator regulerer strømmen i rush, når der bygges bro mellem to trykpositioner
Tank design
Tank design er hvor du bliver kreativ, for at understøtte placering og projektkrav. Du kan specificere bøsninger på enhver side, installere kølesystemer, reducere lyden ved hjælp af et unikt tankpanel, vælge isolerede fasebuskanaler – adskilte eller ikke-adskilte buskanaler osv.
en anden kritisk designbeslutning er at vælge en tre 1-fase eller en 3-fase transformer. Generator step-up transformatorer på store kraftværker, transformatorer på EHV-understationer går den tre 1-fasede rute.
tre 1-fasede transformatorer har hver bank isoleret fra den anden og tilbyder derved kontinuitet i tjenesten, når en bank fejler. En enkelt 3-faset transformer, hvad enten kerne eller skal type, vil ikke fungere selv med en bank ude af drift. Denne 3-faset transformer er imidlertid billigere at fremstille, har et mindre fodaftryk og fungerer relativt med højere effektivitet.
Kølesystemdesign
Hvordan styres varmen inde i tanken?
strømmen i kobbervikling genererer varme. Hvirvelstrømmen & spændende strøm i kernen genererer varme. Mineralolien ekstraherer denne varme. Normalt fjerner den naturlige konvektionsstrøm af olie varme: varm olie stiger til toppen -> flytter til radiatorer -> olie køler, sætter sig ned og flytter til hovedtanken -> olie opvarmes igen og stiger (proces gentages).
for at forbedre kølingen skal du fastgøre en ventilatorbank til radiatorer eller varmevekslere. For yderligere at forbedre, tvinge oliebevægelsen (gennem tank eller viklinger) ved hjælp af pumper.
fordi olien kan opsamle fugt/ilt/snavs, hjælper oliebevarelse eller filtreringssystem med at forlænge en Transformers levetid.
hvad er formålet med en konservator tank?
olie udvider og kontrakter med transformer loading. Fordi tanken er forseglet og under vakuum, styres olievolumenet ved to metoder.
Metode 1: Brug en konservator tank. Hovedtanken bliver helt fyldt. Overskydende olie spildes i denne tank.
Metode 2: hovedtanken er ikke helt fyldt (men kerne og viklinger er nedsænket). Et” tæppe ” af nitrogengas fylder hulrummet øverst. Når olien udvides, frigives gassen. Når den trækker sig sammen, genopfylder en ekstern nitrogenflaske gassen.
transformatorernes effekt er begrænset af den termiske vurdering. Dette betyder, at transformeren kan betjenes ud over sin MVA-vurdering, så længe temperaturen på dens topolie forbliver inden for 65-temperaturstigningen over omgivelsestemperaturen (se IEEE C57.12.00-2015 standard). For eksempel, hvis omgivelsestemperaturen er 45 liter, kan transformeren skubbes til en værdi mindre end 45 liter + 65 liter = 110 liter.
langvarig overbelastning af transformeren anbefales ikke på grund af mætning af kernen (højere tab), tab af forventet levetid og forringelse af viklingsisolering.
Transformatorviklingsforbindelse
når spolerne er på plads, kan de tre primære viklinger og tre sekundære viklinger bindes enten som et delta eller en vinge (eller stjerne). En sådan opsætning er vist nedenfor.
selvom det kan synes, at du kortslutter ved at binde den ene ende af spolen til neutral jord (i en stjerne) og ved at binde en spole til en anden (i et delta), er dette ikke tilfældet. Disse forbindelser fungerer på grund af Lens lov.
brugen af en kombination: delta-star, star-delta, star-star eller delta-delta har stor indflydelse på strømforsyningens design. Så valget af forbindelse er kritisk.
fordele ved transformator
- giver isolationsbesparelser, hvilket fører til omkostningsbesparelser på transformeren.
- forenklet fasning dvs.der sker ingen faseforskydning – forenkler transformatorparallellering.
ve-jord ve-jord transformer ulemper
- harmoniske (uønskede frekvenser) formerer sig gennem transformeren, hvilket potentielt forårsager radiointerferens.
- nulsekvensstrømmen strømmer gennem transformeren.
- eksterne line-to-ground-fejl vil udløse transformeren (hvis neutral forbindelse tillader fejlstrøm back-in, så i et differentieret beskyttelsesområde, er den aktuelle indtastning ikke den samme som den nuværende afgang).
- der er mulighed for at indlæse faserne forskelligt, hvilket fører til et ubalanceret højspændingssystem.
fordele ved Delta-jordtransformator
- fordi deltaviklingen fælder nul sekvensstrøm, kan opstrømsrelæet på deltatransformatoren antages at samle op for kun jordfejl med høj side. Dette giver mulighed for meget følsomme afhentningsindstillinger. I modsætning hertil tillader kombinationen nul-sekvensstrøm gennem – hvilket gør det vanskeligt at vurdere placeringen af fejlen. Kort sagt er relæbeskyttelsen forbedret.
Delta-jordtransformator ulemper
- på grund af faseforskydningen forbundet med disse transformatorer skal der lægges større vægt på designet. Potentielle fejlfælder opstår under parallellering og CT-ledninger.
- høje isoleringsomkostninger, der fører til en dyr transformer.
yderligere detaljer om fordele og ulemper ved forskellige viklingskonfigurationer findes i General Electric ‘ s papir med titlen Hvorfor.
for at fange fordelene ved hver kombination kan en strømtransformator fremstilles med tre sæt vikling (i stedet for kun to), typisk primær-vie, sekundær-Vie og tertiær-delta.
Delta tertiær og dens anvendelse
i en trevindingstransformator giver delta tertiærviklingen mulighed for at forbinde en:
- kondensatorbank – til spænding eller effektfaktorkorrektion
- reaktorer – for at forhindre spænding i at udbules (Ferranti-effekt) på EHV-linjer under let belastede forhold.
- Station service transformer – vekselstrøm til udstyr inde i understationen
- fra beskyttelses-og kontrolsynspunktet fælder den nul-sekvens (jordfejl) strøm. Hvis du indsætter en CT i denne tertiære vikling, kan du måle denne strøm. Fordi denne vikling også fælder 3. harmoniske, kaldes den en stabiliserende vikling.
- Delta tertiaries inducerer kun en strøm i en retning, uanset hvor fejlen opstår – høj side eller lav side. Således kan et retningsrelæ polariseres ved hjælp af delta tertiær CT ‘ er.
hvordan transformator jordforbindelse påvirker Elsystemdesign
uden at gå i detaljer, for omkostningsbesparelser og sikkerhed er stjerneforbindelsen den foretrukne forbindelse til højspændingstransmission. I dette scenario er det fælles punkt – det neutrale, jordet eller jordet. Ved at gøre dette reduceres fase til neutral spænding eller fase til jordspænding med en faktor på 1/kvm(3). Du får ikke denne reduktion med en delta (ugrundet) forbindelse.
det giver kun mening at bruge en delta-star transformer nær generatorstationen, hvor deltaet er forbundet til generatorterminalerne, og stjernen er forbundet til højspændingstransmissionsledningerne. Med jordet stjerneforbindelse på højspændingssiden kan transformatorviklingen isoleres til lavere (fase-til-jord) spændinger. Transmissionssystemet vil også have et lavere isoleringskrav. Disse giver enorme omkostningsbesparelser i design og konstruktion af transmissionssystemet.
der er imidlertid en ulempe ved jordforbindelse af transformeren neutral. Når en linje eller alle tre linjer på stjernesiden kortslutter til jorden, fungerer transformatorens jordede neutral som en returvej for fejlstrømmen. Disse fejlstrømme, når de ikke ryddes i brøkdele af et sekund, kan alvorligt beskadige transformeren og alt det udstyr, der er tilsluttet det. Jordfejlstrømmene er også rige på tredje harmoniske strømme. Den tredje harmoniske på transmissionsledningen forstyrrer alle kommunikationskanaler (for eksempel transmissionsledning carrier – pilot relaying) i nærheden.
men alt går ikke tabt med stjerne-delta/delta-star-kombinationen (på grund af neutral jordforbindelse). Delta-forbindelsen tilbyder høj impedans til tredje harmoniske og fælder jordfejlstrømmen og forhindrer derved, at den formerer sig fra den ene side til den anden.
sammendrag
- Delta-star transformers: anvendes på genereringsstationer og lastcentre.
- Star-star-delta-transformere: anvendt ved transmissionsstationer (765kv, 500kv, 345kv).
- jordforbindelse neutralen giver højere jordfejlstrømme, men omkostningsbesparelserne ved lavere isoleringskrav gør neutral jordforbindelse acceptabel.
