Выбор распределительных трансформаторов для питания низковольтных сетей

Характеристики распределительных трансформаторов определяются требованиями сети. Определенная активная мощность должна быть умножена на коэффициент мощности cosφ для получения номинальной мощности Srt. В распределительных сетях обычно предпочитается значение uk = 6%.

Выбор распределительных трансформаторов для питания низковольтных сетей

Потери в трансформаторе состоят из холостых потерь и потерь короткого замыкания. Холостые потери возникают вследствие непрерывного изменения намагниченности железного сердечника и остаются практически постоянными, не завися от нагрузки. Потери короткого замыкания включают омические потери в обмотках и потери, вызванные рассеивающими магнитными полями, и они пропорциональны квадрату уровня нагрузки.

Потери в трансформаторе состоят из холостых потерь и потерь короткого замыкания. Холостые потери возникают вследствие непрерывного изменения намагниченности железного сердечника. Эти потери практически постоянны и не зависят от нагрузки.

Потери короткого замыкания, с другой стороны, включают омические потери в обмотках и потери, вызванные рассеивающими магнитными полями. Они пропорциональны квадрату величины нагрузки.

В этой технической статье будут рассмотрены ключевые критерии выбора распределительных трансформаторов в диапазоне мощности от 50 до 2500 кВА для питания низковольтных сетей.

1. Требования к эксплуатационной безопасности

• Рутинные испытания: Включают такие параметры, как потери, напряжение короткого замыкания \(u_{k}\) и испытания на напряжение.

• Типовые испытания: Включают испытания на нагрев и импульсные напряжения.

• Специальные испытания: Включают испытания на прочность при коротком замыкании и шумовые испытания.

2. Электрические условия

• Напряжение короткого замыкания: Обратите внимание на его конкретные значения и характеристики.

• Символ соединения / группу векторов: Узнайте о соответствующей информации по символам соединений и группам векторов ( [Узнать больше](добавьте соответствующую ссылку здесь, если она есть в исходном тексте) ).

• Коэффициент трансформации: Определите параметры коэффициента трансформации.

3. Условия установки

• Установка внутри и снаружи: Рассмотрите сценарии установки трансформаторов, будь то внутри или снаружи помещений.

• Особые местные условия: Примите во внимание влияние особых местных условий.

• Условия защиты окружающей среды: Соблюдайте соответствующие требования по защите окружающей среды.

• Дизайн: Выберите между масляными или эпоксидными сухими трансформаторами.

4. Условия эксплуатации

• Грузоподъемность: Для масляных или эпоксидных сухих трансформаторов учтите их грузоподъемные возможности.

• Флуктуации нагрузки: Обратите внимание на ситуацию с флуктуациями нагрузки.

• Количество часов работы: Учитывайте продолжительность работы трансформаторов.

• Эффективность: Сосредоточьтесь на эффективности масляных или эпоксидных сухих трансформаторов.

• Регулирование напряжения: Придавайте значение возможностям регулирования напряжения.

• Параллельная работа трансформаторов: Узнайте о соответствующих ситуациях параллельной работы трансформаторов ( [Узнать больше](добавьте соответствующую ссылку здесь, если она есть в исходном тексте) ).

5. Характеристические данные трансформатора с примерами

• Номинальная мощность:SrT = 1000 кВА

• Номинальное напряжение: UrOS=20 кВ

• Напряжение нижней стороны:  UrUS=0.4 кВ

• Номинальное напряжение грозового импульса: UrB=125 кВ

• Комбинация потерь

• Холостые потери: P0=1700 Вт

• Потери короткого замыкания: Pk=13000 Вт

• Акустическая мощность: LWA=73 дБ

• Напряжение короткого замыкания: uk=6%

• Коэффициент трансформации: PV/SV=20 кВ/0.4 кВ

• Символ соединения: Dyn5

• Системы подключения: Например, фланцевые системы на нижнюю и верхнюю стороны

• Место установки: Внутри или снаружи помещения

• a) С менее чем 1000 литрами жидкого диэлектрика

• b) С более чем 1000 литрами жидкого диэлектрика

Объяснение

• a. Кабельный канал

• b. Оцинкованная плоская стальная решетка

• c. Отверстие для вытяжки с защитной решеткой

• d. Неразборный канал с насосом

• e. Пандус

• f. Воздушное отверстие с защитной решеткой

• g. Слой гравия или щебня

• h. Полка

Установка трансформаторов должна быть защищена от грунтовых вод и затопления. Система охлаждения должна быть защищена от солнечных лучей. Также должны быть обеспечены меры пожарной безопасности и экологической совместимости. На рисунке 1 показан трансформатор с объемом масла менее 1000 литров. В этом случае достаточно непроницаемого пола.

Для объема масла более 1000 литров обязательны сборники масла или маслоотстойники.

Размер отверстия для вытяжки показан без решетки на рисунке 2 для обогрева помещения на 15 К.

PV=P0+k×Pk75 [кВт]

Обозначения символов:

• A: Отверстия для вытяжки и забора воздуха

• P{V: Потери мощности трансформатора

• k = 1.06 для масляных трансформаторов

• k = 1.2 для эпоксидных трансформаторов

• Po: Холостые потери

• Pk75: Потери короткого замыкания при (75^{\circ}\) C, в киловаттах

• h: Разница высот, в метрах

Тепловые потери, возникающие во время работы трансформатора (рисунок 4), необходимо рассеивать. Если естественная вентиляция не может быть использована из-за условий установки, необходимо установить вентилятор. Максимально допустимая общая температура трансформатора составляет 40°C.

Общие потери в трансформаторной комнате

Общие потери в трансформаторной комнате рассчитываются следующим образом: Общие потери в трансформаторной комнате определяются по формуле Qloss=∑Ploss, где:

Ploss=P0+1.2×Pk75×(SAF/SAN)2

Пути рассеивания тепла для общих потерь

Общие потери рассеиваются через Qv=Qloss1+Qloss2+Qloss3

Расчет рассеивания тепла для каждой части

Тепло, рассеиваемое естественной конвекцией воздуха: Qloss1=0.098×A1.2×sqrtHΔuL3

Тепло, рассеиваемое принудительной конвекцией воздуха (см. рисунок 3): Qloss3=VL×CpL×ρ

Тепло, рассеиваемое через стены и потолок (см. рисунок 4):Qloss2=0.7×AW×KW×ΔuW+AD×KD×ΔuD

Объяснение значений символов

• Pv: Потери мощности трансформатора в кВт

• Qv: Общее рассеивание тепла в кВт

• QW,D: Рассеивание тепла через стены и потолок в кВт

• AW,D: Площадь стен и потолка в \(m^2\)

• KW,D: Коэффициент передачи тепла в \(кВт/m^2K\)

• SAF: Мощность для охлаждения типа AF в кВА

• SAN: Мощность для охлаждения типа AN в кВА

• VL: Расход воздуха в \(m^3/s\) или \(m^3/h\)

• Qv1: Часть тепла, рассеиваемого естественной конвекцией воздуха, в кВт

• Qv2: Часть тепла, рассеиваемого через стены и потолок, в кВт

• Qv3: Часть тепла, рассеиваемого принудительной конвекцией воздуха, в кВт

На рисунке 5 представлены уровни шума различных трансформаторов согласно IEC Publication 551. Магнитный шум возникает из-за колебаний железного сердечника (который зависит от индукции) и зависит от свойств материала листов сердечника.

Акустическая мощность (рисунок 6) является мерой уровня шума, создаваемого акустическим источником.