Selectie van distributietransformatoren voor het leveren van elektriciteit aan laagspanningsnetwerken

De karakteristieke gegevens van distributietransformatoren worden bepaald door de eisen van het netwerk. Het bepaalde effectieve vermogen moet worden vermenigvuldigd met de cosinus phi om het genoemde vermogen Srt te verkrijgen. In distributienetten wordt een waarde van uk = 6% vaak verkozen.

Selectie van Distributietransformatoren voor het Leveren van Energie aan LV-netwerken 

Transformatieverliezen bestaan uit leegloopverliezen en kortsluitverliezen. Leegloopverliezen ontstaan door de continue omkering van de magnetisatie in het ijzeren kern en blijven wezenlijk constant, onafhankelijk van de belasting. Kortsluitverliezen omvatten ohmische verliezen in de windingen en verliezen als gevolg van lekkagevelden, en zij zijn evenredig met het kwadraat van het belastingsniveau.

Transformatieverliezen bestaan uit leegloopverliezen en kortsluitverliezen. Leegloopverliezen ontstaan door de continue omkering van de magnetisatie in de ijzeren kern. Deze verliezen zijn wezenlijk constant en onbeïnvloed door de belasting.

Kortsluitverliezen daarentegen bestaan uit ohmische verliezen in de windingen en verliezen veroorzaakt door lekkagevelden. Ze zijn evenredig met het kwadraat van de belastingsgrootte.

In dit technische artikel zullen de belangrijkste criteria worden besproken voor het selecteren van distributietransformatoren binnen het vermogensbereik van 50 - 2500 kVA voor het leveren van energie aan laagspanningsnetwerken.

1. Operationele Veiligheidsvereisten

• Routine Tests: Deze omvatten items zoals verliezen, kortsluitspanning \(u_{k}\) en spanningsproeven.

• Typeproeven: Dit omvat proeven zoals verwarmingstests en overspanningsproeven.

• Speciale Proeven: Deze omvatten proeven zoals kortsluitsterkteproeven en geluidproeven.

2. Elektrische Voorwaarden

• Kortsluitspanning: Let op specifieke waarden en kenmerken.

• Verbindingsymbool / Vector Groep: Leer over relevante informatie betreffende verbindingsymbolen en vectorgroepen ( [Meer informatie](voeg de bijbehorende link toe indien deze in de originele tekst staat) ).

• Transformatieverhouding: Bepaal de parameters van de transformatieverhouding.

3. Installatievoorwaarden

• Interne en Externe Installatie: Overweeg de installatiescenario's van transformatoren, of binnen of buiten.

• Speciale Lokale Voorwaarden: Let op de invloed van speciale lokale omstandigheden.

• Milieuvoorschriften: Voldoe aan de corresponderende milieueisen.

• Ontwerpen: Kies tussen oliegedrenkte of harsgegoten drogetransformatoren.

4. Bedrijfsomstandigheden

• Belastbaarheid: Voor oliegedrenkte of harsgegoten drogetransformatoren, overweeg hun belastbaarheidsvermogen.

• Belastingschommelingen: Let op de situatie van belastingschommelingen.

• Aantal Uren in Bedrijf: Reken in de bedrijfstijd van de transformatoren.

• Efficiëntie: Richt je op de efficiëntie van oliegedrenkte of harsgegoten drogetransformatoren.

• Spanningsregeling: Hecht belang aan de spanningsregelingscapaciteiten.

• Parallelle Transformatorenbedrijf: Leer over de relevante situaties van parallelle transformatorenbedrijf ( [Meer informatie](voeg de bijbehorende link toe indien deze in de originele tekst staat) ).

5. Transformatorkarakteristieke Gegevens met Voorbeelden

• Genoemd Vermogen:SrT = 1000kVA

• Genoemde Spanning: UrOS=20 kV

• Lagerspanning:  UrUS=0.4 kV

• Genoemde Impulsbelaste Spanning: UrB=125 kV

• Verliescombinatie

• Leegloopverliezen: P0=1700 W

• Kortsluitverliezen: Pk=13000 W

• Acoustisch Vermogen: LWA=73 dB

• Kortsluitspanning: uk=6%

• Transformatieverhouding: PV/SV=20 kV/0.4 kV

• Verbindingsymbool: Dyn5

• Aansluitingsystemen: Bijvoorbeeld, lagerspannings- en hogerspanningsflangesystemen

• Installatieplaats: Of binnen of buiten

• a) Met minder dan 1000 liter vloeibare dielektrica

• b) Met meer dan 1000 liter vloeibare dielektrica

Uitleg

• a. Kabelleiding

• b. Zinkplaat rooster

• c. Uitlaatopening met beschermend rooster

• d. Ongeschroefde leiding met pomp

• e. Helling

• f. Luchtinlaatopening met beschermend rooster

• g. Grind- of kiezel laag

• h. Rand

De installatie van transformatoren dient beschermd te zijn tegen grondwater en overstromingen. Het koelsysteem moet beschermd zijn tegen zonlicht. Brandveiligheidsmaatregelen en milieucompatibiliteit moeten ook gegarandeerd zijn. Figuur 1 toont een transformator met een olievulling van minder dan 1000 liter. In dit geval is een waterdichte vloer voldoende.

Voor een olievulling van meer dan 1000 liter zijn olieopvangbakken of -putten verplicht.

De grootte van de uitlaatopening wordt zonder rooster in Figuur 2 getoond voor een ruimteverwarming van 15 K.

PV=P0+k×Pk75 [kW]

Symbol Definitions:

• A: Luchtuit- en inlaatopeningen

• P{V: Transformatieverlies

• k = 1.06 voor oliegevulde transformatoren

• k = 1.2 voor harsgegoten transformatoren

• Po: Leegloopverliezen

• Pk75: Kortsluitverliezen bij (75^{\circ}\) Celsius, in kilowatt

• h: Hoogteverschil, in meters

De warmteverliezen die tijdens het bedrijf van een transformator ontstaan (Figuur 4) moeten worden afgevoerd. Wanneer natuurlijke ventilatie niet kan worden gebruikt vanwege installatieomstandigheden, is het essentieel om een ventilator te installeren. De maximale toegestane algehele temperatuur van de transformator is 40°C.

Totale Verliezen in een Transformatieruimte

De totale verliezen in een transformatieruimte worden als volgt berekend: De totale verliezen in de transformatieruimte worden gegeven door  Qloss=∑Ploss, waarbij:

Ploss=P0+1.2×Pk75×(SAF/SAN)2

Warmteafvoerpaden voor Totale Verliezen

Totale verliezen worden afgevoerd via Qv=Qloss1+Qloss2+Qloss3

Berekening van Warmteafvoer voor Elk Deel

Warmte Afgevoerd door Natuurlijke Luchtconversie: Qloss1=0.098×A1.2×sqrtHΔuL3

Warmte Afgevoerd door Gedwongen Luchtconversie (zie Figuur 3): Qloss3=VL×CpL×ρ

Warmte Afgevoerd door Muren en Plafond (zie Figuur 4):Qloss2=0.7×AW×KW×ΔuW+AD×KD×ΔuD

Uitleg van Symbolen

• Pv: Transformatieverlies in kW

• Qv: Totaal warmteafvoer in kW

• QW,D: Warmteafvoer door muren en plafond in kW

• AW,D: Oppervlakte van muren en plafond in \(m^2\)

• KW,D: Warmtetransfercoëfficiënt in \(kW/m^2K\)

• SAF: Vermogen voor koelingstype AF in kVA

• SAN: Vermogen voor koelingstype AN in kVA

• VL: Luchtdebiet in \(m^3/s\) of \(m^3/h\)

• Qv1: Deel van de warmte afgevoerd door natuurlijke luchtconversie in kW

• Qv2: Deel van de warmte afgevoerd door muren en plafond in kW

• Qv3: Deel van de warmte afgevoerd door gedwongen luchtconversie in kW

Figuur 5 presenteert de geluidsniveaus van verschillende transformatoren volgens IEC Publicatie 551. Magnetisch geluid ontstaat door de oscillaties van de ijzeren kern (die afhankelijk is van de inductie) en hangt af van de materiële eigenschappen van de kernlamellen.

Het akoestische vermogen (Figuur 6) is een maat voor het geluids niveau geproduceerd door een akoestische bron.