Transformers 101: Inrushstroom, spanningregeling en meer

Welke soorten elektrische transformatoren bestaan er en wat zijn hun belangrijkste componenten?

Elektrische transformatoren komen in verschillende types voor om aan de evoluerende eisen van elektriciteitsnetwerken te voldoen. Ze kunnen worden ingedeeld als eenfase of driefase op basis van faseconfiguratie; kern- of schiltype volgens de relatieve plaatsing van windingen en kern; en droogtype, luchtgekoeld, gedwongen oliecirculatie luchtgekoeld, of watergekoeld op basis van koelmethode. In termen van neutraalpuntisolatie worden transformatoren geclassificeerd als volledig geïsoleerd of gedeeltelijk geïsoleerd. Bovendien worden isolatieklassen van windingen aangeduid als A, E, B, F en H op basis van materiaalsoort. Elk type transformator heeft specifieke operationele eisen. De belangrijkste componenten van een elektrische transformator omvatten de kern, windingen, bushings, oliekoker, expansietank (oliehoofdkussen), radiator en bijbehorende accessoires.

Wat is inrush stroom in transformatoren en wat veroorzaakt het?

Inrush stroom verwijst naar de tijdelijke stroom die door de windingen van een transformator loopt wanneer er voor het eerst spanning wordt toegepast. Het treedt op wanneer de resterende magnetische flux in de kern zich uitlijnt met de magnetische flux die door de toegepaste spanning wordt geproduceerd, waardoor de totale flux het verzadigingsniveau van de kern overschrijdt. Dit resulteert in een grote inrush stroom, die 6 tot 8 keer de nominale stroom kan bereiken. De grootte van de inrush stroom hangt af van factoren zoals de fasehoek van de spanning bij energievoorziening, de hoeveelheid resterende flux in de kern en de impedantie van het bronsysteem. De piekinrush stroom treedt meestal op wanneer de spanning op nulpassing is (overeenkomend met piekflux). De inrush stroom bevat gelijkstroom- en hogere harmonische componenten en neemt af in de loop van de tijd door circuitweerstand en reactantie - meestal binnen 5-10 seconden voor grote transformatoren en ongeveer 0,2 seconden voor kleinere eenheden.

Wat zijn de methoden voor spanningregeling in transformatoren?

Er zijn twee primaire methoden voor spanningregeling: belast tapverandering (OLTC) en niet-belast tapverandering (DETC).Belast spanningregeling staat toe dat de tappositie wordt aangepast terwijl de transformator geënergiseerd en in bedrijf is, waardoor continue spanningcontrole mogelijk is door de verhouding van de spoelen te wijzigen. Algemene configuraties omvatten line-end tap en neutral-point tap. De neutral-point tap biedt verminderde isolatie-eisen maar vereist dat het neutraalpunt tijdens de werking stevig wordt aangesloten.
Niet-belast spanningregeling betreft het veranderen van de tappositie alleen wanneer de transformator is gedektenergieerd of tijdens onderhoud.

Wat is een volledig geïsoleerde transformator en wat is een gedeeltelijk geïsoleerde transformator?

Een volledig geïsoleerde transformator (ook bekend als uniform geïsoleerd) heeft constante isolatieniveaus door de hele winding. Daarentegen heeft een gedeeltelijk geïsoleerde transformator (of gestaag geïsoleerd) verminderde isolatieniveaus in de buurt van het neutraalpunt vergeleken met de lijneinden.

Wat is het verschil in werking tussen spanningstransformatoren en stroomtransformatoren?

Spanningstransformatoren (VTs) worden voornamelijk gebruikt voor spanningmeting, terwijl stroomtransformatoren (CTs) worden gebruikt voor stroommeting. Belangrijke operationele verschillen omvatten:

• De secundaire zijde van een CT mag nooit openstaan, maar kan kortgesloten worden. Omgekeerd mag de secundaire zijde van een VT nooit kortsluiten, maar wel openstaan.

• Een VT heeft een zeer lage primaire impedantie ten opzichte van de secundaire belasting, waardoor het zich gedraagt als een spansingsbron. Daarentegen heeft een CT een hoge primaire impedantie en functioneert als een stroombron met effectief oneindige interne weerstand.

• Bij normaal gebruik werkt een VT met magnetische fluxdichtheid nabij verzadiging, wat kan afnemen bij systeemfouten door een spanningsdaling. Een CT daarentegen werkt bij lage fluxdichtheid onder normale omstandigheden. Tijdens korte sluitingen kan de toegenomen primaire stroom de kern in diepe verzadiging brengen, wat de meetfouten doet toenemen. Daarom wordt aanbevolen CTs met hoge verzadigingsweerstand te selecteren.