Sprievodca transformátormi vysokého napätia

 

 

Transformátory vysokého napätia sú základnými komponentmi modernej elektrickej infraštruktúry. Zatiaľ čovysokonapäťové transformátorysa primárne používajú na hromadný prenos energie na veľké vzdialenosti{0}}zvýšenie výkonu generátora, aby sa minimalizovali straty vo vedení,{1}}strednapäťové transformátory fungujú v distribučnej sieti a premieňajú elektrickú energiu z jednej úrovne napätia na druhú v strednom rozsahu. To umožňuje bezpečné a efektívne dodávanie energie cez priemyselné, komerčné a energetické systémy. Pochopenie charakteristík, typov a výberových kritérií vysokonapäťových transformátorov je preto nevyhnutné pre inžinierov, manažérov zariadení a odborníkov na obstarávanie, ktorí sa podieľajú na navrhovaní a údržbe elektrických systémov.

 

 

1.1 Definícia

Transformátor stredného napätia je elektrické zariadenie, ktoré premieňa elektrickú energiu medzi úrovňami stredného napätia -zvyčajne vstupným distribučným napätím-a nižším napätím vhodným pre koncové-aplikácie. V praxi [i]pokiaľ ide o transformátor stredného napätia, prijíma energiu pri napätí v rozsahu od približne2,4 kV až 69 kVa zníži ho na úžitkové napätie, ako je 480 V, 208 V alebo iné úrovne požadované záťažou.

Presné hranice napätia sa mierne líšia v závislosti od normy, ktorú konzultujete. Podľa ANSI (American National Standards Institute) dokážu transformátory stredného napätia zvládnuť napätie z2,4 kV až 69 kV. IEEE definuje systémy stredného napätia v Spojených štátoch ako typicky v rozsahu od5 kV až 35 kVpre väčšinu distribučných aplikácií so zariadeniami bežne dimenzovanými na 5 kV alebo 15 kV. V Európe norma EN 50588-1 definuje transformátory stredného výkonu ako transformátory s najvyšším napätím pre zariadenia väčšie ako 1,1 kV, ale nepresahujúce 36 kV.

 

1.2 Úloha v systéme distribúcie energie

Aby ste pochopili, kam sa zmestia transformátory stredného napätia, pomôže vám predstaviť si širšiu hierarchiu distribúcie energie:

Generácia → Prevodovka:Elektrárne vyrábajú elektrinu pri relatívne nízkom napätí, ktoré sa potom zvýši na vysoké alebo mimoriadne{0}}vysoké napätie (115 kV až 765 kV) pre efektívny prenos na veľké-diaľky.

Prevodovka → Distribúcia:V rozvodniach sa vysoké napätie znižuje na stredné napätie (zvyčajne 5 kV až 35 kV) na distribúciu cez primárne napájače.

Distribúcia → Zákazník:Transformátory stredného napätia poskytujú konečnú transformáciu napätia a znižujú distribučné napätie na úroveň využitia (napr. 480 V, 240 V, 120 V) pre koncových zákazníkov.

V mnohých prípadoch sieť dodáva energiu do zariadenia pri strednom napätí a zariadenie vlastní a prevádzkuje svoj vlastný transformátor vysokého napätia na zníženie napätia na nízke napätie. Toto usporiadanie umožňuje zariadeniu využiť nižšie náklady na energiu spojené so službou vysokého napätia a poskytuje majiteľovi väčšiu kontrolu nad kvalitou energie.

1.3 Kľúčové štandardy a súlad

Transformátory stredného napätia sa vyrábajú v súlade s rôznymi priemyselnými normami, najmä podľa IEEE a IEC. V Spojených štátoch spadajú vlastnosti a funkčnosť väčšiny distribučných transformátorovŠtandard IEEE C57.12.00(Štandardné všeobecné požiadavky na kvapalinové-ponorné rozvodné, napájacie a regulačné transformátory). Na špecifické typy transformátorov a aplikácie sa však vzťahuje mnoho ďalších noriem:

• IEEE C57.12.01:Štandardné všeobecné požiadavky na rozvody suchého{0}}typu a výkonové transformátory
• IEEE C57.12.34:Požiadavky na podložkové-montážne, priehradkové{1}}typy, samočinne{2}}chladené, trojfázové-transformátory
• IEEE C57.12.28/29:Integrita krytu namontovaného zariadenia-
• IEC 60076:Medzinárodná štandardná séria pre výkonové transformátory vrátane transformátorov stredného výkonu
• NEMA TP-1:Príručka na určenie energetickej účinnosti pre distribučné transformátory
• DOE 10 CFR časť 431:Normy Ministerstva energetickej účinnosti USA pre distribučné transformátory

Pri inštaláciách v Spojených štátoch je potrebné dodržiavaťNational Electrical Code (NFPA 70)je tiež povinné. V Kanade,Kanadský elektrický kód (CEC)platí.

 

 

 

Nie všetky transformátory stredného napätia sú rovnaké. Výber typu transformátora má zásadný vplyv na náklady, bezpečnosť, požiadavky na inštaláciu a dlhodobú-spoľahlivosť.

 

2.1 Tekutý-Ponorený vs. Suchý-Typ

Toto je najzákladnejší rozdiel medzi transformátormi stredného napätia.

Kompromis-medzi týmito dvoma rodinami je značný:

Atribút	Ponorené do kvapaliny-	Suchý-Typ
Riziko požiaru	Vyššie-vyžaduje požiarnu ochranu pre vnútorné použitie	Nízka-vhodná pre vnútornú inštaláciu
Účinnosť chladenia	Vynikajúce (olej dobre vedie teplo)	Mierne (spolieha sa na cirkuláciu vzduchu)
Údržba	Vyžaduje sa pravidelné testovanie oleja a filtrácia	Nízka údržba
Priemerná dĺžka života	Typicky 30-40 rokov	Typicky 20-30 rokov
Typické aplikácie	Vonkajšie rozvodne, rozvody inžinierskych sietí	Vnútorné inštalácie, komerčné budovy
Počiatočné náklady	Vo všeobecnosti nižšie pre rovnaké hodnotenie	Vo všeobecnosti vyššie pre rovnaké hodnotenie
Environmentálne riziko	Únik oleja môže kontaminovať pôdu	Žiadna kvapalina, žiadne riziko rozliatia

 

2.2 Transformátory rozvodne

2.3 Transformátory-upevnené na podložke

2.4 Transformátory-upevnené na stĺp

2.5 Transformátory zo živice

 

 

 

Fyzická konštrukcia jadra transformátora určuje jeho účinnosť, straty a výkonové charakteristiky.

3.1 Základné materiály

Jadro slúži ako magnetická dráha na prenos energie medzi primárnym a sekundárnym vinutím. Jeho materiálové vlastnosti priamo ovplyvňujú bez{1}}straty bez zaťaženia (straty v jadre), účinnosť a nárast teploty.

Kremíková oceľ s orientáciou na zrno- (GOSS)zostáva najrozšírenejším materiálom jadra pre transformátory vysokého napätia. Ponúka vysokú magnetickú permeabilitu a nízke straty vírivými prúdmi. GOSS je navrhnutý s preferovanou orientáciou zŕn, ktorá vyrovnáva magnetické domény so smerom magnetického toku, čím sa maximalizuje účinnosť.

Amorfné kovové zliatinysa objavili ako alternatíva pre energeticky-účinné distribučné transformátory. Tieto materiály ponúkajú mimoriadne-nízke straty železa{3}}zvyčajne o 70 % až 80 % nižšie ako bežná kremíková oceľ-, no pri vyšších materiálových nákladoch. Sú obzvlášť atraktívne pre transformátory, ktoré dlhodobo pracujú pri nízkom zaťažení.

Nanokryštalické mäkké magnetické zliatinyvykazujú vynikajúce magnetické vlastnosti pri vysokých frekvenciách a používajú sa predovšetkým v elektronických transformátoroch alebo transformátoroch na špeciálne{0}}účely, a nie v konvenčných distribučných jednotkách s frekvenciou 50/60 Hz.

 

 

 

Výber správneho transformátora začína pochopením jeho základných hodnôt.

4.1 Hodnoty napätia

Každý transformátor vysokého napätia má dve kritické hodnoty napätia: primárne napätie (vstupná strana) a sekundárne napätie (výstupná strana). Napríklad transformátor s menovitým napätím 13,8 kV / 480 V prijíma 13,8 kV na primárnej strane a dodáva 480 V na sekundárnej strane.

Transformátory majú tiež základnú úroveň impulzu (BIL), ktorá predstavuje špičkové napätie, ktoré izolácia vydrží počas úderu blesku alebo spínacieho rázu. Pre transformátory stredného napätia sa hodnoty BIL pohybujú od 60 kV do 150 kV alebo vyššie, v závislosti od triedy napätia a aplikácie.

Výkon 4,2 kVA

Menovitý výkon transformátora v kVA (kilovolt-ampér) udáva jeho zdanlivú výkonovú kapacitu,-koľko prúdu dokáže preniesť bez prehriatia. Štandardné troj-fázové transformátory stredného napätia s veľkosťou kVA zahŕňajú:30, 45, 75, 112,5, 150, 225, 300, 500, 750, 1 000, 1 500, 2 000 a 2 500 kVA.

Výber správneho hodnotenia kVA je rozhodujúci. Poddimenzovaný transformátor sa prehreje, zníži životnosť izolácie a môže spôsobiť predčasné zlyhanie. Predimenzovaný transformátor zvyšuje počiatočné náklady a môže pracovať neefektívne pri nízkej záťaži, pretože straty v jadre existujú bez ohľadu na zaťaženie.

4.3 Nárast teploty a triedy izolácie

Transformátory sú uvedené s hodnotením zvýšenia teploty-zvyčajne 80 stupňov , 115 stupňov alebo 150 stupňov -, čo udáva, o koľko stúpne teplota transformátora nad okolitú teplotu pri plnom zaťažení. Transformátor s 80-stupňovým nárastom beží podstatne chladnejšie ako transformátor určený pre 150-stupňový nárast, čo sa môže premietnuť do dlhšej životnosti izolácie a lepšej účinnosti, ale aj vyšších počiatočných nákladov.

Triedy izolácie (trieda A pri 105 stupňoch, trieda B pri 130 stupňoch, trieda F pri 155 stupňoch, trieda H pri 180 stupňoch) definujú maximálnu prevádzkovú teplotu, ktorú môžu izolačné materiály vydržať bez výraznej degradácie.

 

 

 

Spôsob pripojenia vinutí transformátora určuje jeho výkon s nevyváženými záťažami, harmonickými a zemnými poruchami.

5.1 Základné typy pripojenia

Existujú tri základnépripojenie vinutiaschémy:

Hviezdicové (Wye) pripojenie (Y):Jeden koniec každého fázového vinutia je spojený v spoločnom bode (neutrál). Hviezdicové pripojenie poskytuje neutrálny bod, ktorý možno uzemniť.

Delta pripojenie (D):Fázy sú spojené v uzavretej slučke bez neutrálneho bodu. Delta pripojenia sú vo svojej podstate vyvážené a poskytujú cestu pre prúdy s nulovou{1}}sekvenciou.

Kľukaté spojenie (Z):Špecializované pripojenie používané predovšetkým na uzemnenie transformátorov alebo transformátorov s menším výkonom. Kľukaté spojenia sa zvyčajne používajú iba na sekundárnej strane.

 

5.2 Vector Group Notation

Vektorová skupina transformátora popisuje konfiguráciu vinutia a fázový vzťah medzi primárnym a sekundárnym napätím. Zápis má štandardný formát:

Prvé písmeno (veľké) označuje zapojenie primárneho vinutia: D pre trojuholník, Y pre hviezdu, Z pre cik-cak.

Druhé písmeno (malé) označuje pripojenie sekundárneho vinutia.

"n" znamená, že neutrálny bod je vytiahnutý.

Číslo označuje fázový posun v-hodinovom zápise (stupne oneskorenia získate vynásobením 30 stupňov).

5.3 Porovnanie Dyn11 a Yyn0

V distribučných aplikáciách dominujú dve skupiny vektorov:Dyn11aYyn0.

Dyn11má trojuholníkové{0}}pripojené primárne (D) a hviezdicové{1}}zapojené sekundárne s neutrálom (yn) s fázovým posunom 330 stupňov (11 na hodinách). Primárna časť delta poskytuje cirkulačnú cestu pre nulovú{5}}sekvenciu prúdov a zachytáva trojité harmonické (3., 9. atď.), čím bráni ich odrazu späť do napájacej siete. Dyn11 tiež výnimočne dobre zvláda nevyváženú záťaž, vďaka čomu je preferovanou voľbou pre moderné distribučné systémy s-nelineárnymi záťažami, ako sú počítače, LED osvetlenie a frekvenčné meniče.

Yyn0obsahuje hviezdicovo{0}}pripojené primárne (Y) a hviezdicové{1}}pripojené sekundárne s nulovým vodičom (yn) s nulovým fázovým posunom. Primárna hviezda nemá spätnú cestu pre prúdy s nulovou-sekvenciou. V dôsledku toho sa na primárnom napätí môžu objaviť trojité harmonické a nevyvážené záťaže môžu spôsobiť neutrálny posun, čo vedie k nevyváženosti fázového napätia. Yyn0 je vo všeobecnosti obmedzený na aplikácie s minimálnym harmonickým obsahom a vyváženým zaťažením. Existuje ďalšie obmedzenie: v transformátoroch Yyn0 nesmie prúd neutrálneho vedenia prekročiť 25 % menovitého prúdu sekundárneho vinutia, zatiaľ čo Dyn11 zvládne až 75 %.

Stručne povedané, pre väčšinu moderných aplikácií-najmä pre tie, ktoré zahŕňajú ne-lineárne záťaže, dátové centrá, priemyselné závody alebo akékoľvek zariadenia s významným jednofázovým{2}}zaťažením- je Dyn11 vektorovou skupinou voľby.

 

Správne dimenzovanie transformátora je jedným z najdôležitejších rozhodnutí pri návrhu energetického systému. Chyby v tejto fáze môžu viesť k rokom neefektívnosti alebo predčasnému zlyhaniu.

6.1 Postup pri určovaní veľkosti-za{2}}krokom

Krok 1: Vypočítajte celkový výkon záťaže.Zostavte zoznam všetkých záťaží pripojených za transformátorové-motory, osvetlenie, HVAC, kancelárske vybavenie a výrobné stroje.

Krok 2: Použite faktory simultánnosti.Nie všetky záťaže fungujú súčasne na plný výkon. Faktor diverzity (zvyčajne 0,7 až 0,9) zodpovedá za túto skutočnosť.

Krok 3: Zohľadnite štartovacie prúdy motora.Indukčné záťaže, ako sú motory, odoberajú počas spúšťania 3 až 7-násobok normálneho prevádzkového prúdu. Transformátor musí mať dostatočnú kapacitu na zvládnutie týchto nárazových prúdov bez nadmerného poklesu napätia.

Krok 4: Použite bezpečnostnú rezervu.Pridajte 20 % až 30 % dodatočnej kapacity na prispôsobenie sa kolísaniu zaťaženia a budúcemu rozširovaniu.

Krok 5: Vypočítajte kapacitu transformátora.Použite vzorec:

Kapacita transformátora (kVA)=Celkový výkon záťaže (kW) ÷ účinník × bezpečnostná rezerva

Typický účinník sa pohybuje od 0,8 do 0,95 pre väčšinu priemyselných a komerčných záťaží.

Krok 6: Vyberte ďalšiu štandardnú veľkosť.Zaokrúhlite nahor na najbližšie štandardné hodnotenie kVA zo zoznamu v časti 4.2.

 

6.2 Aspekty životného prostredia a aplikácie

Výpočet veľkosti je len začiatok. Váš konečný výber ovplyvní niekoľko ďalších faktorov:

• Prostredie s vysokou teplotou:Pri inštaláciách pri zvýšených teplotách okolia alebo nad 1000 metrov nadmorskej výšky znížte menovitý výkon o 5 % až 20 % z dôvodu zníženej účinnosti chladenia a izolácie.
• Harmonický obsah:Systémy so značným{0}}lineárnym zaťažením (meniče s premenlivou frekvenciou, systémy UPS, LED osvetlenie, počítače) môžu vyžadovať transformátor sK-faktorové hodnoteniezvládnuť harmonické vykurovanie bez zníženia výkonu.
• Inštalačné prostredie:Suché transformátory -sa vo všeobecnosti uprednostňujú pri vnútorných inštaláciách, kde je dôležitá požiarna bezpečnosť. Jednotky-ponorené do kvapaliny sú nákladovo efektívnejšie{3}}pre vonkajšie inštalácie s primeraným priestorom a izoláciou.
• Nárazové zaťaženie:Pre záťaže, ako sú zváračky alebo kompresory, ktoré vyžadujú náhle vysoké požiadavky na prúd, zvýšte kapacitu o 10 % až 30 %.

 

6.3 Normy účinnosti a energie

Energetická účinnosťsa stáva čoraz dôležitejším hľadiskom pri výbere transformátora, ktorý sa riadi prevádzkovými nákladmi a regulačnými požiadavkami.

V Spojených štátoch americkýchMinisterstvo energetiky (DOE)ustanovili povinné normy účinnosti pre distribučné transformátory s účinnosťou od 1. januára 2016 podľa 10 CFR Part 431. Tieto normy, ktoré sa vzťahujú na akýkoľvek distribučný transformátor vyrobený v tento dátum alebo po tomto dátume a predávaný v ktoromkoľvek štáte USA, sú založené na účinnosti meranej pri35% zaťaženie-odrážajúc výskum, ktorý ukazuje, že väčšina distribučných transformátorov pracuje v priemere na približne 35 % menovitej kapacity.

Pre aplikácie vyžadujúce najvyššiu účinnosť,NEMA Premiumtransformátory s účinnosťou ponúkajú približne o 30 % nižšie straty ako požiadavky DOE 2016. Zatiaľ čo počiatočné náklady môžu byť značné, doba návratnosti prostredníctvom znížených strát energie je často atraktívna pre nepretržite zaťažené transformátory.

 

6.4 Impedancia

Impedancia transformátora(vyjadrené v percentách) určuje, nakoľko transformátor obmedzuje poruchový prúd a aký veľký pokles napätia nastáva pri zaťažení. Štandardné distribučné transformátory majú zvyčajne impedanciu v rozsahu od 2 % do 8 %. Vyššia impedancia znižuje poruchový prúd a chráni nadväzujúce zariadenia, ale zvyšuje pokles napätia.

 

 

 

Správna inštalácia je rozhodujúca pre bezpečnosť, výkon a životnosť transformátora. Inštalácia, ktorá nespĺňa požiadavky kódu, môže viesť k prehriatiu, elektrickému nebezpečenstvu, chybám pri kontrole a potenciálnym právnym záväzkom.

7.1 Voľný priestor a pracovný priestor

Národný elektrický kódex (NEC) vyžaduje dostatočný pracovný priestor okolo elektrického zariadenia, ktorý umožňuje pripravenú a bezpečnú prevádzku, údržbu a kontrolu. Kľúčové požiadavky zahŕňajú:

• Minimálna svetlá výška pracovného priestoru:2,0 m (6,5 stôp)
• Minimálna svetlá šírka pracovného priestoru:914 mm (3 stopy)
• Predná vôľa:Minimálne 3 stopy (0,9 m) pred krytmi transformátora na kontrolu a údržbu
• Vzduchová medzera:Typicky 150 až 300 mm (6 až 12 palcov) okolo vetraných povrchov pre suché- transformátory, aby sa umožnilo neobmedzené prúdenie vzduchu

Pre transformátory namontované na podložke-závisia špecifické požiadavky na voľný priestor od inštalácie. NEC nie vždy výslovne predpisuje ľavú, pravú a zadnú vôľu, ale musia sa dodržiavať miestne predpisy a pokyny výrobcu. FM Global napríklad vyžaduje 25 stôp medzi transformátormi naplnenými minerálnym olejom-, hoci táto požiadavka klesá na nulu pre transformátory používajúce menej-horľavé kvapaliny.

7.2 Oddelenie oddelení

Pri vysokonapäťových inštaláciách musia byť oddiely vysokého a nízkeho napätia oddelené oceľovou bariérou, ktorá siaha po celej výške a hĺbke oddielov. Obidve oddelenia musia byť vyrobené z oceľového plechu, ktorý spĺňa požiadavky ANSI.

7.3 Uzemnenie

Správne uzemnenie je nevyhnutné pre bezpečnosť a ochranu zariadenia. Odpor uzemnenia by sa mal zvyčajne udržiavať naMenší alebo rovný 10 ohmom. Neutrál transformátora (ak je prítomný) musí byť správne uzemnený podľa návrhu systému a platných predpisov. Požiadavky na uzemnenie sú podrobne uvedené v článku 250 NEC.

7.4 Požiarna ochrana

V prípade olejových{0}}transformátorov inštalovaných vo vnútri alebo v blízkosti budov sa môžu vyžadovať protipožiarne opatrenia. Tieto môžu zahŕňať:

• Protipožiarne-steny alebo bariéry
• Automatické hasiace systémy
• Zadržiavanie ropy (záchytné nádrže alebo nádrže na zachytávanie{0}}ropy)
• Automatické záplavové systémy pre väčšie inštalácie

Typ kvapaliny použitej v transformátore ovplyvňuje aj požiadavky na požiarnu ochranu. Transformátory naplnené menej-horľavými alebo biologicky odbúrateľnými kvapalinami môžu spĺňať požiadavky na menšie vzdialenosti a zjednodušené protipožiarne opatrenia.

 

 

 

Ochrana vysokonapäťového transformátora si vyžaduje koordinovaný prístup, ktorý rieši vnútorné poruchy aj vonkajšie poruchy systému.

8.1 Nadprúdová ochrana

Požiadavky NEC na nadprúdovú ochranu transformátora závisia od impedancie transformátora. Pre transformátory s impedanciou 6 % alebo menej vyžaduje NEC primárnu aj sekundárnu ochranu. Primárna poistka nesmie prekročiť 300 % primárneho-prúdu plného zaťaženia (FLA) a sekundárne nadprúdové zariadenie pri 480 V nesmie prekročiť 125 % sekundárneho FLA.

8.2 Poistky vs. ističe

Voľba medzi poistkami a ističmi na ochranu transformátora zahŕňa kompromisy:-

V mnohých distribučných sieťach sa používa kombinovaný prístup: poistky na primárnej strane na ochranu proti skratu- v kombinácii s nízkonapäťovým{1}}ističom, ktorý poskytuje ochranu proti preťaženiu.

 

 

 

 

 

Aj ten najspoľahlivejší transformátor vyžaduje pravidelnú údržbu, aby dosiahol svoju plnú životnosť. Dobre{1}}navrhnutý program údržby môže predĺžiť životnosť transformátora z typických 20 – 30 rokov na 40 alebo viac rokov.

9.1 Prediktívna údržba

Prediktívna údržba využíva diagnostické nástroje na identifikáciu potenciálnych problémov skôr, ako povedú k poruche.

• Analýza rozpusteného plynu (DGA):Najvýkonnejší nástroj na hodnotenie stavu olejových-transformátorov. Analýzou plynov rozpustených v izolačnom oleji -vodík, metán, acetylén, etylén- môžu technici odhaliť problémy, ako je prehrievanie, iskrenie a porucha izolácie. Pravidelné DGA poskytuje včasné varovanie pred vznikajúcimi chybami a pomáha uprednostňovať činnosti údržby.
• Infračervená termografia (IR skenovanie):Tepelné zobrazovanie deteguje aktívne body, ktoré poukazujú na uvoľnené spoje, spoje s vysokým{0}}odporom, preťaženie alebo zlyhávanie izolácie. V prípade transformátorov priehradkového -typu môže IR niekedy zistiť abnormálne zahrievanie poškodených kontaktov alebo iné poruchy, ktoré spôsobujú zvýšenie teploty na vonkajších povrchoch.
• Monitorovanie čiastočného vybitia (PD):Čiastočné výboje sú skorými indikátormi zhoršenia izolácie. Monitorovanie PD využíva senzory na detekciu elektrických výbojov vyskytujúcich sa v izolačnom systéme transformátora predtým, ako prerastú do úplných porúch.

9.2 Preventívna údržba

Preventívna údržba sa riadi pevným harmonogramom, ktorý rieši bežné opotrebovanie.

• Pravidelný odber a testovanie oleja:Testy prierazného napätia merajú izolačnú silu oleja; nízky BDV indikuje kontamináciu alebo vlhkosť. Obsah vlhkosti by sa mal merať pomocou Karl Fischerovej titrácie a mal by sa udržiavať v prijateľných medziach.
• Kontrola puzdier:Vizuálna kontrola prasklín, nahromadenia nečistôt a poškodenia. Testy kapacity a tan delta hodnotia stav izolácie priechodiek.
• Údržba prepínača odbočiek:V prípade transformátorov s-prepínačmi odbočiek pri zaťažení (OLTC) je potrebné skontrolovať hladinu oleja, skontrolovať kontakty, či neobsahujú uhlíkové usadeniny a vyčistiť, a ak je znečistený, olej vymeniť.
• Kontrola tesnosti a detekcia netesností:Úniky oleja sa musia okamžite identifikovať a opraviť, aby sa zachovala integrita izolácie a zabránilo sa kontaminácii životného prostredia.

9.3 Frekvencie kontrol

Zatiaľ čo konkrétne frekvencie závisia od kritickosti transformátora a prevádzkového prostredia, všeobecné pokyny zahŕňajú:

• Vizuálne kontroly:Mesačné až štvrťročné so zameraním na hladiny oleja, netesnosti, nezvyčajný hluk a celkový stav
• Infračervená termografia:Ročne alebo častejšie pre kritické transformátory
• Odber vzoriek oleja a DGA:Ročne pre štandardné inštalácie; pol{0}}ročne pre kritické alebo vysoko zaťažené transformátory
• Elektrické testovanie (izolačný odpor, pomer závitov, odpor vinutia):Každých 2 až 5 rokov
• Komplexná generálna oprava:Každých 10 až 15 rokov pre veľké výkonové transformátory

 

 

 

Transformátory stredného napätia slúžia na pozoruhodne rozmanitú škálu aplikácií.

10.1 Priemyselné zariadenia

Vo výrobných závodoch a továrňach dodávajú transformátory stredného napätia energiu veľkým motorom, strojom a zariadeniam, ktoré vyžadujú vyššie úrovne napätia pre optimálny výkon. Priemyselné odvetvia, ako je automobilový priemysel, chemické spracovanie, baníctvo a výroba ocele, zvyčajne prevádzkujú svoje vlastné distribučné systémy vysokého napätia, pričom transformátory znižujú sieťové napätie na distribučné napätie závodu a ďalšie transformátory ďalej znižujú úroveň využitia strojov.

10.2 Obchodné budovy

Kancelárske komplexy, nákupné centrá, nemocnice, hotely a iné komerčné zariadenia sa spoliehajú na transformátory stredného napätia na osvetlenie, HVAC, výťahy a ďalšie dôležité elektrické záťaže. Veľké komerčné budovy často dostávajú primárnu službu na strednom napätí (zvyčajne 13,8 kV alebo 4,16 kV), ktoré sa zníži na 480 V na distribúciu v celej budove, pričom ďalšie nízkonapäťové transformátory slúžia na záťaž 120/208 V.

10.3 Inžinierske rozvodne

Elektrárenské spoločnosti používajú transformátory stredného napätia na zníženie napätia z prenosových vedení na nižšie úrovne vhodné na distribúciu rezidenčným a komerčným zákazníkom. Tieto transformátory-vo vlastníctve siete tvoria chrbticu distribučného systému.

10.4 Systémy obnoviteľnej energie

Solárne a veterné farmy obsahujú transformátory stredného napätia na pripojenie vyrobenej elektriny do siete. Keďže obnoviteľná energia neustále rastie, dopyt po transformátoroch stredného napätia navrhnutých špeciálne pre tieto aplikácie-vrátane konštrukcií, ktoré zvládajú obojsmerný tok energie a veľké kolísanie napätia- výrazne vzrástol.

10.5 Dátové centrá

Dátové centrá patria medzi najnáročnejšie aplikácie pre transformátory vysokého napätia. Vyžadujú extrémne vysokú spoľahlivosť (často redundancia N{1}} alebo 2N), vynikajúcu kvalitu napájania a vysokú účinnosť vďaka nepretržitej prevádzke. Väčšina dátových centier využíva službu vysokého napätia (často 13,8 kV alebo 15 kV) zníženú na 480 V, pričom sekundárne transformátory napájajú systémy UPS a jednotky na rozvod energie.

10.6 Zdravotnícke zariadenia

Nemocnice a zdravotnícke zariadenia používajú transformátory stredného napätia na napájanie viacerých nízkonapäťových{0}}rozvádzačov, pričom samostatné transformátory slúžia kritickým vetvám, vetvám ochrany života a normálnym napájacím vetvám, aby sa zabezpečilo, že základné systémy zostanú funkčné aj v prípade akéhokoľvek zlyhania.

 

 

 

Práca s transformátormi vysokého napätia si vyžaduje prísne dodržiavanie bezpečnostných protokolov. Tieto zariadenia nesú vysoké napätie a predstavujú významné elektrické nebezpečenstvo:

• Len kvalifikovaný personálby mal manipulovať alebo pracovať na transformátoroch vysokého napätia.
• Vždy zbavte energie-transformátor a pred priblížením overte nulové napätie.
• Uzemnite transformátorpo de{0}}vybití energie a pred vykonaním akejkoľvek práce.
• Dodržiavajte primerané približovacie vzdialenostina základe úrovne napätia.
• Používajte vhodné osobné ochranné prostriedky (OOP)dimenzovaný na dostupný poruchový prúd.
• Dodržujte postupy uzamknutia/označenia (LOTO).ako to vyžadujú predpisy OSHA.

 

 

 

Celkové náklady na vlastníctvo transformátora stredného napätia ďaleko presahujú počiatočnú obstarávaciu cenu.

Počiatočné obstarávacie nákladysa výrazne líšia podľa typu: suché transformátory{0}}typu sú zvyčajne drahšie ako jednotky ponorené do kvapaliny-s rovnakým hodnotením, zatiaľ čo jednotky s prémiovou{2}}výkonnosťou majú vyššiu cenu ako štandardné-účinné modely.

Náklady na inštaláciuzahŕňajú prípravu miesta, betónovú podložku alebo základ, elektrické pripojenia, uzemnenie, protipožiarnu ochranu (ak sa vyžaduje) a úvahy o voľnom priestore pre budúci prístup.

Energetické stratypredstavujú najvýznamnejšie priebežné prevádzkové náklady. Žiadne-straty záťaže (straty jadra) sú prítomné 24 hodín denne, 365 dní v roku, bez ohľadu na záťaž. Straty záťaže (straty medi) sa menia s druhou mocninou záťažového prúdu. V prípade transformátora, ktorý pracuje nepretržite pri miernom zaťažení, môžu straty energie počas 30-ročnej životnosti ďaleko presiahnuť pôvodnú nákupnú cenu. Investícia do výkonnejšieho transformátora s nižšími stratami často prináša atraktívne finančné výnosy.

Náklady na údržbuzávisí od typu transformátora (kvapalné{0}}ponorené vyžaduje pravidelné testovanie oleja, suché-typ vyžaduje menej), miesta inštalácie a kritickosti prevádzky.

Náklady na likvidáciu alebo recykláciu-na konci{1}}životnostimôže byť podstatný pre transformátory{0}}ponorné v oleji, najmä tie, ktoré obsahujú kontaminovaný olej alebo polychlórované bifenyly (PCB) v starších jednotkách.

 

 

 

Transformátory vysokého napätia sú trvalou technológiou-starou viac ako storočie, ktorá sa však neustále vyvíja, aby spĺňala nové požiadavky na účinnosť, spoľahlivosť a ekologický výkon. Sú prepojením medzi vysokonapäťovou prenosovou sieťou-a nízkonapäťovými-systémami, ktoré napájajú náš svet.

Výber, inštalácia a údržba týchto transformátorov je multidisciplinárna záležitosť, ktorá si vyžaduje pochopenie elektrických princípov, bezpečnostných predpisov, mechanických hľadísk a ekonomických kompromisov. Dobre zvolený, správne nainštalovaný a starostlivo udržiavaný transformátor stredného napätia poskytne desaťročia spoľahlivej služby. Poddimenzovaná, nesprávne použitá alebo zanedbaná jednotka sa môže stať trvalým zdrojom problémov, ktoré zvyšujú náklady na energiu, narúšajú prevádzku a vytvárajú bezpečnostné riziká.

Či už navrhujete nové zariadenie, nahrádzate starnúce zariadenie alebo sa jednoducho snažíte lepšie pochopiť transformátory vo vašom existujúcom systéme, princípy uvedené v tejto príručke poskytujú rámec pre správne rozhodnutia. Venujte pozornosť detailom-menovitému napätiu, skupine vektorov, triede izolácie, vôli, plánu údržby-a váš transformátor stredného napätia sa vám odmení tichou, efektívnou a{3}}dlhodobou službou.