การเลือกตัวแปลงไฟฟ้าสำหรับจ่ายพลังงานให้กับเครือข่ายแรงดันต่ำ

ข้อมูลลักษณะของหม้อแปลงกระจายพลังงานถูกกำหนดโดยความต้องการของเครือข่าย การกำหนดกำลังที่มีประสิทธิภาพต้องคูณด้วยปัจจัยกำลัง cosφ เพื่อได้กำลังติดตั้ง Srt ในเครือข่ายกระจายพลังงาน มักจะเลือกค่า uk = 6% เป็นที่นิยม

การเลือกหม้อแปลงกระจายพลังงานสำหรับการจ่ายพลังงานให้กับเครือข่ายแรงดันต่ำ

การสูญเสียของหม้อแปลงประกอบด้วยการสูญเสียเมื่อไม่มีโหลดและการสูญเสียขณะเกิดลัดวงจร การสูญเสียเมื่อไม่มีโหลดเกิดจากการกลับขั้วแม่เหล็กอย่างต่อเนื่องในแกนเหล็กและมีค่าคงที่ โดยไม่ขึ้นอยู่กับโหลด การสูญเสียขณะเกิดลัดวงจรประกอบด้วยการสูญเสียโอห์มในขดลวดและการสูญเสียจากสนามรั่ว และมีค่าเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของระดับโหลด

การสูญเสียของหม้อแปลงประกอบด้วยการสูญเสียเมื่อไม่มีโหลดและการสูญเสียขณะเกิดลัดวงจร การสูญเสียเมื่อไม่มีโหลดเกิดจากการกลับขั้วแม่เหล็กอย่างต่อเนื่องในแกนเหล็ก ซึ่งมีค่าคงที่และไม่ได้รับผลกระทบจากโหลด

ในทางกลับกัน การสูญเสียขณะเกิดลัดวงจรประกอบด้วยการสูญเสียโอห์มในขดลวดและการสูญเสียที่เกิดจากสนามรั่ว ซึ่งมีค่าเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของขนาดโหลด

ในบทความทางเทคนิคนี้ จะพูดถึงเกณฑ์หลักในการเลือกหม้อแปลงกระจายพลังงานในช่วงกำลัง 50 - 2500 kVA สำหรับการจ่ายพลังงานให้กับเครือข่ายแรงดันต่ำ

1. ข้อกำหนดความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน

• ทดสอบประจำ: ครอบคลุมรายการเช่น การสูญเสีย แรงดันลัดวงจร \(u_{k}\) และการทดสอบแรงดัน

• ทดสอบประเภท: รวมถึงการทดสอบเช่น การทดสอบความร้อนและการทดสอบแรงดันกระแทก

• ทดสอบพิเศษ: รวมถึงการทดสอบเช่น การทดสอบความแข็งแกร่งในการลัดวงจรและการทดสอบเสียง

2. สภาวะไฟฟ้า

• แรงดันลัดวงจร: ให้ความสนใจกับค่าเฉพาะและความสมบัติ

• สัญลักษณ์การเชื่อมต่อ / กลุ่มเวกเตอร์: ศึกษาข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับสัญลักษณ์การเชื่อมต่อและกลุ่มเวกเตอร์ ( [เรียนรู้เพิ่มเติม](เพิ่มลิงค์ที่เหมาะสมหากมีในข้อความเดิม) )

• อัตราส่วนการแปลง: กำหนดพารามิเตอร์ของอัตราส่วนการแปลง

3. สภาวะการติดตั้ง

• การติดตั้งภายในและภายนอก: พิจารณาสถานการณ์การติดตั้งหม้อแปลง ไม่ว่าจะภายในหรือภายนอก

• สภาพพิเศษท้องถิ่น: ให้ความสนใจกับอิทธิพลของสภาพพิเศษท้องถิ่น

• เงื่อนไขการคุ้มครองสิ่งแวดล้อม: ปฏิบัติตามข้อกำหนดการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวข้อง

• การออกแบบ: เลือกระหว่างหม้อแปลงแช่น้ำมันหรือหม้อแปลงแห้งแบบหล่อเรซิน

4. สภาวะการทำงาน

• ความสามารถในการรับโหลด: สำหรับหม้อแปลงแช่น้ำมันหรือหม้อแปลงแห้งแบบหล่อเรซิน ให้พิจารณาความสามารถในการรับโหลด

• การเปลี่ยนแปลงของโหลด: ให้ความสนใจกับสถานการณ์ของการเปลี่ยนแปลงของโหลด

• จำนวนชั่วโมงในการทำงาน: คำนึงถึงระยะเวลาการทำงานของหม้อแปลง

• ประสิทธิภาพ: ให้ความสำคัญกับประสิทธิภาพของหม้อแปลงแช่น้ำมันหรือหม้อแปลงแห้งแบบหล่อเรซิน

• การควบคุมแรงดัน: ให้ความสำคัญกับความสามารถในการควบคุมแรงดัน

• การทำงานแบบขนานของหม้อแปลง: ศึกษาสถานการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการทำงานแบบขนานของหม้อแปลง ( [เรียนรู้เพิ่มเติม](เพิ่มลิงค์ที่เหมาะสมหากมีในข้อความเดิม) )

5. ข้อมูลลักษณะของหม้อแปลงพร้อมตัวอย่าง

• กำลังติดตั้ง: SrT = 1000 kVA

• แรงดันติดตั้ง: UrOS=20 kV

• แรงดันด้านล่าง: UrUS=0.4 kV

• แรงดันทนทานต่อฟ้าผ่า: UrB=125 kV

• การผสมผสานการสูญเสีย

• การสูญเสียเมื่อไม่มีโหลด: P0=1700 W

• การสูญเสียขณะเกิดลัดวงจร: Pk=13000 W

• กำลังเสียง: LWA=73 dB

• แรงดันลัดวงจร: uk=6%

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

• สัญลักษณ์การเชื่อมต่อ: Dyn5

• ระบบการเชื่อมต่อ: ตัวอย่างเช่น ระบบเฟืองด้านแรงดันต่ำและด้านแรงดันสูง

• สถานที่ติดตั้ง: ภายในหรือภายนอก

• a) ด้วยสารฉนวนเหลวน้อยกว่า 1000 ลิตร

• b) ด้วยสารฉนวนเหลวมากกว่า 1000 ลิตร

คำอธิบาย

• a. ท่อสายเคเบิล

• b. ตะแกรงเหล็กชุบสังกะสี

• c. ช่องระบายอากาศพร้อมตะแกรงป้องกัน

• d. ท่อแยกด้วยปั๊ม

• e. ทางลาด

• f. ช่องนำอากาศเข้าพร้อมตะแกรงป้องกัน

• g. ชั้นหินกรวดหรือหินบด

• h. ขอบ

การติดตั้งหม้อแปลงควรป้องกันจากน้ำใต้ดินและการน้ำท่วม ระบบทำความเย็นต้องป้องกันจากแสงแดด นอกจากนี้ยังต้องรับรองมาตรการป้องกันไฟไหม้และการเข้ากันได้กับสิ่งแวดล้อม รูปที่ 1 แสดงหม้อแปลงที่มีปริมาณน้ำมันน้อยกว่า 1000 ลิตร ในกรณีนี้พื้นที่ไม่สามารถผ่านได้ก็เพียงพอแล้ว

สำหรับปริมาณน้ำมันมากกว่า 1000 ลิตร ต้องใช้รางเก็บน้ำมันหรือบ่อเก็บน้ำมัน

ขนาดของช่องระบายอากาศแสดงโดยไม่มีตะแกรงในรูปที่ 2 สำหรับการทำความร้อนในห้อง 15 K

PV=P0+k×Pk75 [kW]

การกำหนดสัญลักษณ์:

• A: ช่องระบายอากาศและช่องนำอากาศเข้า

• P{V: การสูญเสียพลังงานของหม้อแปลง

• k = 1.06 สำหรับหม้อแปลงแช่น้ำมัน

• k = 1.2 สำหรับหม้อแปลงแห้งแบบหล่อเรซิน

• Po: การสูญเสียเมื่อไม่มีโหลด

• Pk75: การสูญเสียขณะเกิดลัดวงจรที่ (75^{\circ}) Celsius ในกิโลวัตต์

• h: ความแตกต่างของความสูง ในเมตร

ความร้อนที่สร้างขึ้นระหว่างการทำงานของหม้อแปลง (รูปที่ 4) จำเป็นต้องระบายออก หากไม่สามารถใช้การระบายอากาศธรรมชาติได้เนื่องจากสภาพการติดตั้ง จำเป็นต้องติดตั้งพัดลม อุณหภูมิรวมสูงสุดที่ยอมรับได้ของหม้อแปลงคือ 40°C

การสูญเสียรวมในห้องหม้อแปลง

การสูญเสียรวมในห้องหม้อแปลงคำนวณได้ดังนี้: การสูญเสียรวมในห้องหม้อแปลงเท่ากับ Qloss=∑Ploss โดยที่:

Ploss=P0+1.2×Pk75×(SAF/SAN)2

เส้นทางการระบายความร้อนสำหรับการสูญเสียรวม

การสูญเสียรวมระบายออกผ่าน Qv=Qloss1+Qloss2+Qloss3

การคำนวณการระบายความร้อนสำหรับแต่ละส่วน

ความร้อนที่ระบายออกโดยการพาความร้อนธรรมชาติ: Qloss1=0.098×A1.2×sqrtHΔuL3

ความร้อนที่ระบายออกโดยการพาความร้อนบังคับ (ดูรูปที่ 3): Qloss3=VL×CpL×ρ

ความร้อนที่ระบายออกผ่านผนังและเพดาน (ดูรูปที่ 4): Qloss2=0.7×AW×KW×ΔuW+AD×KD×ΔuD

คำอธิบายความหมายของสัญลักษณ์

• Pv: การสูญเสียพลังงานของหม้อแปลงใน kW

• Qv: การระบายความร้อนรวมใน kW

• QW,D: การระบายความร้อนผ่านผนังและเพดานใน kW

• AW,D: พื้นที่ของผนังและเพดานใน \(m^2\)

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

• SAF: กำลังสำหรับการทำความเย็นประเภท AF ใน kVA

• SAN: กำลังสำหรับการทำความเย็นประเภท AN ใน kVA

• VL: อัตราการไหลของอากาศใน \(m^3/s\) หรือ \(m^3/h\)

• Qv1: ส่วนของความร้อนที่ระบายออกโดยการพาความร้อนธรรมชาติใน kW

• Qv2: ส่วนของความร้อนที่ระบายออกผ่านผนังและเพดานใน kW

• Qv3: ส่วนของความร้อนที่ระบายออกโดยการพาความร้อนบังคับใน kW

รูปที่ 5 นำเสนอระดับเสียงของหม้อแปลงต่างๆ ตาม IEC Publication 551 เสียงแม่เหล็กเกิดจากการสั่นสะเทือนของแกนเหล็ก (ซึ่งขึ้นอยู่กับการเหนี่ยวนำ) และขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของแผ่นเหล็กในแกน

กำลังเสียง (รูปที่ 6) เป็นการวัดระดับเสียงที่สร้างขึ้นโดยแหล่งเสียง