Różnica między transformatorem mocy a transformatorem dystrybucyjnym

Główne różnice

Transformatory mocy są stosowane w sieciach przesyłowych wysokiego napięcia do operacji podnoszenia i obniżania napięcia (z poziomami napięcia takimi jak 400 kV, 200 kV, 110 kV, 66 kV, 33 kV). Ich nominalna moc jest zazwyczaj powyżej 200 MVA. W przeciwieństwie do nich, transformatory dystrybucyjne są wykorzystywane w sieciach dystrybucyjnych niskiego napięcia jako środek łączenia końcowych użytkowników (z poziomami napięcia takimi jak 11 kV, 6.6 kV, 3.3 kV, 440 V, 230 V). Ich nominalna moc jest zwykle poniżej 200 MVA.

Wielkość transformatora / Poziom izolacji

Transformatory mocy są używane do przesyłania energii elektrycznej w scenariuszach o dużym obciążeniu z napięciem wyższym niż 33 kV, charakteryzując się wydajnością 100%. W porównaniu z transformatorami dystrybucyjnymi, są większe i są stosowane w elektrowniach i stacjach przesyłowych, mając wysoki poziom izolacji.
Transformatory dystrybucyjne są używane do dystrybucji energii elektrycznej przy niskich napięciach, z napięciem poniżej 33 kV dla zastosowań przemysłowych i 440 V - 220 V dla użytku domowego. Działają z relatywnie niską wydajnością, która mieści się w zakresie 50 - 70%. Są małe, łatwe w montażu, mają niskie straty magnetyczne i nie działają zawsze na pełnym obciążeniu.

Straty żelazowe i miedziane

Transformatory mocy są używane w sieciach przesyłowych i nie są bezpośrednio połączone z konsumentami, więc fluktuacje obciążenia są minimalne. Działają na pełnym obciążeniu przez 24 godziny na dobę, więc straty miedziane i żelazowe występują przez cały dzień, a ich specyficzny ciężar (czyli ciężar żelaza/ciężar miedzi) jest bardzo niski. Średnie obciążenie jest bliskie lub na pełnym obciążeniu, a są zaprojektowane do osiągnięcia maksymalnej wydajności w warunkach pełnego obciążenia. Ponieważ są niezależne od czasu, obliczenie wydajności wyłącznie na podstawie mocy jest wystarczające.

Transformatory dystrybucyjne są używane w sieciach dystrybucyjnych i są bezpośrednio połączone z konsumentami, więc fluktuacje obciążenia są znaczne. Nie działają zawsze na pełnym obciążeniu. Straty żelazowe występują przez 24 godziny na dobę, a straty miedziane zależą od cyklu obciążenia. Ich specyficzny ciężar (czyli ciężar żelaza/ciężar miedzi) jest względnie wysoki. Średnie obciążenie wynosi około 75% pełnego obciążenia, a są zaprojektowane do osiągnięcia maksymalnej wydajności przy 75% pełnego obciążenia. Ponieważ są zależne od czasu, definiuje się wydajność całodobową do obliczenia wydajności.

Transformatory mocy służą jako urządzenia podnoszące napięcie w przesyłaniu energii. To pomaga zminimalizować straty I²r dla określonego przepływu mocy. Te transformatory są zaprojektowane do maksymalnego wykorzystania rdzenia. Działają blisko punktu kolana krzywej B-H (trochę powyżej wartości punktu kolana), co znacznie zmniejsza masę rdzenia.Naturalnie, dla transformatorów mocy, straty żelazowe i miedziane są równe przy maksymalnym obciążeniu, czyli w punkcie, w którym osiągana jest maksymalna wydajność przy równych stratach.

Transformatory dystrybucyjne, jednak, nie mogą być zaprojektowane w ten sam sposób. Zatem wydajność całodobowa staje się kluczowym rozważaniem podczas ich projektowania. To zależy od typowego cyklu obciążenia, który mają obsługiwać. Projekt rdzenia musi uwzględniać zarówno maksymalne obciążenie, jak i wydajność całodobową, znajdując równowagę między tymi dwoma aspektami.Transformatory mocy zazwyczaj działają na pełnym obciążeniu, więc są zaprojektowane do zminimalizowania strat miedzianych. Natomiast, transformatory dystrybucyjne są zawsze włączone i najczęściej działają w warunkach mniejszych niż pełne obciążenie. Dlatego są zaprojektowane do zminimalizowania strat rdzeniowych.

Transformatory mocy funkcjonują jako urządzenia podnoszące napięcie w przesyłaniu energii, umożliwiające zminimalizowanie strat I²r dla określonego przepływu mocy. Są zaprojektowane do optymalizacji wykorzystania rdzenia i działają blisko punktu kolana krzywej B-H (trochę powyżej wartości punktu kolana), co znacznie zmniejsza masę rdzenia.
Przy maksymalnym obciążeniu, te transformatory naturalnie wykazują równowagę między stratami żelazowymi i miedzianymi, co odpowiada punktowi maksymalnej wydajności, gdzie oba rodzaje strat są równe.

Transformatory dystrybucyjne, z drugiej strony, nie mogą być zaprojektowane w ten sam sposób. Dlatego wydajność całodobowa jest kluczowym czynnikiem w ich procesie projektowania. Jest to uzależnione od typowego cyklu obciążenia, który mają obsługiwać. Projekt rdzenia musi efektywnie uwzględniać zarówno wymagania dotyczące maksymalnego obciążenia, jak i wydajność całodobową, znajdując subtelną równowagę między tymi dwoma aspektami.
Transformatory mocy zazwyczaj działają na pełnym obciążeniu, więc ich projekt koncentruje się na zminimalizowaniu strat miedzianych. Z drugiej strony, transformatory dystrybucyjne są ciągle w użyciu i głównie działają w warunkach mniejszych niż pełne obciążenie. W rezultacie, ich projekt podkreśla zminimalizowanie strat rdzeniowych.