Teljesítménytranszformátorok növelik vagy csökkentik a feszültséget és az áram nagyságát egy villamosenergia-rendszerben. Ez az átalakulás Faraday indukciós elve és az amperfordulatok (vagy tekercselő fordulatok) változása miatt következik be. Ne feledje, hogy az átadott teljesítmény változatlan marad (mínusz néhány mag-és rézveszteség).
- transzformátor tervezés
- Core design
- mi a célja a transzformátor mag?
- mi a különbség a core-type és a shell-type transformer között?
- miért jobb a héj típusú transzformátor, mint a mag típusú transzformátor?
- kanyargós kialakítás
- hogyan tervezték a transzformátor tekercseket?
- hogyan segít a transzformátor tekercsek átlapolása?
- hogyan alkalmazzák a szigetelést a transzformátor tekercseire?
- persely kialakítása
- mi a célja a perselynek a transzformátoron?
- Load tap váltó tervezés
- mi a célja a terhelés csap váltó?
- mit tartalmaz a load tap váltó?
- Tartálytervezés
- hűtőrendszer kialakítása
- hogyan kezelik a hőt a tartály belsejében?
- mi a konzervátor tartály célja?
- működhet-e a transzformátor az adattáblán túl?
- transzformátor tekercselés Csatlakozás
- Wye-ground Wye-ground transzformátor előnyei
- Wye-föld Wye-föld transzformátor hátrányai
- Delta Wye-földi transzformátor előnyei
- Delta Wye-földi transzformátor hátrányai
- Delta tercier és alkalmazása
- hogyan befolyásolja a transzformátor földelése az energiarendszer kialakítását
- Összefoglalás
transzformátor tervezés
a transzformátor 6 kulcsfontosságú összetevőt tartalmaz.
- mag
- tekercselés
- Perselyek
- Load tap váltó
- Tartály
- hűtés
mint energia mérnök, megértése alkatrész tervezés azt jelenti, hogy meg transzformátorok helyesen.
Core design
mi a célja a transzformátor mag?
a mag közvetítőként szolgál. Mivel a primer és szekunder tekercsek elektromosan el vannak szigetelve, a mag támogatja az indukciós folyamatot azáltal, hogy utat biztosít a mágneses fluxusnak az elsődleges tekercsről a szekunder felé történő elmozdulásához. Ennek a küldetésnek a támogatásához két dolgot kell végrehajtania
– jó mágneses permeabilitást kell biztosítania.
– minimalizálja a fluxus szivárgását.
ez hidegen hengerelt szemcseorientált (CRGO) acél laminált lapjainak felhasználásával valósul meg.
mi a különbség a core-type és a shell-type transformer között?
a laminált lapok mag-vagy héjtípusokká vannak kialakítva. Figyelje meg különbségeiket az alábbi képeken.
-
mag típusú transzformátor. Figyelje meg, hogy a tekercsek hogyan burkolják be a magot (laminált lapok). -
egy másik 5-végtag mag típusú transzformátor.
miért jobb a héj típusú transzformátor, mint a mag típusú transzformátor?
a héj típusú transzformátor, bár drága, hogy (mert a Kiegészítő anyag) jobb, mint a mag típusú a következő okok miatt
1. Magas rövidzárlati áramot biztosít. Lényegében a tekercsek körüli laminált fémlemezek rögzítik, amikor rövidzárlat alatt hajlanak vagy csavarodnak.
2. A külső végtagok extra utat biztosítanak a szivárgási fluxus áramlásához. E menekülési útvonal nélkül, mint a magtípusban, helyi túlmelegedés következik be.
3. Jobban ellenáll a feszültség túlfeszültségének az átlapolt tárcsatekercsek miatt (az alábbiakban ismertetjük).
kanyargós kialakítás
hogyan tervezték a transzformátor tekercseket?
a tekercsek áramot vezetnek. Mint ilyen, növelheti az indukált feszültséget a mag körüli fordulatok növelésével, a feszültséget pedig a fordulatok csökkentésével csökkentheti.
primer és szekunder tekercseknél a folyamatosan transzponált vezető (CTC) alkalmazása nagy mechanikai stabilitást biztosít (a mágneses mezők megszűnése miatt). Tercier vagy stabilizáló tekercsekhez a lapos rézvezetőt használják.
-
folyamatos transzponált vezető CTC -
lapos rézvezető -
transzformátor tekercselés fordulási módszer. Réteg és spirális tekercsek általánosan használt harmadlagos tekercsek. Az elsődleges és másodlagos tekercsekben általánosan használt tárcsatekercsek.
hogyan segít a transzformátor tekercsek átlapolása?
bár a tekercsek egyszerűen spirálisan forgathatók a mag körül, a fordulatok átlapolása (lásd a képet) mini-kondenzátorokat hoz létre, amelyek segítenek lebontani a bejövő feszültség túlfeszültségét és eltemetni a tekercsekbe. A pajzshuzal (lapos réz) behelyezése a fordulatok közé egy másik módszer a túlfeszültség csatornázására.
hogyan alkalmazzák a szigetelést a transzformátor tekercseire?
a csatorna a jelenlegi, minden hüvelyk réz (kraft) papír szigetelt: turn-to-turn között LV tekercselés és mag között HV és LV tekercselés között HV tekercselés és mag.
-
másodlagos tekercselés laminált fémlemezeken -
figyeljük meg a szigetelést a fordulatok között, a tekercsek között, valamint a tekercs és a keret között (a tetején). Vegye figyelembe a pajzshuzalt is.
persely kialakítása
mi a célja a perselynek a transzformátoron?
Perselyek biztosítják az áram áramlását a feszültség alatt álló (nagyfeszültségű) vezetőről a tartály belsejében lévő tekercsekre (a tartály áramellátása nélkül). Két érintkezési ponttal kell foglalkoznia. Az egyik, a tetején, ahol a karmester leszáll. A porcelán szigetelő fenntartja a fázistól a talajig terjedő távolságot. Másodszor, a persely belsejében a papír és fólia által létrehozott mini kondenzátorok fenntartják a hézagot (a kondenzátorok lebontják a feszültséget). Ezt a típusú perselyt kapacitív vagy kondenzátor perselynek nevezzük. Ez jellemző a HV, EHV, & UHV feszültségű transzformátorokra. Közepes feszültségek alatt gyanta (száraz) Perselyek alternatívak.
Load tap váltó tervezés
mi a célja a terhelés csap váltó?
a terhelés növekedésével vagy csökkenésével az alállomás feszültsége csökken vagy növekszik. A feszültség stabilitása érdekében a tekercselő fordulatok száma hozzáadható vagy eltávolítható (ne feledje, hogy a másodlagos fordulatok hozzáadása növeli a feszültséget vagy fordítva). Ez a terheléses csapváltó funkciója-stabilizálja a feszültséget változó fordulatokkal. Az OLTC tekercsek a főtartályban maradnak (a mag körül), míg a kezelő és tartozékai egy külön rekeszben helyezkednek el.
mit tartalmaz a load tap váltó?
a transzformátor belsejében lévő egyes csaptelepek között több száz voltos potenciálkülönbség van. Tehát, amikor csapkapcsolatot hoz létre vagy szakít meg, az ívelést a vákuumkapcsolók kezelik. Két csappozíció áthidalásakor a potenciálkülönbség meghajtja a keringő áramot. A megelőző autotranszformátor induktorként működik, korlátozva a keringő áramhoz kapcsolódó rohanást. Ez a reaktív típusú OLTC. Egy másik variáció a rezisztív OLTC.
-
Vákuumkapcsolók (fehér palackok) az LTC-n -
Tap változó mechanizmus -
a megelőző autotranszformátor szabályozza a rohanó áramot két csappozíció áthidalásakor
Tartálytervezés
a Tartálytervezés az, ahol kreatív lehet, hogy támogassa a helyszín és a projekt követelményeit. Bármelyik oldalon megadhat perselyeket, telepíthet hűtőrendszereket, csökkentheti a hangot egy egyedi tartálypanel segítségével, választhat izolált fázisú buszcsatornákat – elkülönített vagy nem elkülönített buszcsatornákat stb.
egy másik kritikus tervezési döntés egy három 1 fázisú vagy egy 3 fázisú transzformátor kiválasztása. Generator step-up transzformátorok nagy erőművek, transzformátorok EHV alállomások megy a három 1-fázisú útvonalon.
három 1 fázisú transzformátor mindegyik bankot elkülöníti a másiktól, és ezáltal biztosítja a szolgáltatás folytonosságát, ha az egyik bank meghibásodik. Egyetlen 3 fázisú transzformátor, akár mag, akár héj típusú, még akkor sem fog működni, ha egy bank üzemen kívül van. Ez a 3 fázisú transzformátor azonban olcsóbb gyártani, kisebb lábnyommal rendelkezik, és viszonylag nagyobb hatékonysággal működik.
hűtőrendszer kialakítása
hogyan kezelik a hőt a tartály belsejében?
a réz tekercselés áramlása hőt termel. Az örvényáram & izgalmas áram a magban hőt termel. Az ásványi olaj kivonja ezt a hőt. Normális esetben az olaj természetes konvekciós áramlása eltávolítja a hőt: a forró olaj felfelé emelkedik -> radiátorokhoz költözik -> az olaj lehűl, leülepszik, és a főtartályba költözik -> az olaj újra felmelegszik és emelkedik (a folyamat ismétlődik).
a hűtés javítása érdekében csatlakoztasson egy ventilátort a radiátorokhoz vagy hőcserélőkhöz. A további javítás érdekében szivattyúk segítségével kényszerítse az olaj mozgását (tartályon vagy tekercseken keresztül).
mivel az olaj képes felvenni a nedvességet/oxigént/törmeléket, az olajmegőrző vagy szűrőrendszer segít meghosszabbítani a transzformátor élettartamát.
mi a konzervátor tartály célja?
az olaj kitágul és összehúzódik a transzformátor betöltésével. Mivel a tartály zárt és vákuum alatt van, az olajmennyiséget két módszerrel lehet szabályozni.
1. módszer: használjon konzervátor tartályt. A fő tartály teljesen megtelik. A felesleges olaj kifolyik ebbe a tartályba.
2. módszer: a főtartály nincs teljesen feltöltve (de a mag és a tekercsek elmerültek). A nitrogéngáz “takarója” kitölti a tetején lévő üreget. Ahogy az olaj kitágul, a gáz felszabadul. Ahogy összehúzódik, egy külső nitrogénpalack újratölti a gázt.
működhet-e a transzformátor az adattáblán túl?
a transzformátorok teljesítményét a termikus besorolás korlátozza. Ez azt jelenti, hogy a transzformátor MVA-értékén túl is működtethető, amennyiben a felső olaj hőmérséklete a környezeti hőmérséklet feletti 65 CA hőmérséklet-emelkedésen belül marad (lásd IEEE C57.12.00-2015 szabvány). Például, ha a környezeti hőmérséklet 45 CAC, akkor a transzformátort 45 AC + 65 AC = 110 AC értékre lehet tolni.
hosszabb túlterhelés a transzformátor nem ajánlott figyelembe véve telítő magja (nagyobb veszteségek), veszteség a várható élettartam, és romlása tekercs szigetelés.
transzformátor tekercselés Csatlakozás
miután a tekercsek a helyükön vannak, a három primer tekercs és három szekunder tekercs delta vagy Wye (vagy csillag) formájában köthető össze. Az egyik ilyen beállítás az alábbiakban látható.
bár úgy tűnhet, hogy rövidzárlatot okoz, ha a tekercs egyik végét semleges földhöz köti (egy csillagban), és az egyik tekercset a másikhoz köti (egy deltában), ez nem így van. Ezek a kapcsolatok Lenz törvénye miatt működnek.
bármely kombináció használata: delta-csillag, csillag-delta, csillag-csillag vagy delta-delta hatalmas hatással van az energiarendszer kialakítására. Tehát a kapcsolat megválasztása kritikus.
Wye-ground Wye-ground transzformátor előnyei
- szigetelési megtakarítást biztosít, ami költségmegtakarítást eredményez a transzformátoron.
- egyszerűsített fázis, azaz nincs fáziseltolás – egyszerűsíti a transzformátor párhuzamosítását.
Wye-föld Wye-föld transzformátor hátrányai
- harmonikusok (nem kívánt frekvenciák) terjednek a transzformátoron keresztül, potenciálisan rádióinterferenciát okozva.
- a nulla szekvencia áram áramlik át a transzformátoron.
- külső vezeték-föld hibák kioldják a transzformátort (ha a semleges csatlakozás lehetővé teszi a hibaáram visszahelyezését, akkor a differenciál védelmi zónában az árambevitel nem azonos az áramkimaradással).
- lehetőség van a fázisok eltérő betöltésére, ami kiegyensúlyozatlan nagyfeszültségű rendszerhez vezet.
Delta Wye-földi transzformátor előnyei
- mivel a delta tekercselés csapdák nulla szekvencia áram, az upstream relé a delta-wye transzformátor feltételezhető, hogy vegye fel csak a magas oldali föld hibák. Ez lehetővé teszi a nagyon érzékeny pick-up beállításokat. Ezzel szemben a wye-wye kombináció lehetővé teszi a nulla szekvenciájú áramot – ami megnehezíti a hiba helyének felmérését. Röviden, a relé védelme javul.
Delta Wye-földi transzformátor hátrányai
- az ezekhez a transzformátorokhoz kapcsolódó fáziseltolódás miatt nagyobb figyelmet kell fordítani a tervezésre. Lehetséges hibacsapdák fordulnak elő a párhuzamos és CT vezetékek során.
- magas szigetelési költség, ami drága transzformátorhoz vezet.
További részletek a különböző tekercselési konfigurációk előnyeiről és hátrányairól a General Electric the Whys of the Wyes című cikkében találhatók.
az egyes kombinációk előnyeinek megragadásához egy teljesítménytranszformátort három tekercskészlettel lehet előállítani (csak kettő helyett), jellemzően elsődleges-wye, másodlagos-wye, harmadlagos-delta.
Delta tercier és alkalmazása
három tekercselő Wye-Wye-delta transzformátorban a delta tercier tekercselés lehetővé teszi a:
- kondenzátor bank – feszültség – vagy teljesítménytényező-korrekcióhoz
- reaktorok-a feszültség kidudorodásának megakadályozására (Ferranti-effektus) az EHV vezetékeken enyhén terhelt körülmények között.
- Állomásszerviz transzformátor-az alállomáson belüli berendezések váltakozó áramú áramellátása
- védelmi és ellenőrzési szempontból nulla szekvenciájú (földhiba) áramot vesz fel. Ha CT-t helyez be ebbe a harmadlagos tekercsbe, meg tudja mérni ezt az áramot. Mivel ez a tekercs a 3. harmonikusokat is csapdába ejti, stabilizáló tekercsnek hívják.
- a Delta tercierek csak egy irányba indítanak áramot, függetlenül attól, hogy hol fordul elő a hiba – magas vagy alacsony oldal. Így egy irányított relé polarizálható a delta tercier CT-k segítségével.
hogyan befolyásolja a transzformátor földelése az energiarendszer kialakítását
anélkül, hogy sok részletbe kerülne, a költségmegtakarítás és a biztonság érdekében a csillagcsatlakozás az előnyben részesített csatlakozás a nagyfeszültségű átvitelhez. Ebben a forgatókönyvben a közös pont – a semleges, földelt vagy földelt. Ezzel a fázis semleges feszültségre vagy a fázis földfeszültségre csökken 1/sqrt(3) tényezővel. Ezt a csökkentést delta (földeletlen) kapcsolattal nem kapja meg.
csak akkor van értelme delta-csillag transzformátort használni a generáló állomás közelében, ahol a delta csatlakozik a generátor csatlakozóihoz, a csillag pedig a nagyfeszültségű távvezetékekhez. A nagyfeszültségű oldalon földelt csillagcsatlakozással a transzformátor tekercselése alacsonyabb (fázis-föld) feszültségekhez szigetelhető. Az átviteli rendszernek is alacsonyabb szigetelési követelménye lesz. Ezek óriási költségmegtakarítást jelentenek az átviteli rendszer tervezésében és kivitelezésében.
van azonban hátránya a transzformátor semleges földelésének. Amikor egy vonal vagy mindhárom vonal a csillag oldalán rövidzárlat a földre, a földelt semleges transzformátor szolgál visszatérő út a hiba áram. Ezek a hibaáramok, ha nem törlik a másodperc törtrészében, súlyosan károsíthatják a transzformátort és az összes hozzá csatlakoztatott berendezést. A talajzárási áramok harmadik harmonikus áramokban is gazdagok. A távvezeték harmadik harmonikusai megszakítják az összes kommunikációs csatornát (például a távvezeték – hordozó-pilóta továbbítását) a közelben.
de nincs minden veszve a csillag-delta/delta-csillag kombinációval (semleges földelés miatt). A delta csatlakozás nagy impedanciát kínál a harmadik harmonikusoknak, és csapdába ejti a földzárlati áramot, ezáltal megakadályozza, hogy az egyik oldalról a másikra terjedjen.
Összefoglalás
- Delta-csillag transzformátorok: generátorállomásokon és terhelésközpontokban alkalmazva.
- Star-star-delta transzformátorok: átviteli alállomásokon (765kV, 500kv, 345kv) alkalmazzák.
- földelés a semleges magasabb talajhibaáramot biztosít, azonban az alacsonyabb szigetelési követelmények által elért költségmegtakarítás elfogadhatóvá teszi a semleges földelést.
