Valg av distribusjonstransformatorer for å forsyne lavspenningsnettverk med strøm

Karakteristiske data for distribusjonstransformatorer er diktert av nettverkskravene. Den fastsatte effektive effekten må multipliseres med effektfaktoren cosφ for å få den nominelle effekten Srt. I distribusjonsnettverk foretrekker man ofte en verdi på uk = 6%.

Utvalg av distribusjonstransformatorer for strømforsyning til lavspenningsnett

Transformatortap består av tomgangstap og kortslutningstap. Tomgangstap stammer fra det kontinuerlige omvendte magnetiseringen i jernkjernen og forblir vesentlig konstant, uavhengig av belastningen. Kortslutningstap inkluderer ohmiske tap i viklinger og tap som følge av lekkasjeområder, og de er proporsjonale med kvadratet av belastningsnivået.

Transformatortap består av tomgangstap og kortslutningstap. Tomgangstap oppstår fra det kontinuerlige omvendte magnetiseringen i jernkjernen. Disse tapene er vesentlig konstante og uforandret av belastningen.

Kortslutningstap, derimot, består av ohmiske tap i viklinger og tap som følge av lekkasjeområder. De er proporsjonale med kvadratet av belastningsmengden.

I denne tekniske artikkelen vil de nøkkelkriteriene for utvalg av distribusjonstransformatorer i effektklassen 50 - 2500 kVA for strømforsyning til lavspenningsnett diskuteres.

1. Driftssikkerhetskrav

• Rutinetester: Dette dekker elementer som tap, kortslutningsfasevoltage \(u_{k}\) og spenningsprøver.

• Typetesting: Dette inkluderer tester som varmetest og overvoltageprøver.

• Spesialtester: Dette involverer tester som kortslutningsstyrkeprøver og støyprøver.

2. Elektriske betingelser

• Kortslutningsfasevoltage: Merk spesielle verdier og egenskaper.

• Forbindelsessymbol / vektorgruppe: Lær om relevant informasjon angående forbindelsessymboler og vektorgrouper ( [Lær mer](legg inn den tilsvarende lenken her hvis det finnes en i originalteksten) ).

• Transformasjonsforhold: Fastsett parametrene for transformasjonsforholdet.

3. Installasjonsbetingelser

• Innendørs og utendørs installasjon: Vurder installasjonsscenariene for transformatorer, enten innendørs eller utendørs.

• Spesielle lokale betingelser: Ta hensyn til innflytelsen av spesielle lokale betingelser.

• Miljøbeskyttelsesbetingelser: Oppfyll tilsvarende miljøbeskyttelseskrav.

• Design: Velg mellom oljeimpregnerede eller harzgjuttede tørre transformatorer.

4. Driftsbetingelser

• Belastningskapasitet: For oljeimpregnerede eller harzgjuttede tørre transformatorer, vurder deres belastningskapasiteter.

• Belastningsfluktuasjoner: Ta hensyn til situasjonen med belastningsfluktuasjoner.

• Antall driftime: Hensynta driftduren for transformatorer.

• Effektivitet: Fokuser på effektiviteten til oljeimpregnerede eller harzgjuttede tørre transformatorer.

• Spenningsregulering: Legg vekt på spenningsreguleringskapasiteten.

• Parallel drift av transformatorer: Lær om relevante situasjoner for parallel drift av transformatorer ( [Lær mer](legg inn den tilsvarende lenken her hvis det finnes en i originalteksten) ).

5. Transformator karakteristisk data med eksempler

• Nominell effekt:SrT = 1000kVA

• Nominell spenning: UrOS=20 kV

• Lavspennings-side spenning:  UrUS=0.4 kV

• Nominell lynnedslagstålmodighet: UrB=125 kV

• Tap kombinasjon

• Tomgangstap: P0=1700 W

• Kortslutningstap: Pk=13000 W

• Akustisk effekt: LWA=73 dB

• Kortslutningsfasevoltage: uk=6%

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

• Forbindelsessymbol: Dyn5

• Terminalsystemer: For eksempel, lavspennings- og høyspennings-side flangesystemer

• Installasjonssted: Enten innendørs eller utendørs

• a) Med mindre enn 1000 liter flytende dielektrikum

• b) Med mer enn 1000 liter flytende dielektrikum

Forklaring

• a. Kabelfører

• b. Sinkbelagt platerost

• c. Utluftåpning med beskyttende rist

• d. Skruet løs rør med pumpe

• e. Rampe

• f. Innluftåpning med beskyttende rist

• g. Grus eller krosslag

• h. Sted

Installasjonen av transformatorer skal være beskyttet mot grunnvann og oversvømmelse. Kølesystemet må være skjult for sollys. Brandsikkerhetstiltak og miljømessig kompatibilitet må også være sikret. Figur 1 viser en transformator med oljeinnhold på mindre enn 1000 liter. I dette tilfellet er et tett gulv nok.

For oljeinnhold på mer enn 1000 liter er oljesamlingstrøg eller oljesump obligatorisk.

Størrelsen på utluftåpningen vises uten rist i figur 2 for romoppvarming på 15 K.

PV=P0+k×Pk75 [kW]

Symboldefinisjoner:

• A: Utluft- og innluftåpninger

• P{V: Transformator-tap

• k = 1.06 for oljeimpregnerede transformatorer

• k = 1.2 for harzgjuttede transformatorer

• Po: Tomgangstap

• Pk75: Kortslutningstap ved (75^{\circ}\) Celsius, i kilowatt

• h: Høydeforskjell, i meter

Tapene generert under drift av en transformator (figur 4) må avledes. Når naturlig ventilasjon ikke kan brukes på grunn av installasjonsbetingelser, er det nødvendig å installere en vifte. Den maksimale tillatte totaltemperaturen for transformatoren er 40°C.

Samlede tap i en transformatorrom

De samlede tapene i et transformatorrom beregnes som følger: De totale tapene i transformatorrommet er gitt av  Qloss=∑Ploss, hvor:

Ploss=P0+1.2×Pk75×(SAF/SAN)2

Varmeforløpsveier for samlede tap

Samlede tap avledes gjennom Qv=Qloss1+Qloss2+Qloss3

Beregning av varmeavledning for hver del

Varme avledet av naturlig luftkonveksjon: Qloss1=0.098×A1.2×sqrtHΔuL3

Varme avledet av tvungen luftkonveksjon (se figur 3): Qloss3=VL×CpL×ρ

Varme avledet gjennom vegger og tak (se figur 4):Qloss2=0.7×AW×KW×ΔuW+AD×KD×ΔuD

Forklaring av symboler

• Pv: Transformator-tap i kW

• Qv: Total varmeavledning i kW

• QW,D: Varmeavledning gjennom vegger og tak i kW

• AW,D: Areal av vegger og tak i \(m^2\)

• KW,D: Varmetransferkoeffisient i \(kW/m^2K\)

• SAF: Effekt for kjølingstype AF i kVA

• SAN: Effekt for kjølingstype AN i kVA

• VL: Luftstrøm i \(m^3/s\) eller \(m^3/h\)

• Qv1: Del av varme avledet av naturlig luftkonveksjon i kW

• Qv2: Del av varme avledet gjennom vegger og tak i kW

• Qv3: Del av varme avledet av tvungen luftkonveksjon i kW

Figur 5 viser støy nivåer for ulike transformatorer ifølge IEC Publikasjon 551. Magnetisk støy kommer fra svingninger i jernkjernen (som er induksjonsavhengig) og avhenger av materialeegenskapene til kjernlamellene.

Den akustiske effekten (figur 6) er et mål for støynivået produsert av en akustisk kilde.