전력 변압기–설계 및 응용

전력 변압기는 전력 시스템에서 전압 및 전류 크기를 증가 또는 감소시킵니다. 이 변환은 패러데이의 유도 원리와 암페어 회전(또는 권선 회전)의 변화로 인해 발생합니다. 전송 된 전력은 동일하게 유지됩니다(코어 및 구리 손실이 거의 없음).

변압기 디자인

전력 변압기는 6 개 주요 성분을 포함합니다.

  • 코어
  • 권선
  • 부싱
  • 로드 탭 체인저
  • 탱크
  • 냉각

전력 엔지니어로서 부품 설계를 이해하면 변압기를 올바르게 지정할 수 있습니다.

코어 디자인

변압기 코어의 목적은 무엇입니까?

핵심은 중개인 역할을합니다. 1 차 권선과 2 차 권선이 전기적으로 절연되어 있기 때문에 코어는 자속이 1 차 권선에서 2 차 권선으로 이동하는 경로를 제공하여 유도 프로세스를 지원합니다. 좋은 자기 투과성을 제공–이 임무를 지원하기 위해,그것은 바로
두 가지를 수행해야합니다.
–플럭스 누출을 최소화한다.
이것은 냉각 압연된 곡물 동쪽으로 향하게 한 강철의 박판으로 만들어진 장을 이용해서 달성됩니다.

변압기 코어-크로고 스틸
변압기 코어-크로고 스틸. 박판은 와전류를 방지합니다.

코어 형 및 쉘 형 변압기의 차이점은 무엇입니까?

박판으로 만들어진 장은 핵심 유형 또는 포탄 유형으로 형성됩니다. 아래 이미지의 차이점을 관찰하십시오.

변압기 핵심 유형
숫자 1:건축의 모양. 이미지 제공-전기 티&디 웨스팅 하우스 엔지니어의 참고서.
  • 전력 변압기-설계 및 응용 1
    코어 형 변압기. 권선이 코어(적층 시트)를 캡슐화하는 방법을 확인하십시오.
  • 전력 변압기-설계 및 응용 2
    또 다른 5 사지 코어 형 변압기.

쉘 형 변압기가 코어 형 변압기보다 나은 이유는 무엇입니까?

쉘 형 변압기,비싼 있지만 만들(때문에 추가 재료)더 코어 유형 다음과 같은 이유로
1. 높은 단락 전류 반항 기능을 제공합니다. 근본적으로,권선의 주위에 금속의 박판으로 만들어진 장은 단락 도중 구부리거나 뒤틀 때 그것을 보강합니다.
2. 외부 사지는 누설 유출이 흐를 것이다 여분 경로를 제공합니다. 이 탈출 경로가 없으면 코어 형과 같이 로컬 과열이 발생합니다.
3. 인터리브 디스크 권선(아래 설명)으로 인해 전압 서지를 더 잘 견딜 수 있습니다.

권선 설계

변압기 권선은 어떻게 설계 되었습니까?

권선은 전류를 전도한다. 따라서 코어 주변의 회전을 증가시켜 유도 된 전압을 증가시키고 회전을 감소시켜 전압을 감소시킬 수 있습니다.

1 차 및 2 차 권선의 경우,연속적으로 전치 된 도체를 사용하는 것은 높은 기계적 안정성을 제공합니다(자기장이 취소되는 방식 때문에). 3 차 또는 안정화 권선의 경우 평평한 구리 도체가 사용됩니다.

  • 연속 전치된 도체 전치된 도체 전치된 도체 전치된 도체 전치된 도체 전치된 도체 전치된 도체 전치된 도체 전치된 도체 전치된 도체
  • 전력 변압기-설계 및 응용 3
    플랫 구리 도체
  • 변압기 권선 회전 방법
    변압기 권선 회전 방법. 3 차 권선에 일반적으로 사용되는 층 및 나선형 권선. 1 차 및 2 차 권선에 일반적으로 사용되는 디스크 권선.

변압기 권선을 인터리빙하는 것이 어떻게 도움이됩니까?

권선은 단순히 코어 주위에 나선형으로 회전 할 수 있지만,회전을 인터리빙(이미지 참조)하면 들어오는 전압 서지를 분해하여 권선에 묻히는 데 도움이되는 미니 커패시터가 생성됩니다. 회전 사이에 실드 와이어(플랫 구리)를 삽입하는 것은 서지를 채널링하는 또 다른 방법입니다.

전압 서지를 매장하는 변압기 권선 설치
전압 서지를 매장하는 변압기 권선 설치

절연은 변압기 권선에 어떻게 적용됩니까?

전류 채널,구리의 모든 인치는(크 라프 트)종이 절연:턴-투-턴,레벨 권선 및 코어 사이,고전압 및 레벨 권선,고전압 권선 및 코어 사이.

  • 전력 변압기-설계 및 응용 4
    코어 금속의 적층 시트에 2 차 권선
  • 전력 변압기-설계 및 적용 5
    회전 사이,코일 사이 및 코일과 프레임 사이의 절연을 확인하십시오(상단). 또한 실드 와이어를 확인하십시오.

투관 디자인

변압기에 투관의 목적은 무엇입니까?

부싱은 전류가 통전 된(고전압)도체에서 탱크 내부의 권선으로 흐르는 경로를 제공합니다(탱크에 통전하지 않고). 당신은 접촉의 두 지점에 관심을 가져야한다. 하나,상단,어디 지휘자 토지. 사기그릇 절연체는 단계에 지상 정리를 유지합니다. 둘째,부싱 내부에서 종이와 호일에 의해 생성 된 미니 커패시터는 클리어런스를 유지합니다(커패시터는 전압을 분해합니다). 투관의 이 유형은 용량 또는 콘덴서 투관에게 불립니다. 이 전압은 변압기의 전압에 따라 다릅니다. 중간 전압 및 수지(건식)부싱이 대안입니다.

변압기 콘덴서 부싱
변압기 콘덴서 부싱. 변압기 탱크의 플랜지에 접근 할 때 더 많은 레이어가 어떻게 나타나는지 확인하십시오. 그것은 기지에 작은 돌출이 이유.

수지 유형 건조한 투관
수지(건조한)투관. 더 알아보기

로드 탭 체인저 디자인

온로드 탭 체인저의 목적은 무엇입니까?

부하가 증가 또는 감소함에 따라,변전소에서의 전압은 각각 감소 또는 증가한다. 전압을 안정적으로 유지하기 위해 권선 회전 수를 추가하거나 제거 할 수 있습니다(2 차 회전을 추가하면 전압이 증가하거나 그 반대의 경우도 마찬가지입니다). 이것은 온로드 탭 체인저의 기능입니다-회전을 변화시켜 전압을 안정시킵니다. 작업자와 부속품은 별도의 구획에 장착됩니다.

로드 탭 체인저에는 무엇이 포함되어 있습니까?

변압기 내부의 각 탭 사이에는 수백 볼트의 전위차가 있습니다. 따라서 탭 연결을 만들거나 끊을 때 아크가 진공 스위치에 의해 처리됩니다. 두 개의 탭 위치를 연결하면 전위차가 순환 전류를 구동합니다. 예방 자동 변압기는 순환 전류와 관련된 돌진을 제한하는 인덕터 역할을합니다. 이것은 당신의 반응 형입니다. 또 다른 변형은 저항성 올리 티입니다.

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    진공 스위치(흰색 병)
  • 전력 변압기-설계 및 응용 7
    탭 변경 메커니즘
  • 전력 변압기-설계 및 응용 8
    예방 자동 변압기는 두 개의 탭 위치를 연결할 때 돌입 전류를 조절합니다.
리액티브 로드탭 체인저. 이 작동 방식에 대한 추가 정보:

탱크 디자인

탱크 디자인은 위치 및 프로젝트 요구 사항을 지원하기 위해 창의력을 발휘하는 곳입니다. 어느 쪽이든 부싱을 지정하고,냉각 시스템을 설치하고,고유 한 탱크 패널을 사용하여 사운드를 줄이고,분리 된 위상 버스 덕트(분리 또는 비 분리 버스 덕트 등)를 선택할 수 있습니다.

또 다른 중요한 설계 결정은 3 개의 1 상 또는 1 개의 3 상 변압기를 선택하는 것입니다. 대형 발전소의 발전기 스텝 업 변압기,변전소의 변압기는 3 개의 1 상 경로를 이동합니다.

3 개의 1 상 변압기는 각 뱅크를 다른 뱅크와 격리시켜 하나의 뱅크가 실패 할 때 서비스의 연속성을 제공합니다. 단 하나 3 단계 변압기는,중핵 또는 포탄 유형,서비스에서 1 개의 은행을 가진 조차 작동하지 않을 것입니다. 이 3 상 변압기는,그러나,제조 저렴 작은 풋 프린트를 가지며,높은 효율로 상대적으로 동작한다.

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냉각 시스템 설계

탱크 내부의 열은 어떻게 관리됩니까?

구리 권선의 전류 흐름은 열을 발생시킵니다. 코어에 있는 와전류&호쾌한 현재는 열을 생성합니다. 미네랄 오일은이 열을 추출합니다. 일반적으로 오일의 자연 대류 흐름은 열을 제거합니다:뜨거운 오일이 맨 위로 상승->라디에이터로 이동->오일이 냉각되고 안정되고 주 탱크로 이동->오일이 다시 가열되어 상승합니다(프로세스 반복).

냉각을 개선하려면 라디에이터 또는 열교환기에 팬 뱅크를 부착하십시오. 더 향상 시키려면 펌프를 사용하여 오일 이동(탱크 또는 권선을 통해)을 강제하십시오.

오일이 수분/산소/파편을 픽업 할 수 있기 때문에 오일 보존 또는 여과 시스템은 변압기의 수명을 연장하는 데 도움이됩니다.

관리인 탱크의 목적은 무엇입니까?

오일은 변압기 로딩으로 팽창하고 수축합니다. 탱크가 밀봉되고 진공의 밑에 있기 때문에,기름 양은 2 개의 방법에 의해 통제됩니다.
방법 1:관리인 탱크를 사용하십시오. 메인 탱크가 완전히 채워집니다. 이 탱크에 여분의 기름이 유출됩니다.
방법 2:주 탱크가 완전히 채워지지 않았습니다(그러나 코어와 권선은 잠수 됨). 질소 가스의”담요”가 상단의 공백을 채 웁니다. 기름이 팽창함에 따라 가스가 방출됩니다. 이 계약으로,외부 질소 병은 가스를 리필.

변압기는 그것의 명찰 등급 저쪽에 작동할 수 있습니까?

변압기 전원 기능은 열 등급에 의해 제한됩니다. 이것은 변압기가 그것의 최고 기름의 온도가 주위 온도의 위 65 의 온도 상승 안에 체재할 한 그것의 정격저쪽에 운영할 수 있다는 것을 의미합니다. 예를 들어,주변 온도가 45,000 원이면 변압기를 45,000 원+65,000 원=110,000 원 미만의 값으로 푸시할 수 있습니다.

변압기의 장기간 과부하는 코어 포화(높은 손실),기대 수명 손실 및 권선 절연 열화로 인해 권장되지 않습니다.

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컨서베이터 탱크가 있는 변압기. 기름이 팽창하는 때,공기를 밖으로 시키는 부대를 짜냅니다. 이 계약으로,탈수 공기는 가방을 채 웁니다. 이 방법으로 변압기는 완전히 밀봉 된 상태에서”호흡”할 수 있습니다.

변압기 권선 연결

일단 코일이 제자리에 있으면 3 개의 1 차 권선과 3 개의 2 차 권선을 델타 또는 와이(또는 스타)로 묶을 수 있습니다. 이러한 설정 중 하나가 아래에 나와 있습니다.

스타 델타 연결
스타 델타 변압기 연결. 코어는 사각형으로 묘사되어 있습니다. 이 작업은 스타-델타 연결을 시각화하기 위해 수행됩니다. 실제로 1 차 및 2 차 권선 모두 동일한 다리에 있습니다.

코일의 한쪽 끝을 중립 접지(별)에 묶고 한 코일을 다른 코일(델타)에 묶어서 단락시키는 것처럼 보일 수 있지만 이는 사실이 아닙니다. 이러한 연결은 렌츠의 법칙 때문에 작동합니다.

델타-스타,스타-델타,스타-스타 또는 델타-델타 중 하나의 조합을 사용하면 전력 시스템 설계에 큰 영향을 미칩니다. 그래서 연결의 선택이 중요합니다.

와이-접지 와이-접지 변압기의 장점

  • 절연 절감을 제공,변압기에 비용 절감으로 이어지는.
  • 단순화 된 위상 변이 즉 위상 변화가 발생하지 않음–변압기 병렬을 단순화합니다.

와이 접지 와이 접지 변압기 단점

  • 고조파(원치 않는 주파수)가 변압기를 통해 전파되어 잠재적으로 무선 간섭을 유발합니다.
  • 제로 시퀀스 전류가 변압기를 통해 흐릅니다.
  • 외부 선에 지상 결함은 변압기를 트립할 것입니다(중립 연결이 결함 현재 후에 안으로 허용하는 경우에,그 후에 차별 보호 지역에서,현재 들어가는 것은 현재 떠나기와 동일하지 않습니다).
  • 위상을 다르게 로드하여 불균형한 고전압 시스템으로 이어질 가능성이 있습니다.

델타 와이-접지 변압기의 장점

  • 델타 권선 트랩 제로 시퀀스 전류 때문에,델타 와이 변압기의 업스트림 릴레이는 하이 사이드 접지 오류에 대해서만 픽업한다고 가정 할 수 있습니다. 이것은 매우 민감한 픽업 설정을 허용합니다. 대조적으로,와이-와이 조합을 통해 제로 시퀀스 전류를 허용-결함의 위치를 평가 하기 어려운 만들기. 즉,릴레이 보호가 향상됩니다.

델타 와이-접지 변압기 단점

  • 이러한 변압기와 관련된 위상 편익으로 인해 설계에 더 많은 관심을 기울일 필요가 있습니다. 잠재적 오류 트랩은 병렬 및 코네티컷 배선 중에 발생합니다.
  • 비싼 변압기로 이어지는 높은 절연 비용.

다양한 권선 구성의 장단점에 대한 자세한 내용은 제너럴 일렉트릭의 논문에서 찾을 수 있습니다.

각 조합의 장점을 포착하기 위해 전원 변압기는 일반적으로 1 차-와이,2 차-와이 및 3 차-델타의 3 가지 권선 세트(단 2 개 대신)로 제작할 수 있습니다.

델타 3 차 및 그 응용

3 개의 권선 와이-와이-델타 변압기에서 델타 3 차 권선은 3 차 권선을 연결하는 것을 허용한다.:

  • 커패시터 뱅크–전압 또는 역률 보정 용
  • 반응기–경량로드 된 상태에서 전압이 팽창(페란 티 효과)하는 것을 방지합니다.
  • 역 서비스 변압기–변전소 내부의 장비 용 교류 전원
  • 보호 및 제어 관점에서 제로 시퀀스(접지 오류)전류를 트랩합니다. 이 3 차 권선에 코네티컷을 삽입하면이 전류를 측정 할 수 있습니다. 이 권선은 또한 3 번째 고조파를 가두기 때문에 안정화 권선이라고합니다.
  • 델타 3 기는 결함이 발생하는 곳(하이 사이드 또는 로우 사이드)에 관계없이 한 방향으로 만 전류를 유도합니다. 따라서,방향 릴레이는 델타 3 차 코네티컷을 사용하여 편광 될 수있다.

변압기 접지가 전력 시스템 설계에 미치는 영향

비용 절감 및 안전을 위해 많은 세부 사항을 고려하지 않고 스타 연결이 고전압 전송에 선호되는 연결입니다. 이 시나리오에서는 공통점 인 중립이 접지 또는 접지됩니다. 이를 통해 위상을 중성 전압 또는 위상 대 접지 전압으로 1/평방 미터(3)의 인자로 줄일 수 있습니다. 당신은 델타(접지)연결이 감소를 얻을 수 없습니다.

델타가 발전기 단자에 연결되고 스타가 고전압 전송 라인에 연결되는 발전 스테이션 근처에서 델타 스타 변압기를 사용하는 것이 합리적입니다. 고전압 측에 지상에 놓인 별 연결으로,변압기 감기는 더 낮은(단계에 지상)전압을 위해 격리될 수 있습니다. 전달계에는 너무 더 낮은 절연제 필요조건이 있을 것입니다. 이들은 전달계의 디자인 그리고 건축에 있는 거창한 경비 절약을 제공합니다.

접지 오류 전류 경로
접지 오류 전류 경로

그러나 변압기 중립 접지에 단점이 있습니다. 스타 측의 한 라인 또는 세 라인이 모두 접지로 단락되면 변압기의 접지 된 중립이 오류 전류의 반환 경로 역할을합니다. 이러한 결함 전류는 1 초 단위로 지워지지 않을 때 변압기 및 연결된 모든 장비를 심각하게 손상시킬 수 있습니다. 접지 오류 전류는 또한 제 3 고조파 전류가 풍부합니다. 전송 라인의 세 번째 고조파는 주변의 모든 통신 채널(예:전력선 캐리어 파일럿 릴레이)을 방해합니다.

그러나 스타-델타/델타-스타 조합으로 모두 손실되지는 않습니다(중립 접지 때문에). 델타 연결은 제 3 의 고조파에 높은 임피던스를 제안하고 그것에 의하여 1 개의 측을 또 다른 한개에 전파하는 것을 막는 지상 결함 현재를,덫을 놓습니다.

요약

  • 델타 스타 변압기:스테이션 및로드 센터 생성시 적용.
  • 스타-스타-델타 변압기:변전소에 적용(765 킬로볼트,500 킬로볼트,345 킬로볼트).
  • 중립 접지 높은 접지 오류 전류를 제공 하지만 낮은 절연 요구 사항에 의해 실현 비용 절감 중립 접지 허용 합니다.
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