Transformatory sieci dystrybucyjne obsługujące sieci grid i spot

Ulokowane w skarbcach
Transformatory sieciowe, które są transformatorami dystrybucyjnymi obsługującymi sieć i punkty sieci, to duże jednostki trójfazowe.

Zgodnie z ANSI C57.12.40 - 1982, jednostki sieciowe są zwykle kategoryzowane jako typu skarbczy lub typu metra:

• Transformatory typu skarbczy: odpowiednie do okazjonalnej pracy pod wodą.

• Transformatory typu metra: odpowiednie do częstej lub ciągłej pracy pod wodą.

Transformatory sieciowe są również stosowane w budynkach, zazwyczaj w piwnicy. W takich przypadkach można wykorzystać transformatory typu skarbczy, pod warunkiem, że pomieszczenie jest prawidłowo skonstruowane i zabezpieczone na ten cel. Przedsiębiorstwa energetyczne mogą również wybrać jednostki suchego typu oraz jednostki z mniej łatwopalnymi olejami izolacyjnymi.

Charakterystyka techniczna

Transformator sieciowy wyposażony jest w przełącznik trójfazowy strony pierwotnej, który jest w stanie otworzyć, zamknąć lub spiąć strumień pierwotny do ziemi. Jego standardowe napięcia drugiej strony to 216Y/125 V i 480Y/277 V. Tabela 1 poniżej zawiera standardowe specyfikacje.

Transformatory o mocy nominalnej 1000 kVA lub mniej mają impedancję 5%; dla tych o mocy nominalnej przekraczającej 1000 kVA, standardowa impedancja wynosi 7%.
Stosunek reaktancyjności do oporu (X/R) zazwyczaj mieści się w zakresie od 3 do 12. Transformatory o niższej impedancji (np. 4%) mają mniejsze spadki napięcia i wyższe prądy uszkodzeń po stronie wtórnej. (Wyższe prądy uszkodzeń po stronie wtórnej są korzystne do usuwania uszkodzeń w sieci.) Niższa impedancja ma jednak swoją cenę – powoduje wyższe prądy cyrkulacyjne i gorsze rozłożenie obciążeń między transformatorami.

Transformatory o mocy nominalnej 1000 kVA lub mniej mają impedancję 5%; dla tych o mocy nominalnej przekraczającej 1000 kVA, standardowa impedancja wynosi 7%. Stosunek reaktancyjności do oporu (X/R) zazwyczaj mieści się w zakresie od 3 do 12. Transformatory o niższej impedancji (np. 4%) mają mniejsze spadki napięcia i wyższe prądy uszkodzeń po stronie wtórnej. (Wyższe prądy uszkodzeń po stronie wtórnej są korzystne do usuwania uszkodzeń w sieci.) Niższa impedancja ma jednak swoją cenę – powoduje wyższe prądy cyrkulacyjne i gorsze rozłożenie obciążeń między transformatorami.

Połączenia uziemienia
Większość transformatorów sieciowych jest podłączona w układzie delta-zużyta gwiazda. Blokując prąd sekwencyjny zerowy, to połączenie utrzymuje prąd uziemiający na przewodach pierwotnych na niskim poziomie. W konsekwencji, można zastosować bardzo czuły relé przeciwuszkodzeniowy na przerywaczu obwodu stacji. Blokowanie prądu sekwencyjnego zerowego zmniejsza również prąd na neutralnych przewodach kabla i osłonach kabla, w tym harmoniczne sekwencyjne zerowe, głównie trzecią harmoniczną. W przypadku uszkodzenia fazy do ziemi po stronie pierwotnej, przerywacz obwodu trypuje, ale transformatory sieciowe będą kontynuować podawanie prądu do uszkodzenia, dopóki wszystkie chroniaki sieci nie zadziałają (a niektóre mogą działać nieprawidłowo). W tym momencie, transformatory sieciowe podają prąd do obwodu pierwotnego jako obwód nieuziemiony.
W obwodzie nieuziemionym, pojedyncze uszkodzenie fazy do ziemi powoduje przesunięcie punktu neutralnego, co zwiększa napięcie faza-neutralna niefaultowych faz do poziomu napięcia faza-faza. Obciążenia niesieciowe podłączone faza-neutralna będą narażone na to przepięcie. Niektóre sieci stosują metodę połączenia zużyta gwiazda-zużyta gwiazda.

To połączenie jest bardziej odpowiednie dla kombinowanych obwodów. W przypadku uszkodzenia fazy do ziemi po stronie pierwotnej, przerywacz obwodu trypuje. Dla prądu zwrotnego do obwodu pierwotnego przez sieć, połączenie gwiazda-gwiazda nadal zapewnia punkt odniesienia uziemienia, co zmniejsza prawdopodobieństwo przepięcia. Połączenie zużyta gwiazda-zużyta gwiazda również zmniejsza prawdopodobieństwo ferrorezonansu, gdy transformator podlega przełączaniu jednopunktowemu.
Większość transformatorów sieciowych to transformatory rdzeniowe, z konstrukcją rdzenia trójnogą (trójfazową, trójkołumną) lub pięcionogą (trójfazową, pięciokołumną). Trójnogi rdzeń, czy to rdzeń składany, czy nawinięty, jest odpowiedni do połączenia delta-zużyta gwiazda (ale nie do połączenia zużyta gwiazda-zużyta gwiazda ze względu na problemy ogrzewania zbiornika). Transformator z pięcionogim rdzeniem jest odpowiedni dla obu wymienionych powyżej typów połączeń.