ترانسفورماتورهای قدرت با ولتاژ بالا: کاربردها، ویژگی‌ها و روندهای آینده

ترانس‌های برق با ولتاژ بالا (بیش از ۱۰ کیلوولت) به طور گسترده در بخش‌های مختلف، از مسکونی تا صنعتی، مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ادامه مرور جامعی از سناریوهای اصلی کاربرد و مشخصات فنی آنها ارائه شده است:

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

ترانس ترکیبی با ولتاژ اسمی ۱۰ کیلوولت، به دلیل اندازه کوچک و ساختار کاملاً بسته، به طور گسترده در مجتمع‌های مسکونی جدید، مراکز خرید و ساختمان‌های بلند مورد استفاده قرار می‌گیرد. طراحی آن بسیار کارآمد فضایی است—فقط حدود یک سوم اندازه یک ترانس یکپارچه اروپایی با ظرفیت مشابه—که به استفاده کارآمد از زمین کمک می‌کند. علاوه بر این، پیکربندی اتصال Dyn11 ثبات ولتاژ را تضمین می‌کند و مشکلات مرتبط با لغزش نقطه میانی را کاهش می‌دهد.

۱.۲ زیرساخت‌های عمومی شهری

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

۲. بخش‌های صنعتی و انرژی
۲.۱ پارک‌های صنعتی و صنایع سنگین (معادن و تولید)

در شرکت‌های صنعتی و معادن با بارهای برق بسیار پیچیده، تأمین برق قابل اعتماد از اهمیت بسیاری برخوردار است. ترانس‌های ترکیبی در این محیط‌ها امکان تغییر پیکربندی بین شبکه حلقه‌ای و پایانه‌ای را فراهم می‌کنند و با محافظ دوگانه فیوز مجهز شده‌اند تا هزینه‌های نگهداری را کاهش دهند. آنها برای عملکرد قابل اعتماد در شرایط بسیار سخت طراحی شده‌اند، با دامنه دمایی عملکرد از –۳۰°C تا +۴۰°C. ترانس‌های غوطه‌ور در روغن در صنایع سنگین معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند، در حالی که ترانس‌های خشک در محیط‌های معدنی که نیاز به مقاومت بالا در برابر انفجار دارند مورد ترجیح قرار می‌گیرند.

۲.۲ سیستم‌های تولید انرژی جدید

در سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر مانند نیروگاه‌های فتوولتائیک و مزارع بادی، نیاز به افزایش ولتاژ پایین تولید شده به سطح ولتاژ شبکه وجود دارد. به عنوان مثال، ترانس‌های جعبه‌ای ۱۰ کیلوولت معمولاً برای اتصال به شبکه در نصب‌های فتوولتائیک توزیع شده مورد استفاده قرار می‌گیرند، در حالی که ترانس‌های ولتاژ بسیار بالا برای انتقال برق به مسافت‌های دور برای کاهش ضایعات حیاتی هستند. ترانس افزایش ولتاژ فتوولتائیک جعبه‌ای، به عنوان مثال، یک مولفه 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 با سرعت بالا به تأمین برق پایدار وثیقه دارند. ترانس‌های جعبه‌ای نصب شده در زیرстанسیون‌ها برق را به خطوط تماس بالایی مورد استفاده در این سیستم‌ها تأمین می‌کنند. به طور مشابه، ایستگاه‌های شارژ خودروهای الکتریکی از ترانس‌ها برای تبدیل ولتاژ بالای ۱۰ کیلوولت به ولتاژ خاص مورد نیاز واحد شارژ استفاده می‌کنند، که این امر امکان شارژ سریع با جریان بالا را فراهم می‌کند.

۳.۲ به‌روزرسانی شبکه‌های برق و کاربردهای شبکه هوشمند

ترانس‌های ولتاژ بسیار بالا (با ولتاژ اسمی ۳۳۰ کیلوولت و بالاتر) نقش مهمی در انتقال برق بین مناطق ایفا می‌کنند. توسعه مداوم شبکه‌های هوشمند تقاضا برای ترانس‌های دیجیتال مجهز به قابلیت‌های نظارت از راه دور و تشخیص خطا را تقویت می‌کند. به عنوان مثال، ترانس‌های تبدیل‌کننده مولفه‌های اساسی در سیستم‌های انتقال جریان مستقیم ولتاژ بسیار بالا (UHVDC) هستند.

۴. سناریوهای خاص
تامین برق اضطراری و پشتیبان

ساختمان‌های حیاتی مانند بیمارستان‌ها و مراکز داده به ترانس‌های اضافی نیاز دارند تا تأمین برق بدون وقفه را تضمین کنند. طراحی‌های شامل روغن با نقطه آتش‌سوزی بالا خطر آتش‌سوزی را کاهش می‌دهند و این ترانس‌ها را برای نصب در ساختمان‌هایی که ایمنی اولویت است مناسب می‌کنند.

۵ تطبیق فنی
۵.۱ تحمل محیطی

بیشتر مدل‌های ترانس برای عملکرد در شرایط محیطی چالش‌برانگیز طراحی شده‌اند، از جمله ارتفاعات تا ۱۰۰۰ متر، رطوبت نسبی تا ۹۵٪، سرعت باد تا ۳۴ متر بر ثانیه و رویدادهای لرزه‌ای.

۵.۲ ویژگی‌های کارایی

ویژگی‌هایی مانند هسته‌های سیمان سیلیسی با ضریب اتلاف کم و محافظ فیوز دوگانه کمک می‌کنند به کاهش هزینه‌های عملیاتی. علاوه بر این، این ترانس‌ها با ظرفیت بار اضافی ساخته شده‌اند تا به تقاضاهای ناگهانی بار پاسخ دهند.

۶ روندهای آینده

با تغییرات در چشم‌انداز شبکه‌های هوشمند و انرژی تجدیدپذیر، ترانس‌های ولتاژ بالا در مسیر رسیدن به کارایی بالاتر و عملکرد هوشمندتر قرار دارند. توسعه‌های آینده شامل یکپارچه‌سازی حسگرهای اینترنت اشیا برای نظارت و تشخیص در زمان واقعی و استفاده از مواد محیط‌زیستی مانند روغن‌های عایق‌بندی تجزیه‌پذیر برای افزایش پایداری خواهد بود.