تبدیل کننده های برق با فشار بالا: کاربردها، ویژگی ها و روندهای آینده

پاره‌ی زیاتر تراکسفرماتورهای برق با فشار بالا (بیش از ۱۰ کیلوولت) در موارد مختلف، از قلمروی مسکونی تا صنعتی، به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ادامه مروری دقیق بر سناریوهای اصلی کاربرد و مشخصات فنی آنها ارائه شده است:

۱. کاربردهای شهری و مدنی
۱.۱ مناطق مسکونی و مراکز تجاری

تراکسفرماتور ترکیبی با ظرفیت ۱۰ کیلوولت، به دلیل اندازه کوچک و ساختار کاملاً بسته، در پروژه‌های مسکونی جدید، مراکز خرید و ساختمان‌های بلند به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. طراحی آن بسیار فضایی است - تنها حدود یک سوم اندازه یک تراکسفرماتور یکپارچه اروپایی با ظرفیت مشابه - که به استفاده موثر از زمین کمک می‌کند. علاوه بر این، کنفیگوراسیون اتصال Dyn11 ثبات ولتاژ را تضمین می‌کند و مشکلات مربوط به افت نقطه نیمه‌ی میانی را کاهش می‌دهد.

۱.۲ زیرساخت‌های عمومی شهری

این تراکسفرماتورها همچنین در زیرساخت‌های شهری مانند شبکه‌های توزیع روشنایی خیابانی، پارک‌سازی و جاده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. تراکسفرماتورهای نوع جعبه‌ای زیبا می‌توانند به طور شخصی‌سازی شده برای تطابق با محیط اطراف طراحی شوند. علاوه بر این، طراحی کاملاً عایق‌بندی شده آنها نیاز به فواصل ایمنی اضافی را کاهش می‌دهد و آنها را برای مناطق با ترافیک پیاده‌روی زیاد مناسب می‌کند.

۲. قطاع‌های صنعتی و انرژی
۲.۱ پارک‌های صنعتی و صنایع سنگین (استخراج و تولید)

در شرکت‌های صنعتی و معادن با بارهای الکتریکی بسیار پیچیده، تأمین قابل اعتماد برق اهمیت بسیاری دارد. تراکسفرماتورهای ترکیبی در این محیط‌ها امکان تغییر بین کنفیگوراسیون‌های شبکه حلقه‌ای و پایانه‌ای را فراهم می‌کنند و با محافظ دوگانه برای کاهش هزینه‌های نگهداری مجهز شده‌اند. آنها برای عملکرد قابل اعتماد در شرایط بسیار سخت طراحی شده‌اند، با دامنه دما از –۳۰°C تا +۴۰°C. تراکسفرماتورهای غوطه‌ور در روغن در صنایع سنگین معمولاً استفاده می‌شوند، در حالی که تراکسفرماتورهای خشک در محیط‌های معادن که مقاومت بالا در برابر انفجار نیاز است، ترجیح داده می‌شوند.

۲.۲ سیستم‌های تولید انرژی جدید

در سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر مانند کارخانه‌های برق خورشیدی و مزارع بادی، نیاز به افزایش ولتاژ پایین تولید شده به سطح ولتاژ شبکه وجود دارد. به عنوان مثال، تراکسفرماتورهای جعبه‌ای ۱۰ کیلوولت معمولاً برای اتصال به شبکه در نصب‌های فتوولتائیک پخش‌شده استفاده می‌شوند، در حالی که تراکسفرماتورهای فشار بسیار بالا برای انتقال برق به مسافت‌های دور برای کاهش ضایعات ضروری هستند. به عنوان مثال، تراکسفرماتور جعبه‌ای افزایش ولتاژ فتوولتائیک یک مؤلفه کلیدی در پروژه‌های انرژی تجدیدپذیر است.

۳. حمل و نقل و زیرساخت‌ها
۳.۱ حمل و نقل ریلی و ایستگاه‌های شارژ خودروهای الکتریکی

سیستم‌های مترو شهری و شبکه‌های ریلی سریع‌السیر به تأمین قابل اعتماد برق متکی هستند. تراکسفرماتورهای جعبه‌ای نصب شده در زیرстанسیون‌ها برق را به خطوط تماس هوایی این سیستم‌ها تامین می‌کنند. به همین ترتیب، ایستگاه‌های شارژ خودروهای الکتریکی از تراکسفرماتورها برای تبدیل ولتاژ بالای ۱۰ کیلوولت به ولتاژ خاص مورد نیاز واحدهای شارژ استفاده می‌کنند، که این امر امکان شارژ سریع با جریان بالا را فراهم می‌کند.

۳.۲ به‌روزرسانی شبکه‌های برق و کاربردهای شبکه هوشمند

تراکسفرماتورهای فشار بسیار بالا (با ظرفیت ۳۳۰ کیلوولت و بالاتر) نقش مهمی در انتقال برق بین مناطق دارند. توسعه مداوم شبکه‌های هوشمند تقاضا برای تراکسفرماتورهای دیجیتال مجهز به توابع نظارت از راه دور و تشخیص خطا را افزایش می‌دهد. به عنوان مثال، تراکسفرماتورهای تبدیل‌کننده مؤلفه‌های اساسی در سیستم‌های انتقال جریان مستقیم فشار بسیار بالا (UHVDC) هستند.

۴. سناریوهای خاص
تامین برق اضطراری و پشتیبان

منشآت حیاتی مانند بیمارستان‌ها و مراکز داده نیاز به تراکسفرماتورهای مزدوج برای تضمین تأمین برق بدون وقفه دارند. طراحی‌های شامل روغن با نقطه آتش‌گیری بالا خطر آتش‌سوزی را کاهش می‌دهند و این تراکسفرماتورها را برای نصب در ساختمان‌هایی که ایمنی اولویت است مناسب می‌کنند.

۵. تطبیق فنی
۵.۱ تحمل محیطی

بیشتر مدل‌های تراکسفرماتور طراحی شده‌اند تا در شرایط محیطی چالش‌برانگیز، از جمله ارتفاعات تا ۱۰۰۰ متر، رطوبت نسبی تا ۹۵٪، سرعت باد تا ۳۴ متر بر ثانیه و حوادث لرزه‌ای عمل کنند.

۵.۲ ویژگی‌های کارایی

ویژگی‌هایی مانند هسته‌های سیلیکونی با تلفات کم و محافظ دوگانه حساس کمک می‌کنند تا هزینه‌های عملیاتی کاهش یابند. علاوه بر این، این تراکسفرماتورها با ظرفیت بار زیاد ساخته شده‌اند تا نیازهای ناگهانی بار را برآورده کنند.

۶. روندهای آینده

با توجه به تغییرات در زمینه شبکه‌های هوشمند و انرژی‌های تجدیدپذیر، تراکسفرماتورهای فشار بالا برای حرکت به سمت کارایی بیشتر و عملیات هوشمندتر آماده هستند. توسعه‌های آینده شامل یکپارچه‌سازی حسگرهای IoT برای نظارت و تشخیص در زمان واقعی و استفاده از مواد محیط‌زیستی مانند روغن‌های عایق‌بندی تجزیه‌پذیر برای افزایش پایداری خواهد بود.