Kluczowe zagadnienia w specyfikacji transformatora

Jako specjalista odpowiedzialny za opracowywanie specyfikacji technicznych dla transformatorów energetycznych rozpoznaję, że definiowanie tych specyfikacji jest kluczowym krokiem zapewniającym niezawodność, wydajność sprzętu oraz zgodność z międzynarodowymi standardami, takimi jak IEC 60076. Kompleksowa specyfikacja musi jasno zdefiniować wszystkie parametry, aby uniknąć nieefektywności operacyjnej, różnic technicznych i potencjalnych awarii. Poniżej, z mojej profesjonalnej perspektywy, przedstawiam podstawowe zagadnienia w formułowaniu specyfikacji i wyborze kluczowych parametrów.

I. Określenie Mocy Nominale i Poziomów Napięcia

Dokładne zdefiniowanie mocy nominale i poziomów napięcia jest fundamentem w tworzeniu specyfikacji. Musimy ustalić odpowiednią moc nominalną (w MVA lub kVA) na podstawie rzeczywistych wymagań, aby zapewnić, że transformator będzie mógł przenosić oczekiwane obciążenie bez nadmiernych strat lub przegrzewania. Jednocześnie dokładnie zdefiniujemy poziomy napięcia pierwotnego i wtórnego, aby odpowiadały potrzebom systemu, oraz określmy scenariusz zastosowania transformatora (przesył, dystrybucja czy przemysł), aby upewnić się, że napięcie nominalne jest zgodne z projektem systemu.

II. Kontrola Izolacji i Właściwości Dielektrycznych

Poziom izolacji i wytrzymałość dielektryczna bezpośrednio wpływają na zdolność transformatora do znoszenia przepięć, przełączonych impulsów i uderzeń piorunowych. Stosujemy ścisłe projektowanie koordynacji izolacji zgodnie z najwyższym napięciem sprzętu (Um) i podstawowym poziomem izolacji (BIL), aby zapewnić bezpieczne działanie w oczekiwanych warunkach sieci. W doborze materiałów i ustawianiu parametrów, racjonalnie wybieramy materiały izolacyjne i określamy wytrzymałość dielektryczną, aby zapobiec awariom izolacji i przedłużyć żywotność sprzętu.

III. Ustalenie Metod Chłodzenia i Limitów Wzrostu Temperatury

Określenie metod chłodzenia i limitów wzrostu temperatury jest niezbędne do zapewnienia bezpiecznej pracy transformatora. Wspólne metody chłodzenia to ONAN, ONAF, OFAF i OFWF. Wybieramy odpowiednią metodę chłodzenia transformatora na podstawie obciążenia i warunków środowiskowych, a także określamy odpowiednie limity wzrostu temperatury.

IV. Zapewnienie Wytrzymałości na Przepięcia Krótkotrwałe i Wytrzymałości Mechanicznej

Wytrzymałość na przepięcia krótkotrwałe i wytrzymałość mechaniczna decydują o niezawodności transformatora podczas uszkodzeń elektrycznych. Dokładnie ustawiamy impedancję przepięcia krótkotrwałego, aby regulować prądy uszkodzeniowe i utrzymać stabilność systemu, jednocześnie zapewniając, że cewki i rdzeń transformatora są konstrukcyjnie wystarczająco wytrzymałe, aby wytrzymać wysokie stresy mechaniczne podczas uszkodzeń, unikając uszkodzeń strukturalnych i funkcjonalnych.

V. Ustalenie Parametrów Wydajności i Strat

Wydajność i straty są kluczowymi czynnikami w wyborze transformatora. Kompleksowo obejmujemy straty bezobciążeniowe, straty obciążeniowe i ogólną wydajność przy różnych warunkach obciążenia w specyfikacji. Biorąc pod uwagę ciągłą pracę transformatora, optymalizujemy parametry, aby zmniejszyć straty energetyczne, osiągnąć kontrolę kosztów cyklu życia i zrównoważyć początkowe inwestycje z efektywnością energetyczną.

VI. Projektowanie Regulacji Napięcia i Układów Tapsowania

Aby umożliwić transformatorowi adaptację do fluktuacji sieci, dokładnie określamy regulację napięcia i układy tapsowania. Definiujemy użycie tap-changerów pod obciążeniem (OLTC) lub bez obciążenia (DETC), oraz szczegółowo opisujemy liczbę stopni tapsowania, zakres regulacji napięcia i typ tap-changerów, aby zapewnić stabilność napięcia.

VII. Dostosowanie do Warunków Środowiskowych i Lokalizacyjnych

Podczas tworzenia specyfikacji starannie rozważamy warunki środowiskowe i lokalizacyjne, takie jak wysokość instalacji, temperatura, wilgotność, poziom zanieczyszczeń i aktywność sejsmiczna – czynniki, które bezpośrednio wpływają na projekt i działanie transformatora. Dla ekstremalnych zastosowań dodajemy specjalne wymagania projektowe, takie jak dostosowanie izolacji do wysokich wysokości, materiały odporne na korozję lub ulepszone systemy chłodzenia.

VIII. Standaryzacja Informacji na Tabliczce Nazewnictwa i Obsługi & Konserwacji

Specyfikacje muszą zawierać szczegółowe informacje na tabliczce nazewnictwa, obejmujące typ transformatora, moc nominalną, parametry napięcia, symbole połączeń, metodę chłodzenia, klasę izolacji, impedancję oraz dane producenta, aby wspomóc identyfikację, obsługę i konserwację sprzętu. Ponadto, klarujemy procedury transportu i montażu (w tym ograniczenia dotyczące wagi, ustawienia podnoszenia i wymagania dotyczące przechowywania), a także wytyczne dotyczące profilaktycznej konserwacji, analizy oleju i okresowych kontroli, aby zapewnić długoterminową niezawodność.

IX. Wybór Napięcia Systemowego i Mocy Nominale Zgodnie z IEC 60076

Wybór napięcia systemowego i mocy nominale jest centralnym elementem tworzenia specyfikacji. To bezpośrednio wpływa na zdolność transformatora do obsługi obciążeń, fluktuacji napięcia i efektywności/niezawodności w sieci, co wymaga ścisłego przestrzegania IEC 60076.

(I) Wybór Poziomów Napięcia

Łącząc napięcie systemowe i wymagania dotyczące działania sieci, wybieramy napięcie nominalne transformatora (Ur) zgodnie z IEC 60076-1, aby dopasować najwyższe napięcie systemu, zapewniając koordynację izolacji i wytrzymałość dielektryczną. Określamy najwyższe napięcie dla sprzętu (Um), aby zapewnić, że system izolacji jest odpowiedni i zapobiegać przebiciu dielektrycznemu; definiujemy napięcie nominalne każdej cewki, odnosząc się do preferowanych wartości standardowych, aby zwiększyć kompatybilność ze sprzętem sieciowym; oraz wybieramy stosunek napięć, aby spełnić potrzeby transformacji napięcia systemowego (np. 132/11 kV dla konwersji napięcia przesył/dystrybucja). Dodatkowo, zgodnie z IEC 60076-3, bierzemy pod uwagę wpływ napięcia systemowego na koordynację izolacji, konfigurując bardziej solidną izolację dla transformatorów działających przy wyższych napięciach, aby wytrzymać przepięcia piorunowe i przełączane.

(II) Wybór Mocy Nominale

Zgodnie z IEC 60076, moc nominalna transformatora (Sr, w MVA lub kVA) jest określana poprzez integrację wymagań systemowych, warunków obciążenia i efektywności. Klarujemy rozkład mocy nominalnej (oba zwitki dwuzwitecznego transformatora mają tę samą moc, podczas gdy wielozwiteczne transformatory mogą mieć różne mocy dla każdego zwitka); bierzemy pod uwagę cykle obciążenia (normalne, nagłe i krótkotrwałe przeciążenia); oraz korelujemy metody chłodzenia z mocą nominalną (np. różne mocy dla chłodzenia ONAN i ONAF), aby zapewnić bezpieczne działanie w określonych limitach wzrostu temperatury.

(III) Czynniki Wpływające na Dobór Parametrów

Konfiguracja i stabilność sieci, wzrost i rozwój obciążeń, potrzeby regulacji napięcia i tapsowania, oraz uwagi dotyczące przepięć krótkotrwałych wpływają na dobór poziomów napięcia i mocy. Upewniamy się, że transformator jest dostosowany do napięcia systemowego i zdolności wytrzymywania przepięć krótkotrwałych; rezerwujemy pojemność dla wzrostu obciążeń, aby uniknąć przeciążeń; konfigurujemy tap-changer'y, jeśli jest to potrzebne, aby utrzymać stabilność napięcia; oraz racjonalnie wybieramy impedancję przepięcia krótkotrwałego, aby ograniczyć prądy uszkodzeniowe i zapewnić stabilność napięcia, zgodnie z wymaganiami IEC 60076-5 dotyczącymi zdolności wytrzymywania przepięć krótkotrwałych.