Rozdíl mezi elektrickým transformátorem a distribučním transformátorem

Hlavní rozdíly

Transformátory vysokého napětí se používají v síti vysokého napětí pro zvýšení a snížení napětí (s úrovněmi napětí jako 400 kV, 200 kV, 110 kV, 66 kV, 33 kV). Jejich nominální výkon je obvykle nad 200 MVA. Naopak distribuční transformátory se používají v síti nízkého napětí jako prostředek ke spojení koncových uživatelů (s úrovněmi napětí jako 11 kV, 6,6 kV, 3,3 kV, 440 V, 230 V). Jejich nominální výkon bývá obvykle méně než 200 MVA.

Velikost transformátoru / úroveň izolace

Transformátory vysokého napětí se používají pro přenos energie v scénářích s těžkým zatížením a s napětím vyšším než 33 kV, s efektivitou 100 %. Ve srovnání s distribučními transformátory jsou větší a používají se v elektrárnách a přepážkových stanicích, mají vysokou úroveň izolace. Distribuční transformátory se používají k distribuci elektrické energie za nízkého napětí, s napětím nižším než 33 kV pro průmyslové aplikace a 440 V - 220 V pro domácí použití. Pohybují se v relativně nízké efektivitě od 50 - 70 %. Jsou malé, snadno instalovatelné, mají nízké magnetické ztráty a nevždy fungují na plném zatížení.

Železné ztráty a měděné ztráty

Transformátory vysokého napětí se používají v síti přenosu a nejsou přímo spojeny s spotřebiteli, takže fluktuace zatížení jsou minimální. Provozují se na plném zatížení po celých 24 hodin denně, takže měděné a železné ztráty probíhají po celý den a jejich specifická hmotnost (tj. hmotnost železa/hmotnost mědi) je velmi nízká. Průměrné zatížení je blízké nebo na plném zatížení a jsou navrženy tak, aby dosahovaly maximální efektivity za podmínek plného zatížení. Protože jsou nezávislé na čase, stačí k výpočtu efektivity pouze výpočet na základě výkonu.

Distribuční transformátory se používají v distribuční síti a jsou přímo spojeny s spotřebiteli, takže fluktuace zatížení jsou výrazné. Nejsou vždy na plném zatížení. Železné ztráty probíhají po celých 24 hodin denně a měděné ztráty se vyskytují podle cyklu zatížení. Jejich specifická hmotnost (tj. hmotnost železa/hmotnost mědi) je relativně vysoká. Průměrné zatížení je přibližně 75 % plného zatížení a jsou navrženy tak, aby dosahovaly maximální efektivity při 75 % plného zatížení. Protože jsou závislé na čase, je definována efektivita po celý den pro výpočet efektivity.

Transformátory vysokého napětí slouží jako zvýšovací zařízení v přenosu energie. To pomáhá minimalizovat I²R ztráty pro specifický tok energie. Tyto transformátory jsou navrženy tak, aby maximalizovaly využití jádra. Provádějí operace blízko kolena B-H křivky (trochu nad hodnotou kolena), což výrazně snižuje hmotnost jádra. Samozřejmě, pro transformátory vysokého napětí se železné a měděné ztráty vyrovnají v bodě maximálního zatížení, tedy v bodě, kde je dosažena maximální efektivita s rovnocennými ztrátami.

Distribuční transformátory však nemohou být navrženy stejným způsobem. Proto se stává klíčovým faktorem v jejich návrhu efektivita po celý den. Toto závisí na typickém cyklu zatížení, který mají poskytnout. Návrh jádra musí zohlednit jak vrcholové zatížení, tak efektivitu po celý den, dosahující rovnováhy mezi těmito dvěma aspekty. Transformátory vysokého napětí obvykle fungují na plném zatížení, takže jejich návrh zaměřuje na minimalizaci měděných ztrát. Naopak distribuční transformátory jsou vždy online a převážně fungují za podmínek nižšího než plného zatížení. Proto jsou navrženy tak, aby minimalizovaly ztráty jádra.

Transformátory vysokého napětí fungují jako zvýšovací zařízení v přenosu energie, umožňují minimalizovat I²R ztráty pro specifický tok energie. Jsou navrženy tak, aby optimalizovaly využití jádra a prováděly operace blízko kolena B-H křivky (trochu nad hodnotou kolena), což výrazně snižuje hmotnost jádra. V bodě maximálního zatížení tyto transformátory samozřejmě ukazují rovnováhu mezi železnými a měděnými ztrátami, což odpovídá bodu maximální efektivity, kde jsou obě druhy ztrát rovnocenné.
Distribuční transformátory, naopak, nemohou být navrženy stejným způsobem. Proto je klíčovým faktorem v jejich návrhu efektivita po celý den. Toto závisí na typickém cyklu zatížení, který mají poskytnout. Návrh jádra musí efektivně zohlednit jak požadavky na vrcholové zatížení, tak efektivitu po celý den, dosahující rovnováhy mezi těmito dvěma aspekty. Transformátory vysokého napětí obvykle fungují na plném zatížení, takže jejich návrh se zaměřuje na minimalizaci měděných ztrát. Na druhou stranu distribuční transformátory jsou nepřetržitě v provozu a převážně fungují za podmínek nižšího než plného zatížení. Jako výsledek se jejich návrh zaměřuje na minimalizaci ztrát jádra.