Вибір розподільчих трансформаторів для забезпечення електропостачання мереж низького напругу

Характерні дані розподільчих трансформаторів визначаються вимогами мережі. Визначена ефективна потужність повинна бути помножена на коефіцієнт потужності cosφ для отримання номінальної потужності Srt. У розподільчих мережах зазвичай переважає значення uk = 6%.

Вибір розподільчих трансформаторів для забезпечення живлення НМ мереж

Втрати трансформатора складаються з втрат без навантаження та втрат при короткому замиканні. Втрати без навантаження виникають через постійне змінення намагнічування в залізний сердечнику і залишаються практично сталими, не залежать від навантаження. Втрати при короткому замиканні включають омічні втрати у обмотках та втрати, що виникають через дифузійні поля, і пропорційні квадрату рівня навантаження.

Втрати трансформатора складаються з втрат без навантаження та втрат при короткому замиканні. Втрати без навантаження виникають через постійне змінення намагнічування в залізному сердечнику. Ці втрати практично сталі та не залежать від навантаження.

Втрати при короткому замиканні, навпаки, включають омічні втрати у обмотках та втрати, спричинені дифузійними полями. Вони пропорційні квадрату величини навантаження.

У цій технічній статті будуть обговорені ключові критерії вибору розподільчих трансформаторів в діапазоні потужностей 50 - 2500 кВА для живлення низьковольтових мереж.

1. Вимоги до експлуатаційної безпеки

• Рутинні випробування: Це включає такі пункти, як втрати, напруга короткого замикання \(u_{k}\) та випробування напруги.

• Типові випробування: Це включає випробування, такі як випробування нагріву та випробування стрибкоподібної напруги.

• Спеціальні випробування: Це включає випробування, такі як випробування на міцність при короткому замиканні та випробування шуму.

2. Електричні умови

• Напруга короткого замикання: Зверніть увагу на його конкретні значення та характеристики.

• Символ підключення / група векторів: Дізнайтеся про відповідну інформацію щодо символів підключення та груп векторів ( [Дізнатися більше](add the corresponding link here if there is one in the original text) ).

• Коефіцієнт перетворення: Визначте параметри коефіцієнта перетворення.

3. Умови встановлення

• Внутрішнє та зовнішнє встановлення: врахуйте сценарії встановлення трансформаторів, чи вони знаходяться всередині або зовні.

• Особливі місцеві умови: зверніть увагу на вплив особливих місцевих умов.

• Умови захисту навколишнього середовища: дотримуйтесь відповідних вимог збереження навколишнього середовища.

• Дизайн: виберіть між масляними або смолевими сухими трансформаторами.

4. Умови експлуатації

• Загальна потужність: для масляних або смолевих сухих трансформаторів врахуйте їх можливості навантаження.

• Флуктуації навантаження: зверніть увагу на ситуацію з флуктуаціями навантаження.

• Кількість годин роботи: врахуйте тривалість роботи трансформаторів.

• Ефективність: зосередьтеся на ефективності масляних або смолевих сухих трансформаторів.

• Регулювання напруги: приділіть важливість здатностям регулювання напруги.

• Паралельна робота трансформаторів: дізнайтеся про відповідні ситуації паралельної роботи трансформаторів ( [Дізнатися більше](add the corresponding link here if there is one in the original text) ).

5. Характерні дані трансформатора з прикладами

• Номінальна потужність:SrT = 1000кВА

• Номінальна напруга: UrOS=20 кВ

• Нижче напруга:  UrUS=0.4 кВ

• Номінальна напруга стойкості до удару молнії: UrB=125 кВ

• Комбінація втрат

• Втрати без навантаження: P0=1700 Вт

• Втрати при короткому замиканні: Pk=13000 Вт

• Акустична потужність: LWA=73 дБ

• Напруга короткого замикання: uk=6%

• Коефіцієнт перетворення: PV/SV=20 кВ/0.4 кВ

• Символ підключення: Dyn5

• Системи терміналів: наприклад, системи фланців нижньої та верхньої напруги

• Місце встановлення: чи всередині, чи зовні

• a) з менше ніж 1000 літрів рідинного діелектрика

• b) з більше ніж 1000 літрів рідинного діелектрика

Пояснення

• a. Кабельний канал

• b. Цинкована плоска сітка

• c. Вихідний відкритий канал з захисною решіткою

• d. Незакручений канал з насосом

• e. Схила

• f. Вхідний відкритий канал з захисною решіткою

• g. Шар гравію або щебеню

• h. Підвійний край

Встановлення трансформаторів повинно бути захищено від грунтових вод та підтоплення. Система охолодження повинна бути захищена від сонячного світла. Також повинні бути гарантовані міри пожежної безпеки та екологічна сумісність. Рисунок 1 показує трансформатор з масляним заповненням менше 1000 літрів. У цьому випадку достатньо непроникного підлоги.

Для масляного заповнення більше 1000 літрів обов'язкові масляні збірники або маслові колодязі.

Розмір вихідного відкритого каналу показаний без решітки на рисунку 2 для опалення приміщення на 15 К.

PV=P0+k×Pk75 [кВ]

Визначення символів:

• A: Вихідні та вхідні відкриті канали повітря

• P{V: Втрати потужності трансформатора

• k = 1.06 для масляних трансформаторів

• k = 1.2 для смолевих трансформаторів

• Po: Втрати без навантаження

• Pk75: Втрати при короткому замиканні при (75^{\circ}\) Цельсія, в кіловатах

• h: Різниця висот, в метрах

Теплові втрати, що виникають під час роботи трансформатора (рисунок 4), треба відводити. Коли природне провітрювання не може бути використане через умови встановлення, необхідно встановити вентилятор. Максимальна дозволена загальна температура трансформатора становить 40°C.

Загальні втрати в трансформаторному приміщенні

Загальні втрати в трансформаторному приміщенні розраховуються таким чином: загальні втрати в трансформаторному приміщенні визначаються за формулою  Qloss=∑Ploss, де:

Ploss=P0+1.2×Pk75×(SAF/SAN)2

Шляхи відведення тепла для загальних втрат

Загальні втрати відводяться через Qv=Qloss1+Qloss2+Qloss3

Розрахунок відведення тепла для кожного елемента

Тепло, відведене за допомогою природної конвекції повітря: Qloss1=0.098×A1.2×sqrtHΔuL3

Тепло, відведене за допомогою примусової конвекції повітря (див. рисунок 3): Qloss3=VL×CpL×ρ

Тепло, відведене через стіни та стеля (див. рисунок 4):Qloss2=0.7×AW×KW×ΔuW+AD×KD×ΔuD

Пояснення значення символів

• Pv: Втрати потужності трансформатора в кВт

• Qv: Загальне відведення тепла в кВт

• QW,D: Відведення тепла через стіни та стелю в кВт

• AW,D: Площа стін та стелі в \(m^2\)

• KW,D: Коефіцієнт теплопередачі в \(кВт/м^2K\)

• SAF: Потужність для типу охолодження AF в кВА

• SAN: Потужність для типу охолодження AN в кВА

• VL: Протік повітря в \(м^3/с\) або \(м^3/год\)

• Qv1: Частина тепла, відведена за допомогою природної конвекції повітря, в кВт

• Qv2: Частина тепла, відведена через стіни та стелю, в кВт

• Qv3: Частина тепла, відведена за допомогою примусової конвекції повітря, в кВт

Рисунок 5 представляє рівні шуму різних трансформаторів за публікацією IEC 551. Магнітний шум виникає через коливання залізного сердечника (яке залежить від індукції) і залежить від властивостей матеріалу пластин сердечника.

Акустична потужність (рисунок 6) є мірою рівня шуму, створеного акустичним джерелом.