vermogenstransformatoren verhogen of verlagen de spanning en de stroomsterkte in een voedingssysteem. Deze transformatie vindt plaats vanwege Faraday ‘ s inductieprincipe en de variatie in ampère-bochten (of kronkelende bochten). Let wel, het overgedragen vermogen blijft hetzelfde (min enkele kern-en koperverliezen).
- Transformatorontwerp
- kernontwerp
- Wat is het doel van de transformatorkern?
- Wat is het verschil tussen core-type en shell-type transformator?
- Waarom is de shell-type transformator beter dan de kern-type transformator?
- Wikkelontwerp
- hoe zijn de wikkelingen van de transformator ontworpen?
- Hoe helpt het interleaving van de transformatorwikkelingen?
- Hoe wordt de isolatie aangebracht op de wikkelingen van de transformator?
- ontwerp van de bus
- Wat is het doel van een bus op de transformator?
- Load tap changer design
- Wat is het doel van een On Load Tap Changer?
- wat bevat de load tap changer?
- tankontwerp
- ontwerp van het koelsysteem
- Hoe wordt de warmte in de tank beheerd?
- Wat is het doel van een conservator tank?
- kan de transformator verder werken dan zijn nominale waarde?
- Transformatorwikkelverbinding
- de voordelen van de wye-ground transformator
- wye-ground wye-ground transformator nadelen
- Delta-wye-aardtransformator voordelen
- Delta wye-grondtransformator nadelen
- Delta-tertiaire en de toepassing ervan
- hoe de aard van de transformator het ontwerp van het voedingssysteem
- samenvatting
Transformatorontwerp
een vermogenstransformator bevat 6 belangrijke onderdelen.
- Core
- wikkeling
- bussen
- load tap changer
- Tank
- koeling
als elektrotechnicus betekent het begrijpen van het componentontwerp dat u transformatoren correct kunt opgeven.
kernontwerp
Wat is het doel van de transformatorkern?
de kern dient als tussenpersoon. Omdat de primaire en secundaire wikkelingen elektrisch geïsoleerd zijn, ondersteunt de kern het inductieproces door een pad te bieden voor de magnetische flux om van de primaire wikkeling naar de secundaire te bewegen. Om deze missie te ondersteunen, moet het twee dingen goed uitvoeren
– zorgen voor een goede magnetische permeabiliteit.
– minimaliseer flux lekkage.
dit wordt bereikt met gelamineerde platen van koudgewalst met georiënteerde korrel (CRGO) staal.
Wat is het verschil tussen core-type en shell-type transformator?
de gelamineerde platen worden gevormd tot een kerntype of een schaaltype. Let op hun verschillen in de onderstaande afbeeldingen.
-
kerntransformator. Merk op hoe de windingen de kern inkapselen (gelamineerde vellen). -
een andere kerntransformator van 5 ledematen.
Waarom is de shell-type transformator beter dan de kern-type transformator?
de shell-type transformator, hoewel duur om te maken (vanwege extra materiaal)is beter dan de kern type om de volgende redenen
1. Biedt hoge kortsluitstroom weerstaat mogelijkheden. In wezen, de gelamineerde platen van metaal rond de windingen brace het wanneer ze buigen of draaien tijdens kortsluiting.
2. De buitenste ledematen zorgen voor extra pad voor de lekstroom. Zonder deze ontsnappingsroute, zoals in core-type, treedt lokale oververhitting op.
3. Het kan een spanningspiek beter weerstaan door tussenliggende schijfwikkelingen (hieronder uitgelegd).
Wikkelontwerp
hoe zijn de wikkelingen van de transformator ontworpen?
de wikkelingen voeren stroom uit. Als zodanig kunt u de spanning geïnduceerd door het verhogen van de bochten rond de kern en verlagen van de spanning door het verlagen van de bochten.
voor primaire en secundaire wikkelingen biedt gebruikmakend van een continu getransponeerde geleider (CTC) een hoge mechanische stabiliteit (door de manier waarop magnetische velden annuleren). Voor tertiaire of stabiliserende windingen wordt de platte koperen geleider gebruikt.
-
continu getransponeerde geleider CTC -
platte koperen geleider -
draaien van Transformatorwikkelingen. Laag en spiraalvormige windingen die vaak worden gebruikt voor tertiaire windingen. Schijfwikkelingen die vaak worden gebruikt in primaire en secundaire wikkelingen.
Hoe helpt het interleaving van de transformatorwikkelingen?
hoewel windingen gewoon spiraalvormig rond de kern kunnen worden gesponnen, ontstaan er door de windingen tussen de windingen (zie afbeelding) mini-condensatoren die helpen de inkomende spanningspiek af te breken en in de windingen te begraven. Het plaatsen van een schilddraad (plat koper) tussen bochten is een andere methode om de piek te kanaliseren.
Hoe wordt de isolatie aangebracht op de wikkelingen van de transformator?
om de stroom te kanaliseren is elke inch koper (kraftpapier) geïsoleerd: draai-tot-draai, tussen LV-wikkeling en kern, tussen HV-en LV-wikkeling, tussen HV-wikkeling en kern.
-
secundaire wikkeling op gelamineerde platen van kernmetaal -
let op de isolatie tussen de windingen, tussen spoelen en tussen spoel en frame (bovenaan). Let ook op de schilddraad.
ontwerp van de bus
Wat is het doel van een bus op de transformator?
bussen bieden een pad voor de stroom van de onder spanning (hoogspanningsgeleider) naar de windingen in de tank (zonder de tank te activeren). Je moet je zorgen maken over twee contactpunten. Eén, bovenaan, waar de dirigent landt. De porseleinen isolator handhaaft de fase-tot-grondspeling. Ten tweede, in de bus, de mini-condensatoren gemaakt door papier en folie handhaaft de speling (condensatoren breken de spanning). Dit type bus wordt de capaciteit of condensator bus genoemd. Dit is typisch voor transformatoren bij HV, EHV, & UHV spanningen. Bij gemiddelde spanningen en onder hars (droge) bussen zijn een alternatief.
Load tap changer design
Wat is het doel van een On Load Tap Changer?
naarmate de belasting toeneemt of afneemt, neemt de spanning op het onderstation respectievelijk af of neemt toe. Om de spanning stabiel te houden, kan het aantal kronkelende bochten worden toegevoegd of verwijderd (vergeet niet, het toevoegen van secundaire bochten verhoogt de spanning of vice versa). Dit is de functie van een on-load tap – wisselaar-stabiliseer de spanning door wisselende bochten. De OLTC windingen blijven in de hoofdtank (rond de kern) terwijl de operator en zijn accessoires in een apart compartiment worden gemonteerd.
wat bevat de load tap changer?
er is honderden volt potentiaalverschil tussen elke kraan in de transformator. Dus, wanneer u maken of breken van een kraan verbinding, de vonken wordt behandeld door de vacuümschakelaars. Wanneer u twee tap posities overbrugt, drijft het potentiaalverschil de circulerende stroom aan. De preventieve autotransformator werkt als een inductor, die de in-rush geassocieerd met de circulerende stroom beperkt. Dit is je reactieve type OLTC. Een andere variant is de resistieve OLTC.
-
Vacuüm schakelaars (witte flessen) op de langdurige zorg -
Tik op het wisselmechanisme -
Preventieve automatische transformator regelt de spanning bij het overbruggen van twee tik op posities
tankontwerp
tankontwerp is waar u creatief wordt, om locatie-en projectvereisten te ondersteunen. U kunt bussen aan elke kant opgeven, koelsystemen installeren, geluid verminderen met behulp van een uniek tankpaneel, geïsoleerde fase buskanalen kiezen – gescheiden of niet-gescheiden buskanalen, enz.
een andere kritische ontwerpbeslissing is het kiezen van een driefasige of een driefasige transformator. Generator step-up transformers bij grote elektriciteitscentrales, transformers bij EHV onderstations gaan de drie 1-fase route.
drie 1-fase transformatoren hebben elke bank geïsoleerd van de andere en bieden daardoor continuïteit van de dienstverlening wanneer een bank failliet gaat. Een enkele 3-fase transformator, of het nu kern-of shell-type is, werkt niet eens met één bank buiten dienst. Deze 3-fase transformator is echter goedkoper te produceren, heeft een kleinere voetafdruk en werkt relatief met een hogere efficiëntie.
ontwerp van het koelsysteem
Hoe wordt de warmte in de tank beheerd?
de stroom in koperen wikkelingen genereert warmte. De wervelstroom & in de kern genereert warmte. De minerale olie extraheert deze warmte. Normaal gesproken verwijdert de natuurlijke convectiestroom van olie warmte: hete olie stijgt naar de top- > gaat naar radiatoren – > olie koelt af, zet neer en gaat naar de hoofdtank -> olie warmt weer op en stijgt (proces herhaalt).
om de koeling te verbeteren, moet een ventilatorbank aan de radiatoren of warmtewisselaars worden bevestigd. Om verder te verbeteren, dwingen de olie beweging (door tank of windingen) met behulp van pompen.
omdat de olie vocht/zuurstof/puin kan opnemen, helpt oliebehoud of filtratiesysteem de levensduur van een transformator te verlengen.
Wat is het doel van een conservator tank?
olie zet uit en krimpt met het laden van transformatoren. Omdat de tank is afgedicht en onder vacuüm, wordt het olievolume gecontroleerd door twee methoden.
Methode 1: Gebruik een serretank. De hoofdtank wordt volledig gevuld. De overtollige olie morst in deze tank.
Methode 2: de hoofdtank is niet volledig gevuld (maar kern en windingen zijn ondergedompeld). Een” deken ” van stikstof gas vult de leegte aan de top. Als olie uitzet, komt het gas vrij. Als het samentrekt, vult een externe stikstoffles het gas.
kan de transformator verder werken dan zijn nominale waarde?
het vermogen van de transformator wordt beperkt door het thermisch vermogen. Dit betekent dat de transformator buiten zijn MVA-classificatie kan worden gebruikt zolang de temperatuur van zijn topolie binnen de 65ºC temperatuurstijging boven omgevingstemperatuur blijft (zie IEEE C57.12.00-2015 standaard). Bijvoorbeeld, als de omgevingstemperatuur 45ºC is dan kan de transformator worden geduwd tot een waarde minder dan 45ºC + 65ºC = 110ºC.
langdurige overbelasting van de transformator wordt niet aanbevolen vanwege verzadiging van de kern (hogere verliezen), verlies van de levensduur en verslechtering van de wikkelisolatie.
Transformatorwikkelverbinding
zodra de spoelen zijn geplaatst, kunnen de drie primaire wikkelingen en drie secundaire wikkelingen worden verbonden als een delta of een wye (of ster). Een dergelijke setup wordt hieronder weergegeven.
hoewel het lijkt alsof je kortsluit door het ene uiteinde van de spoel aan de neutrale grond te binden (in een ster) en door de ene spoel aan de andere te binden (in een delta), is dit niet het geval. Deze verbindingen werken vanwege de wet van Lenz.
het gebruik van een combinatie: delta-ster, ster-delta, ster-ster of delta-delta heeft een enorme impact op het ontwerp van het energiesysteem. Dus de keuze van de verbinding is van cruciaal belang.
de voordelen van de wye-ground transformator
- bieden isolatiebesparingen, wat leidt tot kostenbesparingen op de transformator.
- vereenvoudigde fasering, d.w.z. er vindt geen faseverschuiving plaats-vereenvoudigt de parallellisering van de transformator.
wye-ground wye-ground transformator nadelen
- harmonischen (ongewenste frequenties) verspreiden zich door de transformator, wat mogelijk Radiostoring veroorzaakt.
- de nulreeksstroom stroomt door de transformator.
- externe line-to-ground fouten zullen de transformator doen struikelen (als een neutrale verbinding foutstroom terug-in toestaat, dan is in een differentiële beschermingszone de stroom die binnenkomt niet hetzelfde als de stroom die vertrekt).
- er is een mogelijkheid om de fasen anders te laden, wat leidt tot een onevenwichtig hoogspanningsysteem.
Delta-wye-aardtransformator voordelen
- omdat de delta-wikkeling de nulsequentiestroom vangt, kan worden aangenomen dat het stroomopwaartse relais op de delta-wye-transformator alleen optreedt bij hoogzijdige aardfouten. Dit zorgt voor zeer gevoelige pick-up instellingen. Daarentegen maakt de wye-wye combinatie nul-sequentie stroom door-waardoor het moeilijk is om de locatie van de fout te beoordelen. Kortom, relaisbescherming is verbeterd.
Delta wye-grondtransformator nadelen
- vanwege de faseverschuiving die met deze transformatoren gepaard gaat, moet meer aandacht worden besteed aan het ontwerp. Mogelijke foutvallen optreden tijdens parallellen en CT-bedrading.
- hoge isolatiekosten, wat leidt tot een dure transformator.
aanvullende details over de voors en tegens van verschillende wikkelconfiguraties zijn te vinden in General Electric ‘ s paper getiteld The Whys of the Wyes.
om de voordelen van elke combinatie vast te leggen, kan een transformator worden gefabriceerd met drie sets wikkeling (in plaats van slechts twee), meestal primair-wye, secundair-wye en tertiair-delta.
Delta-tertiaire en de toepassing ervan
In een driewikkelingstransformator van wye-wye-delta maakt de delta-tertiaire wikkeling het mogelijk om een:
- condensatorbank-voor spannings-of vermogensfactorcorrectie
- reactoren – om te voorkomen dat de spanning op EHV-leidingen uitpuilt (Ferranti-effect) onder licht beladen omstandigheden.
- stationsdiensttransformator – wisselstroom voor apparatuur in het onderstation
- vanuit het oogpunt van beveiliging en controle houdt het nulvolgorde (grondstoring) stroom op. Als je een CT in deze tertiaire wikkeling plaatst, kun je deze stroom meten. Omdat deze wikkeling ook 3e harmonischen vangt, wordt het een stabiliserende wikkeling genoemd.
- Delta-tertiairs induceren slechts een stroom in één richting, ongeacht waar de fout optreedt-hoge of lage zijde. Zo kan een directioneel Relais gepolariseerd worden met behulp van de delta tertiaire CT ‘ s.
hoe de aard van de transformator het ontwerp van het voedingssysteem
beïnvloedt zonder veel in detail te treden, voor kostenbesparingen en veiligheid is de steraansluiting de voorkeursaansluiting voor hoogspanningstransmissie. In dit scenario, het gemeenschappelijke punt – de neutrale, is geaard of geaard. Door dit te doen wordt de fase naar neutrale spanning of fase naar aardspanning verminderd met een factor 1/sqrt(3). Deze reductie krijg je niet met een delta (ungrounded) verbinding.
het is alleen zinvol om een delta-stertransformator te gebruiken in de buurt van het generatorstation waar de delta is aangesloten op de generatorterminals en de ster is aangesloten op de hoogspanningslijnen. Met geaarde steraansluiting aan de hoogspanningszijde kan de transformatorwikkeling worden geïsoleerd voor lagere (fase-grond) spanningen. Ook het transmissiesysteem heeft een lagere isolatiebehoefte. Deze zorgen voor enorme kostenbesparingen bij het ontwerp en de bouw van het transmissiesysteem.
er is echter een nadeel bij het aarden van de transformator neutraal. Wanneer één lijn of alle drie lijnen aan de sterzijde kortsluit naar de grond, dient het geaarde Neutrale van de transformator als retourpad voor de foutstroom. Deze foutstromen, wanneer ze niet in fracties van een seconde worden ontruimd, kunnen de transformator en alle daarop aangesloten apparatuur ernstig beschadigen. De grondfoutstromen zijn ook rijk aan derde harmonische stromen. De derde harmonischen op de transmissielijn verstoort alle communicatiekanalen (bijvoorbeeld, power line carrier-pilot relaying) in de omgeving.
maar niet alles gaat verloren met de sterdelta / delta-stercombinatie (vanwege neutrale aarding). De delta-verbinding biedt een hoge impedantie aan derde harmonischen en vangt de aardfoutstroom op, waardoor deze wordt verhinderd de ene kant naar de andere te verspreiden.
samenvatting
- Delta-stertransformatoren: toegepast in generatorcentrales en belastingcentra.
- ster-sterdeltransformatoren: toegepast op transmissieonderstations (765kV, 500kV, 345kV).
- aarding het neutrale zorgt voor hogere aardfoutstromen, maar de kostenbesparingen die worden gerealiseerd door lagere isolatievereisten maken neutrale aarding aanvaardbaar.
te delen
