انتخاب ترانسفورماتورهای توزیع برای تامین برق به شبکه‌های کم ولتاژ

ویژگی‌های داده‌های ترانسفورماتورهای توزیع توسط نیازهای شبکه تعیین می‌شوند. توان مؤثر تعیین شده باید در عامل توان cosφ ضرب شود تا توان اسمی Srt به دست آید. در شبکه‌های توزیع، مقدار uk = 6٪ معمولاً ترجیح داده می‌شود.

انتخاب ترانسفورماتورهای توزیع برای تأمین انرژی به شبکه‌های ولتاژ پایین 

زیان‌های ترانسفورماتور شامل زیان‌های بدون بار و زیان‌های کوتاه مدار هستند. زیان‌های بدون بار از معکوس شدن مداوم مغناطیس در هسته فولادی ناشی می‌شوند و اساساً ثابت باقی می‌مانند و مستقل از بار هستند. زیان‌های کوتاه مدار شامل زیان‌های اهمی در پیچک‌ها و زیان‌های ناشی از میدان‌های لکه‌ای هستند و متناسب با مربع سطح بار هستند.

زیان‌های ترانسفورماتور شامل زیان‌های بدون بار و زیان‌های کوتاه مدار هستند. زیان‌های بدون بار از معکوس شدن مداوم مغناطیس در هسته فولادی ناشی می‌شوند. این زیان‌ها اساساً ثابت هستند و تأثیر بار را نمی‌پذیرند.

از طرف دیگر، زیان‌های کوتاه مدار شامل زیان‌های اهمی در پیچک‌ها و زیان‌های ناشی از میدان‌های لکه‌ای هستند. آن‌ها متناسب با مربع سطح بار هستند.

در این مقاله فنی، معیارهای کلیدی برای انتخاب ترانسفورماتورهای توزیع در محدوده توان 50 - 2500 kVA برای تأمین انرژی به شبکه‌های ولتاژ پایین مورد بحث قرار خواهد گرفت.

1. الزامات ایمنی عملیاتی

• آزمون‌های معمولی: این آزمون‌ها شامل مواردی مانند زیان‌ها، ولتاژ کوتاه مدار \(u_{k}\) و آزمون‌های ولتاژ هستند.

• آزمون‌های نوع: این شامل آزمون‌هایی مانند آزمون‌های گرمایشی و آزمون‌های ولتاژ پرش است.

• آزمون‌های ویژه: این شامل آزمون‌هایی مانند آزمون‌های مقاومت در برابر کوتاه مدار و آزمون‌های صداست.

2. شرایط الکتریکی

• ولتاژ کوتاه مدار: به مقادیر و ویژگی‌های خاص آن توجه کنید.

• نماد اتصال / گروه برداری: اطلاعات مربوط به نمادهای اتصال و گروه‌های برداری را مطالعه کنید ( [برای اطلاعات بیشتر](add the corresponding link here if there is one in the original text) ).

• نسبت تبدیل: پارامترهای نسبت تبدیل را تعیین کنید.

3. شرایط نصب

• نصب داخلی و خارجی: سناریوهای نصب ترانسفورماتورها را در نظر بگیرید، چه در داخل یا خارج.

• شرایط محلی ویژه: تأثیر شرایط محلی ویژه را در نظر بگیرید.

• شرایط حفاظت از محیط زیست: با نیازهای حفاظت از محیط زیست مطابقت داشته باشید.

• طراحی‌ها: بین ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن یا ترانسفورماتورهای خشک پلیمری انتخاب کنید.

4. شرایط عملیاتی

• ظرفیت بار: برای ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن یا ترانسفورماتورهای خشک پلیمری، ظرفیت تحمل بار را در نظر بگیرید.

• نوسانات بار: به وضعیت نوسانات بار توجه کنید.

• تعداد ساعات عملیاتی: مدت زمان عملیاتی ترانسفورماتورها را در نظر بگیرید.

• کارایی: به کارایی ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن یا ترانسفورماتورهای خشک پلیمری توجه کنید.

• تنظیم ولتاژ: به قابلیت تنظیم ولتاژ توجه کنید.

• عملیات موازی ترانسفورماتور: به وضعیت‌های عملیات موازی ترانسفورماتور ( [برای اطلاعات بیشتر](add the corresponding link here if there is one in the original text) ) توجه کنید.

5. داده‌های مشخصه ترانسفورماتور با نمونه‌ها

• توان اسمی:SrT = 1000kVA

• ولتاژ اسمی: UrOS=20 kV

• ولتاژ طرف پایین:  UrUS=0.4 kV

• توان اسمی تحمل ضربه برق: UrB=125 kV

• ترکیب زیان‌ها

• زیان‌های بدون بار: P0=1700 W

• زیان‌های کوتاه مدار: Pk=13000 W

• توان صوتی: LWA=73 dB

• ولتاژ کوتاه مدار: uk=6%

• نسبت تبدیل: PV/SV=20 kV/0.4 kV

• نماد اتصال: Dyn5

• سیستم‌های پایانه: به عنوان مثال، سیستم‌های فلانژ طرف پایین و بالا

• مکان نصب: چه در داخل یا خارج

• الف) با کمتر از 1000 لیتر عایق مایع

• ب) با بیش از 1000 لیتر عایق مایع

توضیحات

• الف. مجرای کابل

• ب. شبکه فولادی روگردانیده

• ج. دهانه خروجی هوایی با گریل محافظ

• د. مجرای حلقوی با پمپ

• ه. پله

• و. دهانه ورودی هوایی با گریل محافظ

• ز. لایه سنگ ریز یا سنگ خرد

• ح. پلت

نصب ترانسفورماتورها باید از آب‌های زیرزمینی و سیل محافظت شود. سیستم خنک‌سازی باید از نور خورشید محافظت شود. تدابیر ایمنی در برابر آتش و سازگاری با محیط زیست نیز باید تضمین شود. شکل 1 یک ترانسفورماتور با پرکن روغن کمتر از 1000 لیتر را نشان می‌دهد. در این مورد، کف نفوذناپذیر کافی است.

برای پرکن روغن بیش از 1000 لیتر، حوضچه‌های جمع‌آوری روغن یا مخزن‌های روغن الزامی هستند.

اندازه دهانه خروجی بدون گریل در شکل 2 برای گرمایش اتاق 15 K نشان داده شده است.

PV=P0+k×Pk75 [kW]

تعریف نمادها:

• A: دهانه‌های خروجی و ورودی هوا

• P{V: زیان توان ترانسفورماتور

• k = 1.06 برای ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن

• k = 1.2 برای ترانسفورماتورهای خشک پلیمری

• Po: زیان‌های بدون بار

• Pk75: زیان‌های کوتاه مدار در \(75^{\circ}\) سانتیگراد، در کیلووات

• h: تفاوت ارتفاع، در متر

زیان‌های حرارتی تولید شده در طول عملیات ترانسفورماتور (شکل 4) باید تخلیه شوند. وقتی که به دلیل شرایط نصب نمی‌توان از تهویه طبیعی استفاده کرد، نصب مراوح ضروری است. دمای کلی مجاز ترانسفورماتور 40°C است.

زیان‌های کلی در اتاق ترانسفورماتور

زیان‌های کلی در اتاق ترانسفورماتور به صورت زیر محاسبه می‌شوند: زیان‌های کلی در اتاق ترانسفورماتور با Qloss=∑Ploss داده می‌شود، که:

Ploss=P0+1.2×Pk75×(SAF/SAN)2

مسیرهای تخلیه حرارتی برای زیان‌های کلی

زیان‌های کلی از طریق Qv=Qloss1+Qloss2+Qloss3 تخلیه می‌شوند

محاسبه تخلیه حرارتی برای هر بخش

حرارت تخلیه شده توسط همدلی هوا طبیعی: Qloss1=0.098×A1.2×sqrtHΔuL3

حرارت تخلیه شده توسط همدلی هوا اجباری (به شکل 3 مراجعه کنید): Qloss3=VL×CpL×ρ

حرارت تخلیه شده از طریق دیوارها و سقف (به شکل 4 مراجعه کنید):Qloss2=0.7×AW×KW×ΔuW+AD×KD×ΔuD

توضیح معنای نمادها

• Pv: زیان توان ترانسفورماتور در kW

• Qv: تخلیه حرارتی کلی در kW

• QW,D: تخلیه حرارتی از طریق دیوارها و سقف در kW

• AW,D: مساحت دیوارها و سقف در \(m^2\)

• KW,D: ضریب انتقال حرارت در \(kW/m^2K\)

• SAF: توان برای نوع خنک‌سازی AF در kVA

• SAN: توان برای نوع خنک‌سازی AN در kVA

• VL: سرعت جریان هوا در \(m^3/s\) یا \(m^3/h\)

• Qv1: بخشی از حرارت تخلیه شده توسط همدلی هوا طبیعی در kW

• Qv2: بخشی از حرارت تخلیه شده از طریق دیوارها و سقف در kW

• Qv3: بخشی از حرارت تخلیه شده توسط همدلی هوا اجباری در kW

شکل 5 سطح صدای مختلف ترانسفورماتورها را بر اساس انتشار IEC 551 نشان می‌دهد. صدای مغناطیسی از نوسانات هسته فولادی (که وابسته به القایی است) ناشی می‌شود و به ویژگی‌های مواد لایه‌های هسته بستگی دارد.

توان صوتی (شکل 6) معیاری از سطح صدای تولید شده توسط منبع صوتی است.