transformatory mocy zwiększają lub zmniejszają napięcie i natężenie prądu w systemie elektroenergetycznym. Transformacja ta zachodzi ze względu na zasadę indukcji Faradaya i zmianę ampero-zwojów (lub zwojów uzwojenia). Należy pamiętać, że przekazywana moc pozostaje taka sama (minus kilka strat rdzenia i miedzi).
- konstrukcja transformatora
- Budowa rdzenia
- jaki jest cel rdzenia transformatora?
- Jaka jest różnica między transformatorem rdzeniowym a płaszczowym?
- dlaczego transformator typu shell jest lepszy niż transformator typu core?
- konstrukcja uzwojenia
- jak zaprojektowane są uzwojenia transformatora?
- w czym pomaga przeplot uzwojeń transformatora?
- w jaki sposób izolacja jest nakładana na uzwojenia transformatora?
- konstrukcja tulei
- jaki jest cel tulei na transformatorze?
- załaduj zmieniacz kranu
- jaki jest cel zmieniacza kranu przy obciążeniu?
- co zawiera zmieniacz kranu obciążenia?
- projekt zbiornika
- projekt systemu chłodzenia
- jak zarządza się ciepłem wewnątrz zbiornika?
- jaki jest cel zbiornika konserwatorskiego?
- czy transformator może działać poza znamionową tabliczką znamionową?
- połączenie uzwojenia transformatora
- Wye-ground zalety transformatora wye-ground
- wye-ground wye-Ground Transformer wady
- zalety transformatora uziemiającego Delta wye
- Delta Wye-wady transformatora uziemiającego
- Delta trzeciorzędny i jego zastosowanie
- jak uziemienie transformatora wpływa na projektowanie systemu zasilania
- podsumowanie
konstrukcja transformatora
transformator mocy zawiera 6 kluczowych elementów.
- Rdzeń
- uzwojenie
- Tuleje
- Load Tap changer
- zbiornik
- chłodzenie
jako inżynier energetyki, rozumiejąc konstrukcję podzespołów, możesz poprawnie określić transformatory.
Budowa rdzenia
jaki jest cel rdzenia transformatora?
rdzeń służy jako pośrednik. Ponieważ uzwojenia pierwotne i wtórne są izolowane elektrycznie, rdzeń wspiera proces indukcji, zapewniając ścieżkę dla strumienia magnetycznego, aby przejść z uzwojenia pierwotnego do wtórnego. Aby wesprzeć tę misję, musi wykonać dwie rzeczy poprawnie
– zapewnić dobrą przepuszczalność magnetyczną.
– zminimalizuj wyciek strumienia.
osiąga się to z wykorzystaniem laminowanych blach ze stali walcowanej na zimno o ziarnach zorientowanych (CRGO).
Jaka jest różnica między transformatorem rdzeniowym a płaszczowym?
laminowane arkusze są formowane w Typ rdzenia lub typu powłoki. Obserwuj ich różnice na poniższych zdjęciach.
-
transformator rdzeniowy. Zauważ, jak uzwojenia hermetyzują rdzeń (arkusze laminowane). -
kolejny 5-kończynowy transformator rdzeniowy.
dlaczego transformator typu shell jest lepszy niż transformator typu core?
transformator typu shell, chociaż drogi w produkcji (z powodu dodatkowego materiału) jest lepszy niż Typ rdzenia z następujących powodów
1. Zapewnia wysokie możliwości wytrzymania prądu zwarciowego. Zasadniczo laminowane arkusze metalu wokół uzwojeń usztywniają go, gdy zginają się lub skręcają podczas zwarcia.
2. Zewnętrzne kończyny zapewniają dodatkową ścieżkę przepływu strumienia wycieku. Bez tej drogi ewakuacyjnej, podobnie jak w core-type, dochodzi do lokalnego przegrzania.
3. Może lepiej wytrzymać wzrost napięcia ze względu na przeplotowe uzwojenia tarczy (wyjaśnione poniżej).
konstrukcja uzwojenia
jak zaprojektowane są uzwojenia transformatora?
uzwojenia przewodzą prąd. Jako takie, można zwiększyć napięcie indukowane przez zwiększenie obrotów wokół rdzenia i zmniejszyć napięcie poprzez zmniejszenie obrotów.
w przypadku uzwojeń pierwotnych i wtórnych zastosowanie stale transponowanego przewodnika (CTC) zapewnia wysoką stabilność mechaniczną (ze względu na sposób, w jaki pola magnetyczne się kasują). Do uzwojeń trzeciorzędowych lub stabilizujących stosuje się płaski przewód miedziany.
-
Przewód CTC z ciągłą transpozycją -
przewód miedziany płaski -
metoda skrętu uzwojenia transformatora. Uzwojenia warstwowe i spiralne powszechnie stosowane do uzwojeń trzeciorzędowych. Uzwojenia tarczowe powszechnie stosowane w uzwojeniach pierwotnych i wtórnych.
w czym pomaga przeplot uzwojeń transformatora?
chociaż uzwojenia można po prostu obracać spiralnie wokół rdzenia, przeplatanie zwojów (patrz obrazek) tworzy mini-kondensatory, które pomagają rozbić przychodzące napięcie i zakopać je w uzwojeniach. Wstawianie drutu osłonowego (płaskiej miedzi) między zwojami jest inną metodą kanałowania przepięcia.
w jaki sposób izolacja jest nakładana na uzwojenia transformatora?
aby skierować prąd, każdy cal miedzi jest izolowany papierem (kraft): turn-to-turn, między uzwojeniem nn a rdzeniem, między uzwojeniem WN i NN, między uzwojeniem WN a rdzeniem.
-
uzwojenie wtórne na płytach laminowanych rdzenia metalowego -
zwróć uwagę na izolację między zwojami, między cewkami oraz między cewką a ramą (u góry). Zwróć również uwagę na drut osłonowy.
konstrukcja tulei
jaki jest cel tulei na transformatorze?
Tuleje zapewniają ścieżkę przepływu prądu z zasilanego (wysokiego napięcia) przewodu do uzwojeń wewnątrz zbiornika (bez zasilania zbiornika). Powinieneś zająć się dwoma punktami kontaktowymi. Jeden, na górze, gdzie ląduje konduktor. Izolator porcelanowy utrzymuje prześwit od fazy do podłoża. Po drugie, wewnątrz tulei, mini-Kondensatory utworzone z papieru i folii utrzymują Luz (Kondensatory rozkładają napięcie). Ten rodzaj tulei nazywa się tuleją pojemnościową lub skraplaczem. Jest to typowe dla transformatorów o napięciach HV, EHV, & UHV. Przy średnich napięciach i poniżej żywicznych (suchych) tuleje są alternatywą.
załaduj zmieniacz kranu
jaki jest cel zmieniacza kranu przy obciążeniu?
wraz ze wzrostem lub spadkiem obciążenia napięcie w podstacji odpowiednio maleje lub wzrasta. Aby utrzymać stabilne napięcie, można dodać lub usunąć liczbę zwojów uzwojenia (pamiętaj, dodanie zwojów wtórnych zwiększa napięcie lub odwrotnie). Jest to funkcja przełącznika kranu przy obciążeniu-stabilizuje napięcie poprzez różne obroty. Uzwojenia OLTC pozostają w głównym zbiorniku (wokół rdzenia), podczas gdy operator i jego akcesoria montują się w oddzielnej komorze.
co zawiera zmieniacz kranu obciążenia?
istnieje setki woltów różnicy potencjałów między każdym kranem wewnątrz transformatora. Tak więc, gdy tworzysz lub przerywasz połączenie z kranu, łuk jest obsługiwany przez przełączniki próżniowe. Podczas łączenia dwóch pozycji kranu różnica potencjałów napędza prąd krążący. Prewencyjny autotransformator działa jako induktor, ograniczając pośpiech związany z prądem krążącym. To jest Twój reaktywny Typ OLTC. Inną odmianą jest rezystancyjny OLTC.
-
przełączniki próżniowe (białe butelki) na LTC -
Mechanizm Zmiany kranu -
autotransformator zapobiegawczy reguluje prąd rozruchowy przy pomostowaniu dwóch pozycji kranów
projekt zbiornika
projekt zbiornika to miejsce, w którym można uzyskać kreatywność, aby wspierać wymagania dotyczące lokalizacji i projektu. Można określić tuleje po dowolnej stronie, zainstalować systemy chłodzenia, zmniejszyć hałas za pomocą unikalnego panelu zbiornika, wybrać izolowane kanały magistrali fazowej-segregowane lub niesegregowane kanały magistrali itp.
kolejną krytyczną decyzją projektową jest wybór trzech transformatorów 1-fazowych lub jednego 3-fazowego. Transformatory generatorowe w dużych elektrowniach, transformatory w podstacjach EHV przechodzą trzy trasy 1-fazowe.
trzy transformatory 1-fazowe mają każdy bank odizolowany od drugiego, a tym samym oferują ciągłość usług, gdy jeden bank zawiedzie. Pojedynczy transformator trójfazowy, zarówno rdzeniowy, jak i płaszczowy, nie będzie działał nawet przy jednym banku nieczynnym. Ten trójfazowy transformator jest jednak tańszy w produkcji, ma mniejszą powierzchnię i działa stosunkowo z wyższą wydajnością.
projekt systemu chłodzenia
jak zarządza się ciepłem wewnątrz zbiornika?
przepływ prądu w uzwojeniu miedzi generuje ciepło. Prąd wirowy & w rdzeniu generuje ciepło. Olej mineralny wydobywa to ciepło. Zwykle naturalny przepływ konwekcyjny oleju usuwa ciepło: gorący olej unosi się do góry -> przenosi się do grzejników -> olej chłodzi, osiada i przenosi do głównego zbiornika -> olej nagrzewa się ponownie i unosi (powtarza się proces).
aby poprawić chłodzenie, przymocuj bank wentylatorów do grzejników lub wymienników ciepła. Aby jeszcze bardziej poprawić, Wymuś ruch oleju (przez zbiornik lub uzwojenia)za pomocą pomp.
ponieważ olej może odbierać wilgoć / tlen/zanieczyszczenia, system konserwacji oleju lub filtracji pomaga przedłużyć żywotność transformatora.
jaki jest cel zbiornika konserwatorskiego?
olej rozszerza się i kontraktuje z ładowaniem transformatora. Ponieważ zbiornik jest uszczelniony i pod próżnią, objętość oleju jest kontrolowana za pomocą dwóch metod.
Metoda 1: Użyj zbiornika konserwatora. Główny zbiornik zostaje całkowicie wypełniony. Nadmiar oleju wycieka do tego zbiornika.
Metoda 2: główny zbiornik nie jest całkowicie wypełniony (ale rdzeń i uzwojenia są zanurzone). „Koc” z gazem azotowym wypełnia pustkę na górze. Gdy ropa się rozszerza, gaz jest uwalniany. Gdy kurczy się, zewnętrzna butelka z azotem uzupełnia Gaz.
czy transformator może działać poza znamionową tabliczką znamionową?
moc transformatorów jest ograniczona przez ocenę termiczną. Oznacza to, że transformator może pracować poza wartością znamionową MVA, o ile temperatura jego górnego oleju utrzymuje się w granicach wzrostu temperatury o 65ºC powyżej temperatury otoczenia (Patrz norma IEEE C57.12.00-2015). Na przykład, jeśli temperatura otoczenia wynosi 45ºC, to transformator można popchnąć do wartości mniejszej niż 45ºC + 65ºC = 110ºC.
długotrwałe przeciążenie transformatora nie jest zalecane ze względu na nasycenie rdzenia (większe straty), utratę żywotności i pogorszenie izolacji uzwojenia.
połączenie uzwojenia transformatora
gdy cewki są na miejscu, trzy uzwojenia pierwotne i trzy uzwojenia wtórne mogą być powiązane jako delta lub wye (lub gwiazda). Jedna z takich konfiguracji jest pokazana poniżej.
chociaż może się wydawać, że zwarcie polega na przywiązaniu jednego końca cewki do masy neutralnej (w gwieździe) i przywiązaniu jednej cewki do drugiej (w delcie), tak nie jest. Połączenia te działają dzięki prawu Lenza.
zastosowanie dowolnej kombinacji: delta-gwiazda, gwiazda-delta, gwiazda-gwiazda lub delta-delta ma ogromny wpływ na konstrukcję systemu zasilania. Wybór połączenia jest więc kluczowy.
Wye-ground zalety transformatora wye-ground
- zapewniają oszczędności izolacji, co prowadzi do oszczędności kosztów transformatora.
- uproszczone fazowanie tzn. nie ma przesunięcia fazowego-upraszcza równoległość transformatora.
wye-ground wye-Ground Transformer wady
- harmoniczne (niepożądane częstotliwości) propagują się przez transformator, potencjalnie powodując zakłócenia radiowe.
- prąd ciągu zerowego przepływa przez transformator.
- zewnętrzne usterki linii do masy spowodują awarię transformatora (jeśli neutralne połączenie pozwala na ponowne wejście prądu błędu, to w strefie ochrony różnicowej wejście prądu nie jest tym samym, co wyjście prądu).
- istnieje możliwość ładowania faz w różny sposób, co prowadzi do niezrównoważonego układu wysokiego napięcia.
zalety transformatora uziemiającego Delta wye
- ponieważ uzwojenie delta zatrzymuje prąd zerowy sekwencji, można założyć, że przekaźnik wyjściowy transformatora delta-wye odbiera tylko wysokie awarie uziemienia. Pozwala to na bardzo czułe Ustawienia odbioru. Natomiast kombinacja wye-wye umożliwia przepływ prądu o zerowej sekwencji-co utrudnia ocenę lokalizacji usterki. Krótko mówiąc, Poprawiono ochronę przekaźników.
Delta Wye-wady transformatora uziemiającego
- ze względu na przesunięcie fazowe związane z tymi transformatorami należy zwrócić większą uwagę na konstrukcję. Potencjalne pułapki błędów występują podczas okablowania równoległego i CT.
- wysoki koszt izolacji prowadzi do drogiego transformatora.
dodatkowe szczegóły na temat zalet i wad różnych konfiguracji uzwojeń można znaleźć w artykule firmy General Electric zatytułowanym The Whys of the Wyes.
aby uchwycić zalety każdej kombinacji, transformator mocy może być wykonany z trzech zestawów uzwojeń (zamiast tylko dwóch), zazwyczaj pierwotnego-wye, wtórnego-wye i trzeciorzędowego-delta.
Delta trzeciorzędny i jego zastosowanie
w trójwojowym transformatorze wye-wye-delta uzwojenie delta trzeciorzędny pozwala na podłączenie:
- bank kondensatorów – do korekcji napięcia lub współczynnika mocy reaktorów
- – aby zapobiec wybrzuszeniu napięcia (efekt Ferrantiego) na liniach EHV w Warunkach lekkiego obciążenia.
- transformator serwisowy stacji-zasilanie prądem przemiennym dla urządzeń wewnątrz podstacji
- z punktu widzenia ochrony i sterowania zatrzymuje prąd o zerowej sekwencji (błąd uziemienia). Jeśli wstawisz tomografię komputerową do tego trzeciorzędowego uzwojenia, możesz zmierzyć ten prąd. Ponieważ uzwojenie to zatrzymuje również trzecią harmoniczną, nazywa się je uzwojeniem stabilizującym.
- Delta indukuje prąd tylko w jednym kierunku, niezależnie od miejsca wystąpienia usterki – strona wysoka lub strona niska. W ten sposób przekaźnik Kierunkowy może być spolaryzowany za pomocą TK Delta.
jak uziemienie transformatora wpływa na projektowanie systemu zasilania
bez wchodzenia w wiele szczegółów, dla oszczędności i bezpieczeństwa, połączenie gwiazdowe jest preferowanym połączeniem do transmisji wysokiego napięcia. W tym scenariuszu wspólny punkt-neutralny, jest uziemiony lub uziemiony. Powoduje to zmniejszenie napięcia fazowego do neutralnego lub napięcia fazowego do uziemienia o współczynnik 1 / sqrt (3). Nie otrzymasz tej redukcji z połączeniem delta (unhounded).
sensowne jest zastosowanie transformatora delta-star w pobliżu generatora, gdzie delta jest podłączona do zacisków generatora, a gwiazda jest podłączona do linii przesyłowych wysokiego napięcia. Dzięki uziemionemu połączeniu gwiazdowemu po stronie wysokiego napięcia uzwojenie transformatora może być izolowane dla niższych napięć (od fazy do masy). Również system przesyłowy będzie miał niższe wymagania dotyczące izolacji. Zapewniają one ogromne oszczędności w projektowaniu i budowie systemu przesyłowego.
jest jednak wada uziemienia neutralnego transformatora. Gdy jedna linia lub wszystkie trzy linie po stronie Gwiazdy zwarcia do masy, uziemiony neutralny transformatora służy jako droga powrotna dla prądu zwarciowego. Te prądy zwarciowe, gdy nie są usuwane w ułamkach sekundy, mogą poważnie uszkodzić transformator i wszystkie podłączone do niego urządzenia. Prądy uskoku naziemnego są również bogate w prądy trzeciej harmonicznej. Trzecia harmoniczna na linii przesyłowej zakłóca wszystkie kanały komunikacyjne (na przykład przewód zasilający – przekaźnik pilota) w pobliżu.
ale nie wszystko jest stracone w kombinacji gwiazda-delta/delta-gwiazda (z powodu neutralnego uziemienia). Połączenie delta oferuje wysoką impedancję dla trzecich harmonicznych i zatrzymuje prąd zwarcia uziemienia, zapobiegając w ten sposób jego propagacji z jednej strony na drugą.
podsumowanie
- transformatory Delta-star: stosowane w elektrowniach i centrach obciążenia.
- transformatory Star-star-delta: stosowane na stacjach przesyłowych (765kV, 500kV, 345kV).
- uziemienie neutralne zapewnia wyższe prądy zwarciowe gruntu, jednak oszczędności wynikające z niższych wymagań izolacyjnych sprawiają, że neutralne uziemienie jest akceptowalne.
