Krafttransformatorer øker eller reduserer spenningen og strømmen i et kraftsystem. Denne transformasjonen skjer på Grunn Av Faradays induksjonsprinsipp og variasjonen i ampere-svinger (eller svingete svinger). Gjør oppmerksom på at kraften som overføres, forblir den samme (minus få kjerne-og kobbertap).
- Transformator Design
- Kjernedesign
- Hva er formålet med transformatorkjernen?
- hva er forskjellen mellom core-type og shell-type transformator?
- Hvorfor er shell-type transformator bedre enn kjerne-type transformator?
- Winding design
- Hvordan er transformatorviklingene utformet?
- Hvordan hjelper interleaving transformatorviklingene?
- hvordan brukes isolasjon på transformatorviklingene?
- Bushing design
- Hva er hensikten med en bushing på transformatoren?
- Last inn trykkveksler design
- Hva er hensikten med En Trykkveksler På Last?
- hva inneholder load tap changer?
- Tank design
- Kjølesystemdesign
- Hvordan styres varmen inne i tanken?
- hva er hensikten med en konservator tank?
- kan transformatoren operere utover sin navneskilt?
- Transformatorvikling
- wye-ground wye-ground transformator fordeler
- wye-bakken wye-bakken transformator ulemper
- Delta wye-bakken transformator fordeler
- Delta wye-ground transformer ulemper
- Delta Tertiær Og Dens Anvendelse
- Hvordan Transformatorjording Påvirker Kraftsystemdesign
- Sammendrag
Transformator Design
en strømtransformator inneholder 6 nøkkelkomponenter.
- Kjerne
- Vikling
- Bushings
- Last tap changer
- Tank
- Kjøling
som en kraftingeniør betyr forståelse av komponentdesign at du kan angi transformatorer riktig.
Kjernedesign
Hva er formålet med transformatorkjernen?
kjernen fungerer som mellommann. Fordi de primære og sekundære viklingene er elektrisk isolert, støtter kjernen induksjonsprosessen ved å gi en bane for den magnetiske fluxen å bevege seg fra primærviklingen til sekundærviklingen. For å støtte dette oppdraget må det utføre to ting riktig
– Gi god magnetisk permeabilitet.
– Minimer flukslekkasje.
Dette oppnås ved å benytte laminerte ark Av Kaldvalset Kornorientert (CRGO) stål.
hva er forskjellen mellom core-type og shell-type transformator?
de laminerte arkene er formet til enten en kjernetype eller skalltype. Vær oppmerksom på forskjellene i bildene nedenfor.
-
Kjerne-type transformator. Legg merke til hvordan viklingene innkapsler kjernen (laminerte ark). -
En annen 5-lem kjerne-type transformator.
Hvorfor er shell-type transformator bedre enn kjerne-type transformator?
shell-type transformatoren, selv om den er dyr å lage (på grunn av ekstra materiale), er bedre enn kjernetypen av følgende grunner
1. Gir høy kortslutningsstrøm tåle evner. I hovedsak, laminert ark av metall rundt viklingene spenne det når de bøye eller vri under kortslutning.
2. Utsiden lemmer gi ekstra bane for lekkasje flux å flyte. Uten denne rømningsveien, som i kjernetype, oppstår lokal overoppheting.
3. Det kan tåle en spenningsbølge bedre på grunn av interleaved diskviklinger(forklart nedenfor).
Winding design
Hvordan er transformatorviklingene utformet?
viklingene utfører strøm. Som sådan kan du øke spenningen indusert ved å øke svingene rundt kjernen og redusere spenningen ved å redusere svingene.
for primære og sekundære viklinger gir en kontinuerlig transponert leder (CTC) høy mekanisk stabilitet (på grunn av måten magnetfeltene avbryter). For tertiære eller stabiliserende viklinger blir den flate kobberlederen brukt.
-
Kontinuerlig transponert leder CTC -
Flat kobberleder -
Transformator svingete tur metode. Lag-og spiralviklinger som vanligvis brukes til tertiære viklinger. Disc viklinger som vanligvis brukes i primære og sekundære viklinger.
Hvordan hjelper interleaving transformatorviklingene?
selv om viklinger enkelt kan spunnet spiralformet rundt kjernen, skaper interleaving svingene (se bildet) mini-kondensatorer som bidrar til å bryte ned innkommende spenningsbølge og begrave den inn i viklingene. Sette inn et skjold wire (flat kobber) mellom svingene er en annen metode for kanalisering bølge.
hvordan brukes isolasjon på transformatorviklingene?
for å kanalisere strømmen, er hver tomme av kobber (kraft) papirisolert: sving-til-sving, mellom LV vikling og kjerne, MELLOM HV og LV vikling, MELLOM HV vikling og kjerne.
-
Sekundærvikling på laminerte ark av kjernemetallet -
Legg Merke til isolasjonen mellom svingene, mellom spolene og mellom spolen og rammen (øverst). Legg også merke til skjoldledningen.
Bushing design
Hva er hensikten med en bushing på transformatoren?
Bushings gir en bane for strømmen å strømme fra den energiserte (høyspente) lederen til viklingene inne i tanken (uten å aktivere tanken). Du bør være opptatt av to kontaktpunkter. En, på toppen, hvor dirigenten lander. Porselensisolatoren opprettholder fase-til-bakken klaring. For det andre, inne i bøssingen, opprettholder minikondensatorene laget av papir og folie klaring (kondensatorer bryter ned spenningen). Denne typen bushing kalles kapasitans eller kondensator bushing. Dette er typisk for transformatorer VED HV, EHV, & UHV spenninger. Ved middels spenninger og under harpiks (tørr) bushings er et alternativ.
Last inn trykkveksler design
Hva er hensikten med En Trykkveksler På Last?
når belastningen øker eller reduseres, reduseres eller øker spenningen på transformatorstasjonen henholdsvis. For å holde spenningen stabil, kan antall svingete svinger legges til eller fjernes (husk å legge til sekundære svinger øker spenningen eller omvendt). Dette er funksjonen til en trykkveksler på last-stabiliser spenningen ved varierende svinger. OLTC-viklingene forblir i hovedtanken (rundt kjernen) mens operatøren og tilbehøret monteres i et eget rom.
hva inneholder load tap changer?
det er hundrevis av volt potensiell forskjell mellom hvert trykk inne i transformatoren. Så, når du lager eller bryter en kranforbindelse, håndteres lysbuen av vakuumbryterne. Når du bygger bro over to trykkposisjoner, driver den potensielle forskjellen sirkulasjonsstrømmen. Den forebyggende autotransformatoren fungerer som en induktor, som begrenser in-rush forbundet med sirkulerende strøm. DETTE ER DIN reaktive TYPE OLTC. En annen variasjon er resistiv OLTC.
-
Vakuumbrytere (hvite flasker) PÅ LTC -
Trykk endre mekanisme -
Forebyggende autotransformer regulerer in-rush-strømmen når du bygger bro mellom to trykkposisjoner
Tank design
Tank design er der du blir kreativ, for å støtte plassering og prosjektkrav. Du kan spesifisere bushings på alle sider, installere kjølesystemer, redusere lyd ved hjelp av et unikt tankpanel, velge isolerte fasebusskanaler-segregerte eller ikke-segregerte busskanaler, etc.
En annen kritisk designbeslutning er å velge en tre 1-fase eller en 3-fase transformator. Generator step-up transformatorer på store kraftverk, transformatorer PÅ EHV stasjoner gå tre 1-fase rute.
Tre 1-fasetransformatorer har hver bank isolert fra den andre og gir dermed kontinuitet i tjenesten når en bank mislykkes. En enkelt 3-fasetransformator, enten kjerne eller skalltype, vil ikke fungere selv med en bank ute av drift. Denne 3-fasetransformatoren er imidlertid billigere å produsere, har et mindre fotavtrykk, og opererer relativt med høyere effektivitet.
Kjølesystemdesign
Hvordan styres varmen inne i tanken?
strømmen i kobbervikling genererer varme. Virvelstrømmen & spennende strøm i kjernen genererer varme. Mineraloljen trekker ut denne varmen. Normalt fjerner den naturlige konveksjonsstrømmen av olje varme: varm olje stiger til toppen -> beveger seg til radiatorer – > olje kjøler, legger seg ned og beveger seg til hovedtanken -> olje varmes opp igjen og stiger (prosess gjentar).
for å forbedre kjølingen, fest en viftebank til radiatorene eller varmevekslerne. For ytterligere å forbedre, tvinge oljebevegelsen (gjennom tank eller viklinger) ved hjelp av pumper.
fordi oljen kan hente fuktighet / oksygen / rusk, olje bevaring eller filtreringssystem bidrar til å forlenge en transformator levetid.
hva er hensikten med en konservator tank?
Olje utvider og kontrakter med transformator lasting. Fordi tanken er forseglet og under vakuum, styres oljevolumet med to metoder.
Metode 1: Bruk en konservatortank. Hovedtanken blir helt fylt. Overflødig olje søl i denne tanken.
Metode 2: hovedtanken er ikke fullstendig fylt (men kjerne og viklinger er nedsenket). Et» teppe » av nitrogengass fyller tomrummet øverst. Etter hvert som oljen utvides, frigjøres gassen. Som det kontrakter, fyller en ekstern nitrogenflaske gassen.
transformatorens kraftkapasitet er begrenset av termisk vurdering. Dette betyr at transformatoren kan betjenes utover MVA-klassifiseringen så lenge temperaturen på toppoljen holder seg innenfor 65º temperaturstigning over omgivelsestemperaturen (Se IEEE C57.12.00-2015-standarden). For eksempel, hvis omgivelsestemperaturen er 45@C, kan transformatoren skyves til en verdi mindre ENN 45º + 65º = 110º.
Langvarig overbelastning av transformatoren anbefales ikke på grunn av metning av kjernen (høyere tap), tap av forventet levetid og forringelse av viklingsisolasjon.
Transformatorvikling
Når spolene Er på plass, kan de tre primære viklingene og tre sekundære viklinger knyttes enten som delta eller wye (eller stjerne). Et slikt oppsett er vist nedenfor.
Selv om det kan virke som om du kortslutter ved å binde den ene enden av spolen til nøytral jord (i en stjerne) og ved å binde en spole til en annen (i et delta), er dette ikke tilfelle. Disse forbindelsene fungerer på Grunn Av Lenzs lov.
bruken av en kombinasjon: delta-star, star-delta, star-star eller delta-delta har stor innvirkning på utformingen av kraftsystemet. Så valget av tilkobling er kritisk.
wye-ground wye-ground transformator fordeler
- Gir isolasjonsbesparelser, noe som fører til kostnadsbesparelser på transformatoren.
- Forenklet fasing, dvs. ingen faseforskyvning skjer-forenkler transformatorparallellering.
wye-bakken wye-bakken transformator ulemper
- Harmoniske (uønskede frekvenser) forplanter seg gjennom transformatoren, potensielt forårsaker radiointerferens.
- nullsekvensstrømmen strømmer gjennom transformatoren.
- Eksterne linje-til-jordfeil vil utløse transformatoren(hvis nøytral tilkobling tillater feilstrøm inn igjen, så i en differensiell beskyttelsessone, er strømmen ikke den samme som strømmen går).
- det er mulighet for å laste fasene annerledes som fører til et ubalansert høyspenningssystem.
Delta wye-bakken transformator fordeler
- fordi delta svingete feller null sekvens gjeldende, oppstrøms releet på delta-wye transformatoren kan antas å plukke opp for bare høy side bakken feil. Dette gir svært sensitive pick-up innstillinger. I motsetning tillater wye-wye-kombinasjonen null-sekvensstrøm gjennom – noe som gjør det vanskelig å vurdere plasseringen av feilen. Kort sagt, relay beskyttelse er forbedret.
Delta wye-ground transformer ulemper
- på grunn av faseforskyvningen forbundet med disse transformatorene, må nærmere oppmerksomhet til designet. Potensielle feilfeller oppstår under parallellering og CT-ledninger.
- høy isolasjonskostnad som fører til en dyr transformator.
Ytterligere detaljer om fordeler og ulemper ved ulike svingete konfigurasjoner finnes I General Electrics papir med tittelen The Whys Of The Wyes.
for å fange proffene til hver kombinasjon, kan en krafttransformator fremstilles med tre sett med vikling (i stedet for bare to), typisk primær-wye, sekundær-wye og tertiær-delta.
Delta Tertiær Og Dens Anvendelse
i en tre svingete wye-wye-delta transformator, delta tertiær svingete gjør det mulig å koble en:
- Kondensatorbank – for spennings – eller effektfaktorkorreksjon
- Reaktorer-for å hindre at spenningen buler (Ferranti-effekt) PÅ EHV-linjer under lett belastede forhold.
- Stasjonstjenestetransformator-VEKSELSTRØM for utstyr inne i transformatorstasjonen
- fra beskyttelses-og kontrollsynspunktet fanger den nullsekvens (jordfeil) strøm. Hvis DU setter INN EN CT i denne tertiære viklingen, kan du måle denne strømmen. Fordi denne viklingen også feller 3. harmoniske, kalles den en stabiliserende vikling.
- Delta tertiære induserer en strøm i en retning, uavhengig av hvor feilen oppstår – høy side eller lav side. Dermed kan en retningsbestemt rele polariseres ved hjelp av delta tertiær CT.
Hvordan Transformatorjording Påvirker Kraftsystemdesign
Uten å gå inn i mye detalj, for kostnadsbesparelser og sikkerhet, er stjerneforbindelsen den foretrukne tilkoblingen for høyspenningsoverføring. I dette scenariet er det felles punktet – det nøytrale, jordet eller jordet. Dette fører til at fasen til nøytral spenning eller fase til jordspenning reduseres med en faktor på 1 / sqrt (3). Du vil ikke få denne reduksjonen med en delta (ujordet) tilkobling.
det er bare fornuftig å bruke en delta-stjernetransformator nær generatorstasjonen der deltaet er koblet til generatorterminalene og stjernen er koblet til høyspenningsoverføringslinjene. Med jordet stjernetilkobling på høyspenningssiden kan transformatorviklingen isoleres for lavere (fase-til-jord) spenninger. Transmisjonssystemet vil også ha et lavere isolasjonskrav. Disse gir enorme kostnadsbesparelser i design og bygging av overføringssystemet.
Det er imidlertid en ulempe ved jording av transformatoren nøytral. Når en linje eller alle tre linjene på stjernesiden kortslutninger til bakken, tjener den jordede nøytrale transformatoren som en returbane for feilstrømmen. Disse feilstrømmene, når de ikke ryddes i brøkdeler av et sekund, kan skade transformatoren og alt utstyret som er koblet til det. Jordfeilstrømmene er også rike på tredje harmoniske strømmer. Den tredje harmonikken på overføringslinjen forstyrrer alle kommunikasjonskanaler (for eksempel kraftledningsbærer-pilot-videresending) i nærheten.
men alt går ikke tapt med star-delta / delta-star-kombinasjonen(på grunn av nøytral jording). Delta-tilkoblingen gir høy impedans til tredje harmoniske og feller jordfeilstrømmen, og forhindrer dermed at den sprer seg fra en side til en annen.
Sammendrag
- Delta-star transformatorer: Brukt på generasjonsstasjoner og lastsentre.
- Star-star-delta transformatorer: Brukt på transmisjonsstasjoner (765kV, 500kv, 345kV).
- Jording nøytralet gir høyere jordfeilstrømmer, men kostnadsbesparelsene realisert av lavere isolasjonskrav gjør nøytral jording akseptabel.
