transformatoare de putere crește sau descrește tensiunea și magnitudinea curentului într-un sistem de alimentare. Această transformare are loc din cauza principiului de inducție al lui Faraday și a variației în amperi-viraje (sau viraje de înfășurare). Rețineți, puterea transferată rămâne aceeași (minus câteva pierderi de miez și cupru).
- transformator de proiectare
- Core design
- care este scopul miezului transformatorului?
- care este diferența dintre transformatorul de tip core și shell?
- de ce este transformatorul de tip shell mai bun decât transformatorul de tip core?
- proiectarea înfășurării
- cum sunt proiectate înfășurările transformatorului?
- cum ajută intercalarea înfășurărilor transformatorului?
- cum se aplică izolația înfășurărilor transformatorului?
- Design bucșă
- care este scopul unei bucșe pe transformator?
- Încărcare robinet changer design
- care este scopul unui schimbător de sarcină robinet?
- ce conține schimbătorul de sarcină?
- Design rezervor
- proiectarea sistemului de răcire
- cum este gestionată căldura în interiorul rezervorului?
- care este scopul unui rezervor de conservare?
- poate transformatorul să funcționeze dincolo de ratingul plăcuței de identificare?
- transformator înfășurare conexiune
- Wye-sol Wye-sol transformator avantaje
- Wye-ground Wye-ground Transformer dezavantaje
- avantajele transformatorului Delta Wye-ground
- Delta Wye-dezavantajele transformatorului la sol
- Delta terțiar și aplicarea sa
- cum afectează împământarea transformatorului proiectarea sistemului de alimentare
- rezumat
transformator de proiectare
un transformator de putere conține 6 componente cheie.
- Core
- înfășurare
- bucșe
- încărcați schimbătorul de robinet
- rezervor
- răcire
ca inginer energetic, înțelegerea designului componentelor înseamnă că puteți specifica corect transformatoarele.
Core design
care este scopul miezului transformatorului?
nucleul servește ca intermediar. Deoarece înfășurările primare și secundare sunt izolate electric, miezul susține procesul de inducție oferind o cale pentru ca fluxul magnetic să se deplaseze de la înfășurarea primară la cea secundară. Pentru a sprijini această misiune, trebuie să efectueze două lucruri dreaptaacest lucru se realizează utilizând foi laminate din oțel orientat spre cereale laminate la rece (CRGO).
care este diferența dintre transformatorul de tip core și shell?
foile laminate sunt formate fie într-un tip de miez, fie într-un tip de coajă. Observați diferențele lor în imaginile de mai jos.
-
transformator de tip Core. Observați cum înfășurările încapsulează miezul (foi laminate). -
un alt transformator de tip miez cu 5 membre.
de ce este transformatorul de tip shell mai bun decât transformatorul de tip core?
transformator de tip shell, deși scump pentru a face (din cauza materialului suplimentar) este mai bună decât tipul de bază pentru următoarele motive
1. Oferă capacități ridicate de rezistență la curent la scurtcircuit. În esență, foile laminate de metal din jurul înfășurărilor îl fixează atunci când se flexează sau se răsucesc în timpul scurtcircuitului.
2. Membrele exterioare oferă o cale suplimentară pentru fluxul de scurgere. Fără această cale de evacuare, ca în tipul de bază, se produce supraîncălzirea locală.
3. Poate rezista mai bine la o creștere a tensiunii din cauza înfășurărilor discului intercalat (explicate mai jos).
proiectarea înfășurării
cum sunt proiectate înfășurările transformatorului?
înfășurările conduc curentul. Ca atare, puteți crește tensiunea indusă prin creșterea virajelor în jurul miezului și scăderea tensiunii prin scăderea virajelor.
pentru înfășurările primare și secundare, utilizarea unui conductor transpus continuu (CTC) asigură o stabilitate mecanică ridicată (datorită modului în care câmpurile magnetice se anulează). Pentru înfășurările terțiare sau Stabilizatoare, se utilizează conductorul plat de cupru.
-
conductor transpus continuu CTC -
conductor de cupru plat -
transformator de lichidare rândul său, metoda. Înfășurări elicoidale și elicoidale utilizate în mod obișnuit pentru înfășurările terțiare. Înfășurări de Disc utilizate în mod obișnuit în înfășurările primare și secundare.
cum ajută intercalarea înfășurărilor transformatorului?
deși înfășurările pot fi pur și simplu filate elicoidal în jurul miezului, intercalarea virajelor (vezi imaginea) creează mini-condensatoare care ajută la descompunerea tensiunii de intrare și îngroparea acesteia în înfășurări. Introducerea unui fir de scut (cupru plat) între viraje este o altă metodă de canalizare a supratensiunii.
cum se aplică izolația înfășurărilor transformatorului?
pentru a canaliza curentul, fiecare centimetru de cupru este izolat din hârtie (kraft): turn-to-turn, între înfășurarea LV și miez, între înfășurarea HV și LV, între înfășurarea HV și miez.
-
înfășurare secundară pe foi laminate din metal de bază -
observați izolația dintre viraje, între bobine și între bobină și cadru (în partea de sus). De asemenea, observați firul scutului.
Design bucșă
care este scopul unei bucșe pe transformator?
bucșele oferă o cale pentru ca curentul să curgă de la conductorul alimentat (de înaltă tensiune) la înfășurările din interiorul rezervorului (fără a energiza rezervorul). Ar trebui să vă preocupați de două puncte de contact. Unul, în partea de sus, unde aterizează dirijorul. Izolatorul de porțelan menține Garda de fază la sol. În al doilea rând, în interiorul bucșei, mini-condensatoarele create de hârtie și folie mențin spațiul liber (condensatoarele descompun tensiunea). Acest tip de bucșă se numește bucșă de capacitate sau condensator. Acest lucru este tipic pentru transformatoare la tensiuni HV, EHV, & UHV. La tensiuni medii și sub bucșe de rășină (uscate) sunt o alternativă.
Încărcare robinet changer design
care este scopul unui schimbător de sarcină robinet?
pe măsură ce sarcina crește sau scade, tensiunea la stație fie scade, fie crește. Pentru a menține tensiunea stabilă, numărul de viraje de înfășurare poate fi adăugat sau eliminat (amintiți-vă, adăugarea de viraje secundare crește tensiunea sau invers). Aceasta este funcția unui schimbător de robinet la sarcină-stabilizați tensiunea prin diferite viraje. Înfășurările OLTC rămân în rezervorul principal (în jurul miezului) în timp ce operatorul și accesoriile sale se montează într-un compartiment separat.
ce conține schimbătorul de sarcină?
există sute de volți de diferență de potențial între fiecare robinet din interiorul transformatorului. Deci, atunci când faceți sau rupeți o conexiune la robinet, arcul este manipulat de comutatoarele de vid. Când punte două poziții robinet, diferența de potențial conduce curentul circulant. Autotransformatorul preventiv acționează ca un inductor, limitând graba asociată cu curentul circulant. Acesta este tipul dvs. reactiv OLTC. O altă variantă este OLTC rezistiv.
-
comutatoare de vid (sticle albe) pe LTC -
mecanism de schimbare a robinetului -
autotransformator preventiv reglează curentul în grabă atunci când leagă două poziții de robinet
Design rezervor
Design rezervor este în cazul în care te creativ, pentru a sprijini cerințele de locație și de proiect. Puteți specifica bucșe pe orice parte, instalați sisteme de răcire, reduceți sunetul folosind un panou unic al rezervorului, alegeți conducte de autobuz cu fază izolată – conducte de autobuz segregate sau nesegregate etc.
o altă decizie critică de proiectare este de a alege un transformator cu trei faze 1 sau unul cu 3 faze. Transformatoarele step-up ale generatorului la centralele electrice mari, transformatoarele de la stațiile EHV merg pe trei rute cu 1 fază.
trei transformatoare cu 1 fază au fiecare bancă izolată de cealaltă și, prin urmare, oferă continuitate a serviciului atunci când o bancă eșuează. Un singur transformator cu 3 faze, indiferent dacă este de tip core sau shell, nu va funcționa nici măcar cu o bancă în afara serviciului. Cu toate acestea, acest transformator cu 3 faze este mai ieftin de fabricat, are o amprentă mai mică și funcționează relativ cu o eficiență mai mare.
proiectarea sistemului de răcire
cum este gestionată căldura în interiorul rezervorului?
fluxul curent în înfășurarea cuprului generează căldură. Curentul turbionar & curentul excitant din miez generează căldură. Uleiul mineral extrage această căldură. În mod normal, fluxul natural de convecție al uleiului elimină căldura: uleiul fierbinte se ridică la vârf -> se deplasează la radiatoare -> uleiul se răcește, se așează și se deplasează în rezervorul principal -> uleiul se încălzește din nou și crește (procesul se repetă).
pentru a îmbunătăți răcirea, atașați o bancă de ventilatoare la radiatoare sau schimbătoare de căldură. Pentru a îmbunătăți în continuare, forțați mișcarea uleiului (prin rezervor sau înfășurări) folosind pompe.
deoarece uleiul poate prelua umezeala/oxigenul/resturile, conservarea uleiului sau sistemul de filtrare ajută la prelungirea vieții unui transformator.
care este scopul unui rezervor de conservare?
uleiul se extinde și se contractă cu încărcarea transformatorului. Deoarece rezervorul este sigilat și sub vid, volumul de ulei este controlat prin două metode.
Metoda 1: utilizați un rezervor de conservare. Rezervorul principal se umple complet. Excesul de ulei se varsă în acest rezervor.
Metoda 2: rezervorul principal nu este complet umplut (dar miezul și înfășurările sunt scufundate). O „pătură” de azot gazos umple golul din partea de sus. Pe măsură ce petrolul se extinde, gazul este eliberat. Pe măsură ce se contractă, o sticlă externă de azot reumple gazul.
poate transformatorul să funcționeze dincolo de ratingul plăcuței de identificare?
capacitatea de putere a transformatoarelor este limitată de ratingul termic. Aceasta înseamnă că transformatorul poate fi operat dincolo de valoarea nominală MVA, atâta timp cât temperatura uleiului său superior rămâne în intervalul de creștere a temperaturii de 65 CENTICC peste temperatura ambiantă (a se vedea standardul IEEE C57.12.00-2015). De exemplu, în cazul în care temperatura ambiantă este de 45 CENTICC, transformatorul poate fi împins la o valoare mai mică de 45 CENTICC + 65 CENTICC = 110 CENTICC.
supraîncărcarea prelungită a transformatorului nu este recomandată din cauza saturării miezului său (pierderi mai mari), a pierderii speranței de viață și a deteriorării izolației înfășurării.
transformator înfășurare conexiune
odată ce bobinele sunt în loc, cele trei înfășurări primare și trei înfășurări secundare pot fi legate fie ca o delta sau un wye (sau stea). O astfel de configurare este prezentată mai jos.
deși poate părea că scurtcircuitați prin legarea unui capăt al bobinei la sol neutru (într-o stea) și prin legarea unei bobine la alta (într-o deltă), acest lucru nu este cazul. Aceste conexiuni funcționează din cauza legii lui Lenz.
utilizarea oricărei combinații: delta-star, star-delta, star-star sau delta-delta are un impact imens asupra proiectării sistemului de alimentare. Deci alegerea conexiunii este critică.
Wye-sol Wye-sol transformator avantaje
- oferă economii de izolare, ceea ce duce la economii de costuri pe transformator.
- Faza simplificată adică nu are loc nici o schimbare de fază – simplifică paralelizarea transformatorului.
Wye-ground Wye-ground Transformer dezavantaje
- armonicele (frecvențele nedorite) se propagă prin transformator, provocând potențial interferențe radio.
- curentul secvenței zero curge prin transformator.
- defecțiunile externe de la linie la masă vor declanșa transformatorul (dacă conexiunea neutră permite revenirea curentului de eroare, atunci într-o zonă de protecție diferențială, intrarea curentului nu este aceeași cu ieșirea curentului).
- există posibilitatea de a încărca fazele în mod diferit, ceea ce duce la un sistem de înaltă tensiune dezechilibrat.
avantajele transformatorului Delta Wye-ground
- deoarece înfășurarea delta captează curentul secvenței zero, se poate presupune că releul din amonte al transformatorului delta-wye se ridică doar pentru defecțiuni la sol pe partea înaltă. Acest lucru permite setări de preluare foarte sensibile. În schimb, combinația wye-wye permite trecerea curentului de secvență zero-ceea ce face dificilă evaluarea locației defecțiunii. Pe scurt, protecția releului este îmbunătățită.
Delta Wye-dezavantajele transformatorului la sol
- din cauza schimbării de fază asociate cu aceste transformatoare, trebuie acordată o atenție mai mare proiectării. Capcanele potențiale de eroare apar în timpul paralelizării și cablării CT.
- costul ridicat al izolației care duce la un transformator scump.
detalii suplimentare despre avantajele și dezavantajele diferitelor configurații de înfășurare pot fi găsite în lucrarea General Electric intitulată The Whys of the Wyes.
pentru a capta avantajele fiecărei combinații, un transformator de putere poate fi fabricat cu trei seturi de înfășurare (în loc de doar două), de obicei primar-Wye, secundar-Wye și terțiar-delta.
Delta terțiar și aplicarea sa
într-un transformator Wye-Wye-delta cu trei înfășurări, înfășurarea terțiară delta permite conectarea unui:
- Banca de condensatoare – pentru corectarea factorului de tensiune sau de putere
- reactoare – pentru a preveni bombarea tensiunii (efect Ferranti) pe liniile EHV în condiții de încărcare ușoară.
- transformator de serviciu stație – curent alternativ pentru echipamentele din interiorul stației
- din punctul de vedere al protecției și controlului, captează curentul de secvență zero (defecțiune la sol). Dacă introduceți un CT în această înfășurare terțiară, puteți măsura acest curent. Deoarece această înfășurare Captează și a 3-a armonice, se numește înfășurare Stabilizatoare.
- tertiarele Delta induc un curent într – o singură direcție, indiferent de locul în care apare defecțiunea-partea înaltă sau partea joasă. Astfel, un releu direcțional poate fi polarizat folosind CT-urile delta terțiare.
cum afectează împământarea transformatorului proiectarea sistemului de alimentare
fără a intra în multe detalii, pentru economii de costuri și siguranță, conexiunea stea este conexiunea preferată pentru transmisia de înaltă tensiune. În acest scenariu, punctul comun-neutru, este împământat sau împământat. Făcând acest lucru face ca tensiunea de fază la neutru sau tensiunea de fază la pământ să fie redusă cu un factor de 1/sqrt(3). Nu veți obține această reducere cu o conexiune delta (nefondată).
este logic să folosiți un transformator delta-star lângă stația generatoare unde delta este conectată la bornele generatorului și steaua este conectată la liniile de transmisie de înaltă tensiune. Cu conexiune stea împământată pe partea de înaltă tensiune, înfășurarea transformatorului poate fi izolată pentru tensiuni mai mici (fază-sol). De asemenea, sistemul de transmisie va avea o cerință de izolare mai mică. Acestea oferă economii enorme de costuri în proiectarea și construcția sistemului de transport.
există, totuși, un dezavantaj în împământarea transformatorului neutru. Când o linie sau toate cele trei linii de pe partea stelară scurtcircuitează la sol, neutrul împământat al transformatorului servește ca cale de întoarcere pentru curentul de defecțiune. Acești curenți de defecțiune, atunci când nu sunt curățați în fracțiuni de secundă, pot deteriora grav transformatorul și toate echipamentele conectate la acesta. Curenții de avarie la sol sunt, de asemenea, bogați în al treilea curent armonic. Cea de – a treia armonică de pe linia de transmisie perturbă toate canalele de comunicare (de exemplu, relocarea transportatorului-pilot al liniei electrice) din apropiere.
dar totul nu se pierde cu combinația stea-delta/delta-stea (din cauza împământării neutre). Conexiunea delta oferă o impedanță ridicată la a treia armonică și captează curentul de defecțiune la sol, împiedicând astfel propagarea unei părți în alta.
rezumat
- transformatoare Delta-star: aplicate la stațiile de generare și centrele de încărcare.
- Star-Star-delta transformatoare: aplicate la stațiile de transmisie (765kv, 500kV, 345kv).
- împământarea neutrului oferă curenți de eroare la sol mai mari, însă economiile de costuri realizate prin cerințe de izolare mai mici fac ca împământarea neutră să fie acceptabilă.
