17 uobičajena pitanja o transformatorima snage

1 Zašto se mora zemliti jezgra transformatora?
Tijekom normalne operacije snage transformatora, jezgra mora imati jednu pouzdanu zemljnu vezu. Bez zemljanja, plivajući napon između jezgre i zemlje uzrokovao bi intermitentni pad razrada. Jedno točkasto zemljanje eliminira mogućnost plivajućeg potencijala u jezgri. Međutim, kada postoje dvije ili više točaka zemljanja, nejednakosti potencijala između odjeljaka jezgre stvaraju cirkulirajuće struje između točaka zemljanja, što uzrokuje grejne greške višetočkastog zemljanja. Greške zemljanja jezgre mogu uzrokovati lokalno pregrjevanje. U težim slučajevima, temperatura jezgre značajno poraste, što aktivira alarman svjetlogasovog signala, a može dovesti i do palića težeg gasa. Taložene odjeljci jezgre stvaraju kratične spojeve između lamenacija, povećavajući gubitke u jezgri i ozbiljno utjecajući na performanse i rad transformatora, ponekad zahtijevajući zamjenu silikonskih čelika u jezgri. Stoga, jezgre transformatora moraju imati točno jednu točku zemljanja - ni više ni manje.

2 Zašto se silikonski čelici koriste za jezgro transformatora?
Uobičajena jezgra transformatora su izrađene od silikonskih čelika. Silikonski čeličnjak sadrži silicij (također poznat kao pesak) u omjeru od 0,8-4,8%. Silikonski čeličnjak se koristi jer ima odlične magnetske svojstva i može generirati visoku gustoću magnetskog toka u nadjenim navojima, omogućujući manju veličinu transformatora. Transformatori uvijek rade pod AC uvjetima, s gubitcima snage koji se javljaju ne samo u otpornosti navoja, već i u jezgri pod alternativnim magnetizacijama. Gubitci snage u jezgri zovu se "gubitci željeza", sastavljeni od "gubitaka histerese" i "gubitaka struja vrtložnice". Gubitci histerese se javljaju tijekom magnetizacije zbog magnetske histerese, s gubitkom proporcionalnom površini obuhvaćenoj petljom histerese materijala. Silikonski čeličnjak ima usku petlju histerese, što rezultira nižim gubitcima histerese i smanjenim zagrijavanjem.

Ako silikonski čeličnjak ima ove prednosti, zašto se ne koriste čvrsti blokovi? Zato što laminirana jezgra smanjuje drugu vrstu gubitaka željeza - gubitke struja vrtložnice. Tijekom rada, alternativni tok u navojima stvara alternativni magnetski tok, inducirajući struje u jezgri. Ove inducirane struje teku u zatvorenim petljama okomite na smjer toka, formirajući struje vrtložnice koje uzrokuju zagrijavanje. Da bi se smanjili gubitci struja vrtložnice, jezgra transformatora koriste izolirane silikonske čelike složene zajedno, prisiljavajući struje vrtložnice da prođu kroz uske putove s manjim presjecima kako bi se povećao otpor. Također, silicij u čeliku povećava specifični otpor, dodatno smanjujući struje vrtložnice. Jezgra transformatora tipično koriste 0,35 mm deblji hladno valjani silikonski čelik, rezan na veličinu i složen u "E-I" ili "C" oblik. Teorijski, tanji listovi i uži traci bolje smanjuju struje vrtložnice. To bi smanjilo gubitke struja vrtložnice, smanjilo porast temperature i sahranilo materijal. Međutim, praktična izrada jezgre uzima u obzir više faktora - previsoki tanki listovi značajno povećavaju troškove rada i smanjuju efektivnu površinu presjeka jezgre. Stoga, dimenzije silikonskih čelika za jezgru transformatora moraju balansirati razne razmatranja kako bi se postigao optimalni dizajn.

3 Koji je raspon zaštite Buchholz (plin) zaštite?

• Unutarnji višefazni kratki spojevi u transformatoru
• Kratki spojevi između navoja, između navoja i jezgre ili rezervoara
• Greške u jezgri
• Pad razina ulja ili curenje ulja
• Loš kontakt u promjenjivim stupnicama ili loš savarenje vodnika

4 Koji su različiti aspekti glavne diferencijalne zaštite transformatora i Buchholz zaštite?

• Glavna diferencijalna zaštita transformatora funkcionira na principu cirkulirajućih struja, dok Buchholz zaštita funkcionira temeljem nastanka plina tijekom unutarnjih grešaka transformatora.
• Diferencijalna zaštita služi kao glavna zaštita transformatora, dok je Buchholz zaštita glavna zaštita za unutarnje greške transformatora.
• Rasponi zaštite se razlikuju:
  A) Diferencijalna zaštita pokriva:
  • Višefazne kratke spojeve u vodovima i navojima glavnog transformatora
  • Teške jednofazne kratke spojeve između navoja
  • Zemljne greške u navojima i vodovima u sustavima s visokim zemljanim tokom
• B) Buchholz zaštita pokriva:
• • Unutarnje višefazne kratke spojeve u transformatoru
  • Kratke spojeve između navoja, između navoja i jezgre ili rezervoara
  • Greške u jezgri (pregrjevinska šteta)
  • Pad razina ulja ili curenje ulja
  • Loš kontakt u promjenjivim stupnicama ili loš savarenje vodnika

5 Kako se rukuje greškama hlađenja glavnog transformatora?

• Kada se izgube radni naponi za hlađenje dijelova I i II, pojavi se signal "#1, #2 naponska greška", a aktivira se skokovito isključivanje hlađenja glavnog transformatora. Odmah izvijestite dispečera i onemogućite ovaj set zaštite.
• Ako pri radu ne uspije promjena između napona I i II, upali se indikator "potpuno zaustavljanje hlađenja", aktivirajući skokovito isključivanje hlađenja glavnog transformatora. Odmah izvijestite dispečera da onemogućite ovaj set zaštite i brzo obavite ručnu promjenu. Ako su kontaktri KM1 ili KM2 otkazali, ne forsirajte njihovu radnju.
• Kada bilo koji jedinstveni krug hlađenja otkazi, izolirajte neispravan krug hlađenja.

6 Koji su posljedice kada se transformatori koji ne ispunjavaju uvjete paralelnog rada operiraju u paraleli?
Kada se transformatori s različitim omjerima pretvorbe operiraju u paraleli, razvijaju se cirkulacijski strujovi, što utječe na izlaznu sposobnost transformatora. Kada se transformatori s različitim postotcima impedancije operiraju u paraleli, opterećenja se ne mogu raspodijeliti prema omjerima kapaciteta transformatora, što također utječe na izlaznu sposobnost. Kada se transformatori s različitim grupama povezivanja operiraju u paraleli, dogodit će se kratični spojevi u transformatorima.

7 Što uzrokuje anormalne zvukove u transformatorima?

• Preopterećenje
• Loši unutarnji kontakti koji uzrokuju razbojne lukove
• Rasipani pojedini dijelovi
• Zemljenje ili kratični spojevi u sustavu
• Pokretanje velikih motora koji uzrokuju značajne fluktuacije opterećenja

8 U kojim situacijama ne treba prilagođavati stupnjeve priključka na transformatoru s priključkom pod opterećenjem?

• Tijekom preopterećenog rada transformatora (osim u posebnim okolnostima)
• Kada se često aktivira svjetlosna zaštita priključka pod opterećenjem
• Kada pokazatelj ulja na priključku pod opterećenjem pokazuje da nema ulja
• Kada broj promjena stupnjeva premaši određene granice
• Kada uređaj za promjenu stupnjeva pokazuje anomalije

9 Što predstavljaju nominirane vrijednosti na oznaci transformatora?
Nominirane vrijednosti transformatora su specifikacije koje proizvođači postavljaju za normalnu radnu operaciju transformatora. Rad unutar tih nominiranih vrijednosti osigurava dugotrajnu pouzdanu operaciju s dobro performansama. Nominirane vrijednosti uključuju:

• Nominirana snaga: Osigurana izlazna sposobnost pod nominiranim uvjetima, izražena u voltamperima (VA), kilovoltamperima (kVA) ili megavoltamperima (MVA). Zbog visoke učinkovitosti transformatora, nominirane snage primarnih i sekundarnih zavojnica su tipično dizajnirane da budu jednake.
• Nominirano napon: Osigurani terminalni napon pod uvjetima bez opterećenja, izražen u voltima (V) ili kilovoltima (kV). Ako nije drugačije navedeno, nominirani napon se odnosi na linijski napon.
• Nominirani struja: Linijska struja izračunata iz nominirane snage i nominiranog napona, izražena u amperima (A).
• Struja bez opterećenja: Struja pobude kao postotak nominirane struje tijekom rada bez opterećenja.
• Gubitci pri kratkom spoju: Gubitci aktivne snage kada je jedan zavojnik kratko spojen, a na drugi zavojnik primjenjuje se napon kako bi se dostigla nominirana struja u oba zavojnika, izraženi u vatima (W) ili kilovatima (kW).
• Gubitci bez opterećenja: Gubitci aktivne snage tijekom rada bez opterećenja, izraženi u vatima (W) ili kilovatima (kW).
• Napon pri kratkom spoju: Također poznat kao impedancijski napon, postotak primjenjenog napona u odnosu na nominirani napon kada je jedan zavojnik kratko spojen, a drugi zavojnik nosi nominiranu struju.
• Grupa povezivanja: Indicira metode povezivanja primarnih i sekundarnih zavojnica te fazni razmak između linijskih napona, prikazan pomoću oznaka sata.

10 Zašto inverteri s izvorom struje zahtijevaju veću snagu transformatora?
Dizajn transformatora tipično uzima u obzir nominiranu snagu umjesto nominirane snage jer se struja odnosi samo na nominiranu snagu. Za invertere s izvorom napona, ulazni faktor snage je blizu 1, pa su nominirana snaga i nominirana snaga skoro jednake. Inverteri s izvorom struje se razlikuju - njihov ulazni faktor snage invertera jednak je najviše faktoru snage opterećenja induktivnog motora. Stoga, za isti opterećeni motor, nominirana snaga mora biti veća nego kod transformatora koji se koriste s inverterima s izvorom napona.

11 Koje faktore utječu na snagu transformatora?
Izbor jezgre vezan je za napon, dok izbor voditelja vezan je za struju - debljina voditelja direktno utječe na generiranje topline. Drugim riječima, snaga transformatora vezana je samo za generiranje topline. Za dobro dizajnirani transformator koji radi u lošim uvjetima hlađenja, 1000 kVA jedinica može raditi na 1250 kVA s poboljšanim hlađenjem. Također, nominirana snaga vezana je za dopušteni porast temperature. Na primjer, 1000 kVA transformator s dopuštenim porastom temperature od 100K može preći 1000 kVA snagu ako mu se dopusti rad na 120K u posebnim okolnostima. To pokazuje da poboljšavanje uvjeta hlađenja transformatora može povećati njegovu nominiranu snagu. Obrnuto, za istu snagu invertora, veličina ormarića transformatora može se smanjiti.

12 Kako unaprijediti učinkovitost transformatora?

• Kada god je moguće odaberite transformator visoke učinkovitosti s niskim gubicima i energetski učinkovit
• Razumno odaberite kapacitet transformatora na temelju opterećenja
• Održavajte prosječni faktor opterećenja transformatora iznad 70%
• Uzmite u obzir zamjenu sa transformatorima manjeg kapaciteta ako je prosječni faktor opterećenja stalno ispod 30%
• Poboljšajte faktor snage opterećenja kako biste poboljšali sposobnost transformatora da prenosi aktivnu snagu
• Razumno konfigurirajte opterećenja kako biste smanjili broj radnih transformatora

13 Zašto ubrzati tehničku rekonstrukciju razdjelnih transformatora s visokom potrošnjom energije?
Transformatori s visokom potrošnjom energije uglavnom se odnose na serije SJ, SJL, SL7, S7 čiji su gubici u željezu i bakru znatno veći od trenutno raširenih transformatora serije S9. Na primjer, u usporedbi s S9, S7 ima 11% više gubitaka u željezu i 28% više gubitaka u bakru. Noviji transformatori poput S10 i S11 još su energetski učinkovitiji od S9, dok amorfni legirani transformatori imaju gubitke u željezu koji iznose samo 20% gubitaka u željezu kod S7 transformatora. Transformatori obično imaju vijek trajanja od nekoliko desetljeća. Zamjena transformatora s visokom potrošnjom energije s modelima visoke učinkovitosti ne samo da poboljšava učinkovitost pretvorbe energije, već ostvaruje i značajne uštede u električnoj energiji tijekom cijelog vijeka trajanja.

14 Što su vrtložne struje? Koju štetu uzrokuju vrtložne struje?
Kada izmjenična struja teče kroz vodič, stvara izmjenično magnetsko polje oko vodiča. To izmjenično polje inducira struje unutar čvrstih vodiča. Budući da ove inducirane struje tvore zatvorene petlje unutar vodiča slične vodenim vrtlogama, nazivaju se vrtložne struje. Vrtložne struje ne samo da troše električnu energiju, smanjuju učinkovitost opreme, već također uzrokuju zagrijavanje električnih uređaja (poput jezgre transformatora), što može ozbiljno utjecati na normalan rad opreme.

15 Zašto zaštitu od trenutnih preopterećenja transformatora mora izbjeći kratki spoj na strani niskog napona?
To se prvenstveno razmatra radi selektivnosti rada relejne zaštite. Trenutna zaštita na strani visokog napona prvenstveno štiti od ozbiljnih vanjskih kvarova transformatora. Pri podešavanju, ako zaštita ne izbjegne maksimalnu struju kratkog spoja na strani niskog napona transformatora, područje zaštite proširit će se na izvodne linije niskog napona jer vrijednosti struje kratkog spoja ne variraju značajno u kratkom rasponu blizu izlaza niskog napona. To bi kompromitiralo selektivnost. Iako ne-selektivna zaštita ima veću pouzdanost, uzrokuje poteškoće u pogonu. Na primjer, mnogi industrijski parkovi imaju glavne raspodjele 10 kV (10 kV sabirnica + izlazni sklopni aparati), dok svaki radni prostor ima prstenaste raspodjele niskog napona (prstenaste jedinice + transformatori). Ako sklopni aparati ne izbjegnu maksimalnu struju kratkog spoja na strani niskog napona transformatora, istovremeno će djelovati glavni prekidači niskog napona (opterećeni sklopni aparat fuzi u prstenastoj jedinici) i sklopni aparati visokog napona, što uzrokuje poteškoće u pogonu.

16 Zašto nije dopušteno da dva paralelna transformatora istodobno imaju uzemljene neutralne točke?
U sustavima s velikim strujama, radi zadovoljavanja zahtjeva koordinacije osjetljivosti relejne zaštite, neki glavni transformatori moraju biti uzemljeni dok drugi ostaju neuzemljeni. U postaji s dva glavna transformatora, istodobno neuzemljenje obje neutralne točke prvenstveno se odnosi na koordinaciju zaštite nulte sekventne struje i nulte sekventne napona. U transformatorskim stanicama s više paralelnih transformatora, obično su neutralne točke nekih transformatora uzemljene dok druge ostaju neuzemljene. Time se ograničava struja zemnog spoja na razumne razine i minimizira utjecaj promjena načina rada na veličinu i distribuciju struja nulte sekvente kroz cijelu mrežu, čime se poboljšava osjetljivost sustava zaštite nulte sekventne struje.

17 Zašto provesti testove impulznog zatvaranja prije puštanja novoinstaliranih ili remontiranih transformatora u pogon?
Isključivanje neopterećenog transformatora iz mreže stvara prenapone uslijed prekidanja. U sustavima s malim strujama, ti prenaponi mogu doseći 3-4 puta nominalni fazni napon; u sustavima s velikim strujama uzemljenja, mogu doseći 3 puta nominalni fazni napon. Stoga, kako bi se provjerilo može li izolacija transformatora izdržati nazivni napon i prenapone uslijed prekidanja, mora se prije puštanja u pogon provesti više testova impulznog zatvaranja. Osim toga, uključivanje neopterećenih transformatora proizvodi magnetizacijsku struju udara koja može doseći 6-8 puta nazivnu struju. Budući da magnetizacijska struja udara stvara značajne elektromagnetske sile, testovi impulznog zatvaranja također učinkovito provjeravaju mehaničku čvrstoću transformatora i mogućnost netočnog rada relejne zaštite.