Útmutató a középfeszültségű transzformátorokhoz

 

 

A középfeszültségű transzformátorok a modern elektromos infrastruktúra alapvető elemei. Mígnagyfeszültségű transzformátorokelsősorban tömeges energiaátvitelre használják nagy távolságokon-a generátor teljesítményének növelése a vezetékes veszteségek minimalizálása érdekében-a középfeszültségű transzformátorok az elosztóhálózaton belül működnek, és az elektromos energiát egyik feszültségszintről a másikra alakítják át közepes tartományon belül. Ez lehetővé teszi a biztonságos és hatékony áramellátást az ipari, kereskedelmi és közműrendszereken keresztül. A középfeszültségű transzformátorok jellemzőinek, típusainak és kiválasztási kritériumainak megértése ezért elengedhetetlen az elektromos rendszerek tervezésében és karbantartásában részt vevő mérnökök, létesítményvezetők és beszerzési szakemberek számára.

 

 

1.1 Meghatározás

A középfeszültségű transzformátor olyan elektromos eszköz, amely átalakítja az elektromos energiát a közepes feszültségszintek -jellemzően a bejövő elosztó feszültség- és a végfelhasználásra alkalmas{2}}alacsonyabb feszültségek között. Gyakorlatilag a középfeszültségű transzformátor körülbelül tartományban lévő feszültségen kap áramot2,4 kV-tól 69 kV-igés lecsökkenti a használati feszültségre, például 480 V-ra, 208 V-ra vagy a terhelés által megkívánt egyéb szintekre.

A pontos feszültséghatárok kissé eltérnek attól függően, hogy melyik szabványt használja. Az ANSI (American National Standards Institute) szerint a középfeszültségű transzformátorok képesek kezelni a feszültséget2,4 kV 69 kV-ig. Az IEEE az Egyesült Államokban a középfeszültségű rendszereket jellemzően től ​​kezdve határozza meg5 kV és 35 kV közötta legtöbb elosztási alkalmazáshoz, általában 5 kV vagy 15 kV névleges feszültséggel. Európában az EN 50588-1 szabvány a közepes teljesítményű transzformátorokat úgy határozza meg, mint amelyek a legmagasabb feszültséggel rendelkeznek az 1,1 kV-nál nagyobb, de nem haladja meg a 36 kV-ot.

 

1.2 Szerep az áramelosztó rendszerben

A középfeszültségű transzformátorok elhelyezkedésének megértéséhez segít a tágabb áramelosztási hierarchiában:

Generáció → Sebességváltó:Az erőművek viszonylag alacsony feszültséggel termelnek villamos energiát, amelyet aztán magas vagy extra{0}}feszültségre (115 kV-tól 765 kV-ig) emelnek a hatékony, nagy távolságú-átvitel érdekében.

Sebességváltó → Elosztás:Az alállomásokon a nagyfeszültséget középfeszültségre (általában 5 kV-tól 35 kV-ig) csökkentik, hogy elosztsák a primer betáplálókon keresztül.

Forgalmazás → Ügyfél:A középfeszültségű transzformátorok biztosítják a végső feszültségtranszformációt, csökkentve az elosztófeszültséget a kihasználtsági szintre (pl. 480 V, 240 V, 120 V) a végfelhasználó ügyfelek számára.

Sok esetben egy közszolgáltató középfeszültséggel látja el az áramot egy létesítménybe, és a létesítmény saját középfeszültségű transzformátorral rendelkezik és azt üzemelteti, hogy alacsony feszültségre lépjen. Ez az elrendezés lehetővé teszi a létesítmény számára, hogy kihasználja a középfeszültségű szolgáltatáshoz kapcsolódó alacsonyabb energiaköltségeket, és nagyobb ellenőrzést biztosít a tulajdonos számára az energiaminőség felett.

1.3 Főbb szabványok és megfelelőség

A középfeszültségű transzformátorokat számos iparági szabvány szerint gyártják, leginkább az IEEE és az IEC szabványai szerint. Az Egyesült Államokban a legtöbb elosztó transzformátor jellemzői és funkcionalitása alá esnekIEEE C57.12.00 szabvány(A folyékony{0}}merített elosztó-, táp- és szabályozótranszformátorokra vonatkozó szabványos általános követelmények). Azonban sok más szabvány is vonatkozik bizonyos transzformátortípusokra és alkalmazásokra:

• IEEE C57.12.01:Száraz{0}}típusú elosztó és teljesítménytranszformátorok szabványos általános követelményei
• IEEE C57.12.34:Követelmények a pad-szerelt, rekeszes-típusú, ön-hűtéses, három-fázisú elosztó transzformátorokhoz
• IEEE C57.12.28/29:Pad{0}}Rögzített berendezésház integritása
• IEC 60076:Nemzetközi szabványsorozat teljesítménytranszformátorokhoz, beleértve a közepes teljesítményű transzformátorokat is
• NEMA TP-1:Útmutató az elosztó transzformátorok energiahatékonyságának meghatározásához
• DOE 10 CFR 431. rész:Amerikai Egyesült Államok Energiahatékonysági szabványai az elosztó transzformátorokra

Az Egyesült Államokban történő telepítések esetén aNemzeti elektromos kód (NFPA 70)is kötelező. Kanadában aKanadai elektromos kód (CEC)vonatkozik.

 

 

 

Nem minden középfeszültségű transzformátor egyforma. A transzformátor típusának megválasztása jelentős hatással van a költségekre, a biztonságra, a telepítési követelményekre és a hosszú távú megbízhatóságra.

 

2.1 Folyékony-Bárt vs. száraz-típus

Ez a legalapvetőbb különbség a középfeszültségű transzformátorok között.

A két család közötti kompromisszumok- jelentősek:

Attribútum	Folyékony-merítve	Száraz-Típus
Tűzveszély	Magasabb-tűzvédelmet igényel beltéri használatra	Alacsony-beltéri telepítésre alkalmas
Hűtési hatékonyság	Kiváló (az olaj jól vezeti a hőt)	Mérsékelt (a levegő keringésétől függ)
Karbantartás	Rendszeres olajvizsgálat és szűrés szükséges	Alacsony karbantartás
Várható élettartam	30-40 év jellemző	20-30 év jellemző
Tipikus alkalmazások	Kültéri alállomások, közműelosztás	Beltéri beépítések, kereskedelmi épületek
Kezdeti költség	Általában alacsonyabb ugyanazon besorolás mellett	Általában magasabb ugyanazon értékelés mellett
Környezeti kockázat	Az olajszivárgás szennyezheti a talajt	Nincs folyadék, nincs kiömlés veszélye

 

2.2 Alállomási transzformátorok

2.3 Pad{1}}Rögzített transzformátorok

2.4 Pólusra szerelt transzformátorok

2.5 Öntött gyanta transzformátorok

 

 

 

A transzformátor magjának fizikai felépítése határozza meg annak hatékonyságát, veszteségeit és teljesítményjellemzőit.

3.1 Alapanyagok

A mag mágneses útként szolgál az energiaátvitelhez a primer és a szekunder tekercs között. Anyagtulajdonságai közvetlenül befolyásolják a terhelés nélküli-veszteségeket (magveszteségeket), a hatékonyságot és a hőmérséklet-emelkedést.

Szemcse{0}}orientált szilíciumacél (GOSS)továbbra is a középfeszültségű transzformátorok legszélesebb körben használt maganyaga. Magas mágneses permeabilitással és alacsony örvényáram-veszteséggel rendelkezik. A GOSS-t előnyben részesített szemcse-orientációval tervezték, amely összehangolja a mágneses tartományokat a mágneses fluxus irányával, maximalizálva a hatékonyságot.

Amorf fémötvözetekenergiahatékony elosztó transzformátorok alternatívájaként jelentek meg{0}. Ezek az anyagok rendkívül-alacsony vasveszteséget-jellemzően 70-80%-kal alacsonyabbak, mint a hagyományos szilíciumacél,-de magasabb anyagköltséggel. Különösen vonzóak azoknál a transzformátoroknál, amelyek hosszabb ideig alacsony terhelésen működnek.

Nanokristályos lágy mágneses ötvözetekkiváló mágneses tulajdonságokat mutatnak magas frekvenciákon, és elsősorban elektronikus vagy speciális{0}}transzformátorokban használják a hagyományos 50/60 Hz-es elosztóegységek helyett.

 

 

 

A megfelelő transzformátor kiválasztása az alapvető teljesítmények megértésével kezdődik.

4.1 Névleges feszültség

Minden középfeszültségű transzformátornak két kritikus feszültsége van: primer feszültség (bemeneti oldal) és szekunder feszültség (kimeneti oldal). Például egy 13,8 kV / 480 V névleges transzformátor 13,8 kV-ot vesz a primer oldalon és 480 V-ot a szekunder oldalon.

A transzformátoroknak van alapimpulzusszintje (BIL), amely azt a csúcsfeszültséget jelenti, amelyet a szigetelés villámcsapás vagy kapcsolási túlfeszültség esetén képes ellenállni. A középfeszültségű transzformátorok esetében a BIL-besorolás 60 kV és 150 kV között vagy magasabb, a feszültségosztálytól és az alkalmazástól függően.

4,2 kVA névleges teljesítmény

A transzformátor kVA (kilovolt-amper) besorolása azt jelzi, hogy a transzformátor látszólagos teljesítménye -mekkora áramot képes továbbítani túlmelegedés nélkül. A szabványos három-fázisú középfeszültségű transzformátor kVA méretei a következők:30, 45, 75, 112,5, 150, 225, 300, 500, 750, 1000, 1500, 2000 és 2500 kVA.

A megfelelő kVA besorolás kiválasztása kritikus. Az alulméretezett transzformátor túlmelegszik, csökkenti a szigetelés élettartamát és potenciálisan idő előtti meghibásodást okozhat. A túlméretezett transzformátor megnöveli a kezdeti költséget, és alacsony terhelés mellett nem hatékonyan működhet, mivel a magveszteségek terheléstől függetlenül fennállnak.

4.3 Hőmérséklet-emelkedés és szigetelési osztályok

A transzformátorok hőmérséklet-emelkedési besorolása -jellemzően 80 fok, 115 fok vagy 150 fok, -ami azt jelzi, hogy a transzformátor hőmérséklete mennyivel emelkedik a környezeti hőmérséklet fölé teljes terhelés mellett. A 80 fokos emelkedésű transzformátor lényegesen hűvösebben működik, mint a 150 fokos emelkedésre tervezett transzformátor, ami hosszabb szigetelési élettartamot és jobb hatásfokot jelenthet, de magasabb kezdeti költséget is jelenthet.

A szigetelési osztályok (A osztály 105 fokon, B osztály 130 fokon, F osztály 155 fokon, H osztály 180 fokon) azt a maximális üzemi hőmérsékletet határozzák meg, amelyet a szigetelőanyagok jelentős károsodás nélkül elviselnek.

 

 

 

A transzformátor tekercseinek csatlakoztatási módja meghatározza a teljesítményét kiegyensúlyozatlan terhelések, harmonikusok és földzárlatok esetén.

5.1 Alapvető csatlakozási típusok

Három alapvetőtekercses csatlakozássémák:

Csillag (Wye) csatlakozás (Y):Mindegyik fázistekercs egyik vége egy közös ponton (a nullaponton) össze van kötve. A csillagcsatlakozás semleges pontot biztosít, amely földelhető.

Delta csatlakozás (D):A fázisok zárt hurokba vannak kötve, nullapont nélkül. A delta kapcsolatok eredendően kiegyensúlyozottak, és utat biztosítanak a nulla{1}}sorrendű áramokhoz.

Cikcakk csatlakozás (Z):Speciális csatlakozás, amelyet elsősorban transzformátorok vagy kisebb teljesítményű transzformátorok földelésére használnak. Cikcakk csatlakozásokat jellemzően csak a másodlagos oldalon alkalmaznak.

 

5.2 Vektorcsoport jelölése

A transzformátor vektorcsoportja leírja a tekercselés konfigurációját, valamint a primer és szekunder feszültségek közötti fázisviszonyt. A jelölés szabványos formátumot követ:

Az első betű (nagybetű) az elsődleges tekercs csatlakozását jelöli: D a delta, Y a csillag, Z a cikkcakk.

A második betű (kisbetű) a szekunder tekercs csatlakozását jelzi.

Az "n" azt jelzi, hogy a semleges pont ki van hozva.

A szám a fáziseltolódást jelzi óra{0}}óra jelölésben (szorozzuk meg 30 fokkal, hogy megkapjuk a késés mértékét).

5.3 A Dyn11 és az Yyn0 összehasonlítása

Két vektorcsoport dominál az elosztási alkalmazásokban:Dyn11ésYyn0.

Dyn11delta-kapcsolt elsődleges (D) és csillag-másodlagos, nullával (yn) csatlakoztatott, 330 fokos fáziseltolással (órajel 11). A delta primer keringési útvonalat biztosít a nulla-sorrendű áramok számára, és bezárja a hármas harmonikusokat (3., 9. stb.), megakadályozva, hogy visszaverődjenek a táphálózatba. A Dyn11 emellett kivételesen jól kezeli a kiegyensúlyozatlan terheléseket is, így a nemlineáris terhelésű modern elosztórendszerek számára előnyben részesített választás, mint például a számítógépek, a LED-világítás és a frekvenciaváltók.

Yyn0csillag-kapcsolt elsődleges (Y) és csillag-csatlakozott szekunder nullaponttal (yn), nulla fáziseltolással. A csillag elsődlegesnek nincs visszatérési útvonala a nulla-sorrendű áramokhoz. Következésképpen a primer feszültségen hármas felharmonikusok jelenhetnek meg, és a kiegyensúlyozatlan terhelések nulla eltolódást okozhatnak, ami fázisfeszültség kiegyensúlyozatlansághoz vezethet. Az Yyn0 általában minimális harmonikus tartalommal és kiegyensúlyozott terhelésű alkalmazásokra korlátozódik. Van egy további megkötés: az Yyn0 transzformátorokban a semleges vezeték árama nem haladhatja meg a szekunder tekercs névleges áramának 25%-át, míg a Dyn11 akár 75%-ot is képes kezelni.

Röviden, a legtöbb modern alkalmazáshoz-különösen a nem-lineáris terhelésekhez, adatközpontokhoz, ipari üzemekhez vagy bármely jelentős egyfázisú-terhelésű létesítményhez-Dyn11 a választott vektorcsoport.

 

A transzformátor megfelelő méretezése az egyik legfontosabb döntés az energiarendszer tervezésében. Az ebben a szakaszban elkövetett hibák évekig tartó eredménytelenséghez vagy idő előtti kudarcokhoz vezethetnek.

6.1 Lépésenkénti--méretezési eljárás

1. lépés: Számítsa ki a teljes terhelési teljesítményt.Készítsen leltárt a transzformátor{0}}motorok, a világítás, a HVAC, az irodai berendezések és a gyártógépek után csatlakoztatott összes terhelésről.

2. lépés: Alkalmazza az egyidejűségi tényezőket.Nem minden terhelés működik egyszerre teljes kapacitással. Egy diverzitási tényező (általában 0,7-0,9) magyarázza ezt a valóságot.

3. lépés: Vegye figyelembe a motor indítóáramát.Az induktív terhelések, például a motorok, indításkor a normál üzemi áram 3-7-szeresét veszik fel. A transzformátornak elegendő kapacitással kell rendelkeznie ahhoz, hogy túlzott feszültségesés nélkül kezelje ezeket a bekapcsolási áramokat.

4. lépés: alkalmazzon biztonsági ráhagyást.Adjon hozzá 20–30%-kal több kapacitást a terhelésingadozások és a jövőbeni bővítések kezelésére.

5. lépés: Számítsa ki a transzformátor kapacitását.Használja a képletet:

Transzformátorkapacitás (kVA)=Teljes terhelési teljesítmény (kW) ÷ teljesítménytényező × biztonsági ráhagyás

A legtöbb ipari és kereskedelmi terhelésre jellemző teljesítménytényezők 0,8 és 0,95 között vannak.

6. lépés: Válassza ki a következő szabványos méretet.Felfelé kerekítve a legközelebbi szabványos kVA-értékre a 4.2. szakaszban található listából.

 

6.2 Környezeti és alkalmazási szempontok

A méretszámítás csak a kezdet. Számos egyéb tényező is befolyásolja a végső választást:

• Magas hőmérsékletű környezet:Magas környezeti hőmérsékletű vagy 1000 méteres magasság feletti telepítéseknél a csökkentett hűtési és szigetelési hatékonyság miatt 5-20%-kal csökkentse a névleges kapacitást.
• Harmonikus tartalom:A jelentős nem{0}}lineáris terhelésű rendszerek (változófrekvenciás meghajtók, UPS-rendszerek, LED-es világítás, számítógépek) esetén szükség lehet egy transzformátorraK-tényezőbesorolása harmonikus fűtés leértékelés nélküli kezelésére.
• Telepítési környezet:A száraz{0}}transzformátorokat általában előnyben részesítik beltéri telepítéseknél, ahol a tűzbiztonság aggodalomra ad okot. A folyadékba-merített egységek költséghatékonyabbak- a megfelelő hellyel és elszigeteléssel rendelkező kültéri telepítéseknél.
• Sokkoló terhelések:Az olyan terheléseknél, mint a hegesztőgépek vagy kompresszorok, amelyek hirtelen, nagy áramigényt támasztanak, növelje a kapacitást 10-30%-kal.

 

6.3 Hatékonysági és energiaszabványok

Energiahatékonyságegyre fontosabb szempont lett a transzformátorok kiválasztásánál, mind az üzemeltetési költségek, mind a szabályozási követelmények miatt.

Az Egyesült Államokban aDepartment of Energy (DOE)Az elosztótranszformátorok kötelező hatékonysági szabványait 2016. január 1-jétől hatályos, a 10 CFR Part 431 értelmében. Ezek a szabványok, amelyek az ezen a napon vagy azt követően gyártott és az Egyesült Államok bármely államában értékesített elosztó transzformátorokra vonatkoznak, a következő időpontban mért hatékonyságon alapulnak.35%-os terhelés-ez a kutatás azt mutatja, hogy a legtöbb elosztótranszformátor átlagosan a névleges kapacitás körülbelül 35%-án működik.

A legnagyobb hatékonyságot igénylő alkalmazásokhoz,NEMA Premiuma hatásfok transzformátorok körülbelül 30%-kal alacsonyabb veszteséget kínálnak, mint a DOE 2016 követelményei. Bár a kezdeti költségprémium jelentős lehet, a megtérülési idő a csökkentett energiaveszteség révén gyakran vonzó a folyamatosan terhelt transzformátorok számára.

 

6.4 Impedancia

Transzformátor impedancia(százalékban kifejezve) meghatározza, hogy a transzformátor mennyivel korlátozza a hibaáramot és mekkora feszültségesés következik be terhelés alatt. A szabványos elosztó transzformátorok impedanciája általában 2% és 8% között van. A nagyobb impedancia csökkenti a hibaáramot és védi a lefelé irányuló berendezéseket, de növeli a feszültségesést.

 

 

 

A megfelelő telepítés kritikus a transzformátor biztonsága, teljesítménye és hosszú élettartama szempontjából. A kódkövetelményeknek nem megfelelő telepítés túlmelegedéshez, elektromos veszélyekhez, ellenőrzési hibákhoz és lehetséges jogi felelősséghez vezethet.

7.1 Szabadság és munkatér

A National Electrical Code (NEC) megfelelő munkaterületet ír elő az elektromos berendezések körül, hogy lehetővé tegye a kész és biztonságos működést, karbantartást és ellenőrzést. A legfontosabb követelmények a következők:

• Minimális szabad munkatér magasság:2,0 m (6,5 láb)
• Minimális szabad munkaterület szélesség:914 mm (3 láb)
• Első hézag:Minimum 3 láb (0,9 m) a transzformátor burkolata előtt ellenőrzés és karbantartás céljából
• Szellőzési távolság:Jellemzően 150-300 mm (6-12 hüvelyk) a szellőző felületek körül száraz-típusú transzformátorok esetén az akadálytalan légáramlás érdekében

A pad -szerelt transzformátorok esetében a speciális hézagkövetelmények a telepítéstől függenek. Az NEC nem mindig írja elő egyértelműen a bal, jobb és hátsó távolságokat, de be kell tartani a helyi előírásokat és a gyártó utasításait. Az FM Global például 25 láb távolságot ír elő az ásványolajjal{4}}töltött transzformátorok között, bár ez a követelmény nullára csökken a kevesebb-gyúlékony folyadékot használó transzformátorok esetében.

7.2 A rekeszek szétválasztása

Középfeszültségű berendezéseknél a közép- és kisfeszültségű tereket acél korláttal kell elválasztani, amely a rekeszek teljes magasságában és mélységében meghosszabbodik. Mindkét rekesznek az ANSI követelményeinek megfelelő acéllemezből kell készülnie.

7.3 Földelés

A megfelelő földelés elengedhetetlen a biztonság és a berendezés védelme érdekében. A földelési ellenállást általában értéken kell tartani10 ohm vagy annál kisebb. A transzformátor nullapontját (ha van) megfelelően földelni kell a rendszer kialakításának és a vonatkozó előírásoknak megfelelően. A földelési követelményeket az NEC 250. cikke részletezi.

7.4 Tűzvédelem

Beltérben vagy épületek közelében elhelyezett olajjal töltött transzformátorok esetén tűzvédelmi intézkedésekre lehet szükség. Ezek a következők lehetnek:

• Tűz{0}}falak vagy sorompók
• Automatikus tűzoltó rendszerek
• Olaj visszaszorítása (a kiömlést gátló medencék vagy{0}}olajtartályok)
• Automatikus vízelvezető rendszerek nagyobb telepítésekhez

A transzformátorban használt folyadék típusa is befolyásolja a tűzvédelmi követelményeket. A kevésbé-gyúlékony vagy biológiailag lebomló folyadékokkal töltött transzformátorok csökkentett távolságra és egyszerűsített tűzvédelmi intézkedésekre jogosultak.

 

 

 

A középfeszültségű transzformátor védelme összehangolt megközelítést igényel, amely egyaránt kezeli a belső hibákat és a külső rendszerzavarokat.

8.1 Túláramvédelem

A transzformátor túláramvédelemre vonatkozó NEC követelményei a transzformátor impedanciájától függenek. A 6% vagy annál kisebb impedanciájú transzformátorok esetében az NEC elsődleges és szekunder védelmet is igényel. Az elsődleges biztosíték nem haladhatja meg az elsődleges teljes -terhelési áram (FLA) 300%-át, a másodlagos túláramvédő eszköz pedig 480 V-on nem haladhatja meg a másodlagos FLA 125%-át.

8.2 Biztosítékok vs. megszakítók

A transzformátor védelmére szolgáló biztosítékok és megszakítók közötti választás kompromisszumokkal jár:{0}}

Sok elosztó hálózatban kombinált megközelítést alkalmaznak: az elsődleges oldalon lévő biztosítékok a rövidzárlat elleni védelem érdekében, és egy kisfeszültségű főmegszakítóval kombinálva, amely túlterhelés elleni védelmet biztosít.

 

 

 

 

 

Még a legmegbízhatóbb transzformátor is rendszeres karbantartást igényel teljes élettartamának eléréséhez. Egy jól-megtervezett karbantartási program meghosszabbíthatja a transzformátor élettartamát az átlagos 20–30 évről 40 évre vagy még tovább.

9.1 Prediktív karbantartás

A prediktív karbantartás diagnosztikai eszközöket használ a lehetséges problémák azonosítására, mielőtt azok meghibásodáshoz vezetnének.

• Oldott gáz elemzése (DGA):A leghatékonyabb eszköz az olajos{0}}transzformátorok állapotának felmérésére. A szigetelőolajban oldott gázok elemzésével -hidrogén, metán, acetilén, etilén-, a technikusok észlelhetik az olyan problémákat, mint a túlmelegedés, az ívképződés és a szigetelés meghibásodása. A rendszeres DGA korai figyelmeztetést biztosít a kialakuló hibákra, és segít a karbantartási tevékenységek prioritásainak meghatározásában.
• Infravörös termográfia (IR szkennelés):A hőképalkotás felismeri azokat a hotspotokat, amelyek laza csatlakozásokat, nagy{0}}ellenállású kötéseket, túlterhelést vagy szigetelési hibákat jeleznek. A rekesz-típusú transzformátorok esetében az infravörös időnként észlelheti a leromlott érintkezők rendellenes felmelegedését vagy egyéb olyan meghibásodásokat, amelyek a külső felületeken hőmérséklet-emelkedést okoznak.
• Részleges kisülés (PD) figyelése:A részleges kisülések a szigetelés romlásának korai jelei. A PD felügyelet érzékelőket használ a transzformátor szigetelési rendszerében fellépő elektromos kisülések észlelésére, mielőtt azok teljes meghibásodásig terjednének.

9.2 Megelőző karbantartás

A megelőző karbantartás rögzített ütemezést követ a normál kopás és elhasználódás kezelése érdekében.

• Rendszeres olajmintavétel és -vizsgálat:Az áttörési feszültség tesztek mérik az olaj szigetelő erejét; Az alacsony BDV szennyeződést vagy nedvességet jelez. A nedvességtartalmat Karl Fischer-titrálással kell mérni, és az elfogadható határokon belül kell tartani.
• Persely ellenőrzése:Szemrevételezéses ellenőrzés repedések, szennyeződés felhalmozódása és sérülések szempontjából. A kapacitás és a tan delta tesztek értékelik a perselyszigetelés állapotát.
• A csapváltó karbantartása:A bekapcsolt{0}}teherfokozatkapcsolóval (OLTC) rendelkező transzformátorok esetében ellenőrizni kell az olajszintet, ellenőrizni kell az érintkezőket szénlerakódások szempontjából, meg kell tisztítani, és szennyeződés esetén az olajat ki kell cserélni.
• Tömörségellenőrzés és szivárgásfelismerés:Az olajszivárgást azonnal azonosítani és ki kell javítani a szigetelés integritásának megőrzése és a környezetszennyezés megelőzése érdekében.

9.3 Ellenőrzési gyakoriságok

Míg az egyes frekvenciák a transzformátor kritikusságától és a működési környezettől függenek, az általános irányelvek a következők:

• Szemrevételezéses ellenőrzések:Havonta vagy negyedévente, az olajszintekre, a szivárgásokra, a szokatlan zajokra és az általános állapotra összpontosítva
• Infravörös termográfia:Évente, vagy a kritikus transzformátorok esetében gyakrabban
• Olajmintavétel és DGA:Évente szabványos telepítéseknél; félévente{0}}a kritikus vagy nagy terhelésű transzformátorok számára
• Elektromos vizsgálat (szigetelési ellenállás, fordulatszám, tekercsellenállás):2-5 évente
• Átfogó felújítás:10-15 évente a nagy teljesítményű transzformátorok esetében

 

 

 

A középfeszültségű transzformátorok rendkívül sokrétű alkalmazási kört szolgálnak.

10.1 Ipari létesítmények

Gyártóüzemekben és gyárakban a középfeszültségű transzformátorok olyan nagy motorokat, gépeket és berendezéseket látnak el árammal, amelyeknek magasabb feszültségszintre van szükségük az optimális teljesítmény érdekében. Az olyan iparágak, mint az autóipar, a vegyipari feldolgozóipar, a bányászat és az acélgyártás, jellemzően saját középfeszültségű elosztórendszert üzemeltetnek, ahol a transzformátorok a közüzemi feszültséget az üzemi elosztófeszültségre, a további transzformátorok pedig tovább csökkentik a gépkihasználtsági szintre.

10.2 Kereskedelmi épületek

Az irodakomplexumok, bevásárlóközpontok, kórházak, szállodák és más kereskedelmi létesítmények középfeszültségű transzformátorokra támaszkodnak a világításhoz, a HVAC-hoz, a liftekhez és más alapvető elektromos terhelésekhez. A nagy kereskedelmi épületek az elsődleges szolgáltatást gyakran középfeszültségen (általában 13,8 kV vagy 4,16 kV) kapják, 480 V-ra csökkentve az egész épületen belüli elosztáshoz, további kisfeszültségű transzformátorokkal, amelyek 120/208 V terhelést szolgálnak ki.

10.3 Közüzemi alállomások

Az elektromos közművek középfeszültségű transzformátorokkal csökkentik a feszültséget a távvezetékekről a lakossági és kereskedelmi fogyasztók számára történő elosztásra alkalmas alacsonyabb szintre. Ezek a közüzemi{1}}transzformátorok alkotják az elosztórendszer gerincét.

10.4 Megújuló energiarendszerek

A nap- és szélerőművek középfeszültségű transzformátorokat tartalmaznak, amelyek a megtermelt villamos energiát a hálózathoz kötik. Ahogy a megújuló energiaforrások folyamatosan növekszenek, a kifejezetten ezekhez az alkalmazásokhoz tervezett középfeszültségű transzformátorok iránti kereslet, -beleértve a kétirányú áramáramlást és a nagy feszültségingadozásokat is kezelő szerkezeteket{2}}, jelentősen megnőtt.

10.5 Adatközpontok

Az adatközpontok a középfeszültségű transzformátorok legigényesebb alkalmazásai közé tartoznak. Rendkívül nagy megbízhatóságot (gyakran N+1 vagy 2N redundanciát), kiváló energiaminőséget és a folyamatos működés miatt nagy hatékonyságot igényelnek. A legtöbb adatközpont 480 V-ra csökkentett középfeszültségű (gyakran 13,8 kV vagy 15 kV) szolgáltatást használ, szekunder transzformátorokkal, amelyek táplálják az UPS rendszereket és az áramelosztó egységeket.

10.6 Egészségügyi létesítmények

A kórházak és egészségügyi intézmények középfeszültségű transzformátorokat használnak több alacsony feszültségű{0}} kapcsolótábla táplálására, külön transzformátorokkal pedig a kritikus ágakat, az életbiztonsági ágakat és a normál tápágakat szolgálják ki, hogy az alapvető rendszerek minden meghibásodás esetén is működőképesek maradjanak.

 

 

 

A középfeszültségű transzformátorokkal való munkavégzés megköveteli a biztonsági protokollok szigorú betartását. Ezek az eszközök nagy feszültséget hordoznak, és jelentős elektromos veszélyt jelentenek:

• Csak szakképzett személyzetközépfeszültségű transzformátorokat kell kezelnie vagy azokon kell dolgoznia.
• Mindig feszültségmentesítse-a transzformátort, és közeledés előtt ellenőrizze a nulla feszültséget.
• Földelje le a transzformátortfeszültségmentesítés{0}}után és bármilyen munka elvégzése előtt.
• Tartsa be a megfelelő megközelítési távolságokatfeszültségszint alapján.
• Használjon megfelelő egyéni védőfelszerelést (PPE)az elérhető hibaáramhoz mérve.
• Kövesse a LOTO (lockout/tagout) eljárásokataz OSHA előírásai szerint.

 

 

 

A középfeszültségű transzformátor teljes birtoklási költsége messze meghaladja a kezdeti vételárat.

Kezdeti beszerzési költségtípusonként jelentősen eltér: a száraz-típusú transzformátorok általában többe kerülnek előre, mint az azonos besorolású folyékony-bemerült egységek, míg a prémium-hatékonysági egységek magasabb árat képviselnek, mint a szabványos-hatékonysági modellek.

Telepítési költségekmagában foglalja a helyszín előkészítését, a beton alátétet vagy alapot, az elektromos csatlakozásokat, a földelést, a tűzvédelmet (ha szükséges) és a jövőbeli hozzáféréshez szükséges távolsági megfontolásokat.

Energiaveszteségeka legjelentősebb folyamatos működési költséget jelentik. Nincsenek-terhelési veszteségek (alapveszteségek) a nap 24 órájában, az év 365 napján, a terheléstől függetlenül. A terhelési veszteségek (rézveszteségek) a terhelési áram négyzetével változnak. Egy közepes terhelés mellett folyamatosan működő transzformátor esetében a 30 -éves élettartam feletti energiaveszteség messze meghaladhatja a kezdeti vételárat. A nagyobb hatásfokú, alacsonyabb veszteségű transzformátorba való befektetés gyakran vonzó pénzügyi megtérülést eredményez.

Fenntartási költségekfügg a transzformátor típusától (folyékony-bemerítés rendszeres olajtesztet igényel, száraz{1}}típus kevesebbet), a telepítés helyétől és a műveletek kritikusságától függ.

Élettartam{0}}vége-ártalmatlanítási vagy újrahasznosítási költségekjelentős lehet az olajba merülő{0}}transzformátorok esetében, különösen azoknál, amelyek szennyezett olajat vagy poliklórozott bifenileket (PCB-ket) tartalmaznak a régebbi egységekben.

 

 

 

A középfeszültségű transzformátorok tartós technológia,{0}}több mint egy évszázada, de folyamatosan fejlődnek, hogy megfeleljenek a hatékonyság, a megbízhatóság és a környezeti teljesítmény iránti új igényeknek. Ezek jelentik a kapcsolatot a nagy-feszültségű átviteli hálózat és a világunkat tápláló alacsony-feszültségű rendszerek között.

Ezeknek a transzformátoroknak a kiválasztása, telepítése és karbantartása multidiszciplináris feladat, amely megköveteli az elektromos elvek, a biztonsági előírások, a mechanikai megfontolások és a gazdasági kompromisszumok megértését{0}}. Egy jól-megválasztott, megfelelően telepített és gondosan karbantartott középfeszültségű transzformátor több évtizedes megbízható szolgáltatást nyújt. Az alulméretezett, helytelenül alkalmazott vagy elhanyagolt egység tartós problémaforrássá válhat, ami megnöveli az energiaköltségeket, megzavarhatja a működést és biztonsági kockázatokat okozhat.

Akár új létesítményt tervez, akár elöregedett berendezéseket cserél, vagy egyszerűen csak a meglévő rendszerében lévő transzformátorok jobb megértésére törekszik, az ebben az útmutatóban felvázolt elvek keretet adnak a megalapozott döntések meghozatalához. Ügyeljen a részletekre-a névleges feszültségre, a vektorcsoportra, a szigetelési osztályra, a hézagokra, a karbantartási ütemtervre-, és középfeszültségű transzformátora csendes, hatékony, hosszú távú{3}}szolgáltatással jutalmazza meg.