17 gyakori kérdés a tárgyilagos transzformátorokról

1 Miért kell a transzformátor magját földelni?
A határidők alatt a transzformátor magjának egy megbízható földkapcsolatot kell rendelkeznie. Földelés nélkül a mag és a föld közötti lebegő feszültség időnkénti összeomlásos kibocsátást okozna. Az egyetlen pontú földelés kizárja a magban lévő lebegő potenciál lehetőségét. Amikor viszont kettő vagy több földelési pont létezik, a mag szakaszai közötti egyenletlen potenciál áramköri áramokat eredményez a földelési pontok között, ami hőforrási hibákat okoz. A mag földelési hibái helyi túlzott hőt okozhatnak. Súlyos esetekben jelentősen emelkedhet a mágneses rész hőmérséklete, ami fénygáz riasztást okozhat, és súlyos gázvédelmi utasításokat is aktiválhat. A megolvadt mágneses részek közötti váltóáram-körök, a mágneses rész veszteségeinek növekedése komolyan befolyásolja a transzformátor teljesítményét és működését, néha a mágneses rész szilícium-vaslapjainak cseréjét is igényli. Ezért a transzformátor mágneses részének pontosan egy földelési pontja kell legyen—sem több, sem kevesebb.

2 Miért használják a szilícium-vaslapokat a transzformátor mágneses részeire?
A transzformátor mágneses részeit gyakran szilícium-vaslapokból állítják elő. A szilícium-vas olyan acélt jellemzi, amelyben a szilícium (más néven homok) tartalma 0,8-4,8% között van. A szilícium-vast azért használják, mert kiváló mágneses tulajdonságai vannak, és nagy mágneses fluktuációs sűrűséget generálhat energiázott tekercsekben, ami kisebb transzformátor méretet tesz lehetővé. A transzformátorok mindig váltóáram feltételek mellett működnek, ahol a veszteségek nem csak a tekercs ellenállásában, hanem a mágneses részben is előfordulnak alternatív mágnesesítés során. A mágneses részben fellépő veszteségeket "vasveszteségnak" nevezik, amely két részből áll: a "hysteresis veszteség" és a "farkasáram-veszteség". A hysteresis veszteség a mágnesesítés során fordul elő a mágneses hysteresis miatt, a veszteség arányos a anyag hysteresis hurokja által bezárt területtel. A szilícium-vas szűk hysteresis hurokja, ami alacsonyabb hysteresis veszteséget és kevesebb melegedést eredményez.

Ha a szilícium-vasnak ezek az előnyei vannak, akkor miért nem használnak egyszerűen szilícium-vas blokkokat? Mivel a réteges mágneses részek egy másik típusú vasveszteséget csökkentenek—a farkasáram-veszteséget. A működés során a tekercsekben lévő váltóáram alternatív mágneses fluktuációt generál, ami áramokat indukál a mágneses részben. Ezek az indukált áramok zárt hurokban, merőlegesen a fluktuáció irányára folyadnak, amit farkasáramoknak nevezünk, ami melegedést okoz. A farkasáram-veszteségek csökkentéséhez a transzformátor mágneses részei izolált szilícium-vaslapokat használnak, amelyeket felhalmozva, a farkasáramokat szűk úton, kisebb kerületi szakasszal kényszerítünk, ami a ellenállást növeli. Ezenkívül a szilícium a vaskombinációban a ellenállást is növeli, tovább csökkentve a farkasáramokat. A transzformátor mágneses részei általában 0,35 mm vastagságú hűtött szilícium-vaslapokat használnak, amiket méret szerint vágunk és "E-I" vagy "C" formában halmozunk. Elméletileg véve, a vékonyabb lapok és szűbb szalagok jobban csökkentenék a farkasáramokat, ami a farkasáram-veszteségek csökkentését, a hőmérséklet-emelkedés csökkentését és anyagmegspartást eredményezne. Azonban a gyakorlati mágneses rész gyártásban számos tényezőt kell figyelembe venni—az extrém vékony lapok jelentősen növelnének a munkaerő költségeit és csökkentenék a mágneses rész hatékony kerületi területét. Ezért a transzformátor mágneses részei szilícium-vaslapjainak méreteinek számos szempontot kell egyensúlyba hozni, hogy optimális tervezést érjenek el.

3 Milyen a Buchholz (gáz) védelem védelmi tartománya?

• A transzformátor belső többfázisú rövidzárlatai
• Tekercsbeli rövidzárlatok, rövidzárlatok a tekercsek és a mágneses rész vagy a tartály között
• Mágneses rész hibái
• Olajszint-csökkenés vagy olajszivárgás
• Rossz kapcsolat a tap changerekben vagy a vezetékek rossz hegyezése

4 Miben különböznek a főtranszformátor differenciális védelme és a Buchholz védelem?

• A főtranszformátor differenciális védelme cirkuláris áram elvén működik, míg a Buchholz védelem a transzformátor belső hibáiban fellépő gáz generálódása alapján működik.
• A differenciális védelem a transzformátorok fővédelme, míg a Buchholz védelem a transzformátor belső hibáinak fővédelme.
• A védelmi tartományok eltérőek:
  A)Differenciális védelem:
  • A főtranszformátor vezetékei és tekercsei közötti többfázisú rövidzárlatok
  • Súlyos egyfázisú tekercsbeli rövidzárlatok
  • A tekercsek és vezetékek földelése nagy áramerősséggel rendelkező földelési rendszerekben
• B)Buchholz védelem:
• • A transzformátor belső többfázisú rövidzárlatai
  • Tekercsbeli rövidzárlatok, rövidzárlatok a tekercsek és a mágneses rész vagy a tartály között
  • Mágneses rész hibái (túlzott hőt okozó károsodás)
  • Olajszint-csökkenés vagy olajszivárgás
  • Rossz kapcsolat a tap changerekben vagy a vezetékek rossz hegyezése

5 Hogyan kell kezelni a főtranszformátor hűtőrendszer hibáit?

• Amikor az I. és II. hűtőszakasz működő energiaellátása elveszik, "#1, #2 energiahiba" jel jelenik meg, és a főtranszformátor hűtőrendszer teljes leállításának utasítása aktiválódik. Azonnal jelentsen a diszpetchernél, és tiltsa le ezt a védelmi beállítást.
• Ha az I. és II. energiaellátás közötti váltás sikertelen a működés során, a "hűtő teljes leállítása" jel jelenik meg, és a főtranszformátor hűtőrendszer teljes leállításának utasítása aktiválódik. Azonnal jelentsen a diszpetchernél, tiltsa le ezt a védelmi beállítást, és gyorsan végezzen kézi váltást. Ha a KM1 vagy KM2 kapcsolók meghibásodnak, ne kényszerítse az indítást.
• Amikor bármely egyetlen hűtőáramkör hiba esetén, izolálja a hibás hűtőáramkört.

6 Milyen következményekkel jár, ha nem megfelelő párhuzamos működési feltételeket teljesítő transzformátorokat párhuzamosan használunk?
Ha különböző átalakítási arányú transzformátorokat párhuzamosan üzemeltetünk, körzetáramok alakulnak ki, ami befolyásolja a transzformátorok kimeneti kapacitását. Ha különböző százalékos ellenállású transzformátorokat párhuzamosan üzemeltetünk, a terhelés nem osztható meg a transzformátorok kapacitási arányai szerint, ami is befolyásolja a kimeneti kapacitást. Ha különböző csatlakozási csoportú transzformátorokat párhuzamosan üzemeltetünk, rövidzárlat jön létre a transzformátorokban.

7 Mi okozza a transzformátorokban fellépő rendellenes hangokat?

• Túltölt
• Rossz belső kapcsolatok, amelyek elektromos ívüket okozzák
• Ruházott egyes alkotórész
• Földelés vagy rövidzárlat a rendszerben
• Nagy motor indítása jelentős terhelési ingadozásokkal

8 Mikor ne állítsuk be a feszültségváltó transzformátor feszültségváltóját?

• A transzformátor túltöltje közben (kivéve különleges esetekben)
• Amikor a feszültségváltó könnyű gázdijének gyakori aktiválódása történik
• Amikor a feszültségváltó olajmérője nincs olaj
• Amikor a feszültségváltások száma meghaladja a megengedett határértékeket
• Amikor a feszültségváltó eszköz rendellenességeket mutat

9 Mit jelentenek a transzformátor címkéjén megadott nominális értékek?
A transzformátor nominális értékei a gyártók által meghatározott specifikációk, amelyek biztosítják a transzformátor normál működését. A nominális értékek tartományán belüli működés hosszú távú megbízható működést és jó teljesítményt biztosít. A nominális értékek közé tartozik:

• Nominális kapacitás: A nominális feltételek melletti garanciált kimeneti képesség, volt-amper (VA), kilovolt-amper (kVA) vagy megavolt-amper (MVA) egységekben fejezve ki. A magas transzformátor hatékonyság miatt a primáris és sekundáris tekercsek nominális kapacitása általában egyenlőre van tervezve.
• Nominális feszültség: A tehermentes működés során garantált végfeszültség, volt (V) vagy kilovolt (kV) egységekben fejezve ki. Hacsak másként nincs meghatározva, a nominális feszültség vonalirányú feszültséget jelent.
• Nominális áram: A nominális kapacitásból és a nominális feszültségből számított vonalirányú áram, amper (A) egységekben fejezve ki.
• Tehermentes áram: A nominális áram százalékos aránya a tehermentes működés során felhasznált izgalmi áram.
• Rövidzárlati veszteség: A tevékeny teljesítményveszteség, amikor az egyik tekercs rövidzárlatba kerül, és a másik tekercsre feszültséget adunk, hogy mindkét tekercsben a nominális áramot elérjük, watt (W) vagy kilowatt (kW) egységekben fejezve ki.
• Tehermentes veszteség: A tehermentes működés során felmerülő tevékeny teljesítményveszteség, watt (W) vagy kilowatt (kW) egységekben fejezve ki.
• Rövidzárlati feszültség: Egyébként zárlatfeszültségnek is nevezik, a nominális feszültséghez viszonyított százalék érték, amikor az egyik tekercs rövidzárlatba kerül, és a másik tekercs a nominális áramot viszi.
• Csatlakozási csoport: Megmutatja a primáris és sekundáris tekercsek csatlakozási módját, valamint a vonalirányú feszültségek fáziskülönbségét, óra-jelöléssel fejezve ki.

10 Miért igényel nagyobb transzformátor-kapacitást a folyamforrás-inverzor?
A transzformátor tervezése általában a nominális kapacitást veszi figyelembe, nem a nominális teljesítményt, mivel a folyam csak a nominális kapacitással van összefüggésben. A feszültségforrás-inverzor esetében a bemeneti erőtényeg közel 1-hez, tehát a nominális kapacitás és a nominális teljesítmény majdnem egyenlő. A folyamforrás-inverzor esetében ez eltérő – a bemeneti oldali transzformátor erőtényege legfeljebb a terhelési indukciós motor erőtényegével egyezhet meg. Tehát ugyanazon a terhelési motoron, a nominális kapacitás nagyobbnak kell lennie, mint a feszültségforrás-inverzorral használt transzformátoroknál.

11 Milyen tényezők befolyásolják a transzformátor kapacitását?
A tömbválasztás a feszültséggel, a vezeték választása pedig a folyammal kapcsolatos – a vezeték vastagsága közvetlenül befolyásolja a hőtermelést. Más szóval, a transzformátor kapacitása csak a hőtermelésre vonatkozik. Jól tervezett transzformátor esetén, rossz hőledési körülmények között, egy 1000kVA-os egység 1250kVA-t tud működtetni javított hűtés mellett. Továbbá, a nominális kapacitás a megengedett hőemelkedéssel kapcsolatos. Például, egy 1000kVA-os transzformátor, aminek a megengedett hőemelkedése 100K, 120K-on is működhet különleges körülmények között, ami meghaladja a 1000kVA-os kapacitást. Ez azt mutatja, hogy a transzformátor hűtési körülményeinek javítása növelheti a nominális kapacitást. Fordítva, ugyanazon kapacitású inverzor esetén, a transzformátor skálája csökkenhet.

12 Hogyan lehet javítani a transzformátor hatékonyságát?

• Mindig amikor lehetséges, válasszon alacsony veszteségű, nagy hatékonyságú energiatakarékos transzformátort
• Válassza meg a transzformátor kapacitását ésszerűen a terhelési feltételek alapján
• Tartsa a transzformátor átlagos terhelési faktorát 70% felett
• Fontolja meg a kisebb kapacitású transzformátorokra való cserét, ha az átlagos terhelési faktor konzisztensen 30% alatt van
• Fejlessze a terhelés teljesítményfaktorát, hogy növelje a transzformátor képességét aktív teljesítmény szolgáltatásában
• Konfigurálja ésszerűen a terheléseket, hogy minimalizálja a működő transzformátorok számát

13. Miért gyorsítani kell a nagy energiafelhasználású elosztási transzformátorok technikai frissítését?
A nagy energiafelhasználású elosztási transzformátorok elsősorban az SJ, SJL, SL7, S7 sorozatú transzformátorokat jelentik, amelyek vas- és rézveszteségei jelentősen magasabbak, mint a jelenleg elterjedt S9 sorozatú transzformátoroké. Például az S7 az S9-hez képest 11%-kal magasabb vasveszteséggel és 28%-kal magasabb rézveszteséggel rendelkezik. Az újabb S10 és S11 sorozatú transzformátorok még energiatakarékosabbak, mint az S9, míg a nem kristályos szövettől készült transzformátorok vasvesztesége csak az S7-es transzformátorok 20%-a. A transzformátorok tipikusan több évtizedes használati időt tartanak. A nagy energiafelhasználású transzformátorok cseréje hatékonyabb modellre nemcsak javítja az energiaátalakítási hatékonyságot, de életkorukon keresztül jelentős energiamegspartot is eredményez.

14. Mi a viharos áram? Milyen kárt okoz a viharos áram?
Amikor váltóáram folyik át egy vezetőn, az változó mágneses mezőt hoz létre a vezető körül. Ez a változó mező indukál áramokat a szilárd vezetőkben. Mivel ezek az indukált áramok zárt hurokot alkotnak a vezetőben, hasonlóan a vízviharként, ezért viharos áramoknak nevezik őket. A viharos áramok nemcsak elektromos energiát pazarolnak, csökkentve a berendezések hatékonyságát, de hőt is termelnek (például a transzformátormagban), ami súlyos esetekben befolyásolhatja a berendezések normális működését.

15. Miért kerülnie kell a transzformátor pillanatnyi védelmének a transzformátor alacsony feszültségű oldalának rövidzárlatával?
Ez elsősorban a relévédelem selejtezős működését szem előtt tartva történik. A magas feszültségű oldali pillanatnyi védelem főleg súlyos külső transzformátorhiba esetén véd. Beállítás során, ha a védelem nem kerüli a transzformátor alacsony feszültségű oldalának maximális rövidzárlati áramát, a védelmi hatókör kiterjedne az alacsony feszültségű kilépő vezetékre, mert a rövidzárlati áram értéke nem változik jelentősen a rövid távolságban az alacsony feszültségű kilépéstől. Ez kompromittálná a selejtezős működést. Bár a nem selejtező védelem megbízhatóbb, operatív nehézségeket okoz. Például sok ipari parkban 10 kV főelosztószoba (10 kV busz + kilépő átkapcsolók) található, minden műhelyben pedig alacsony feszültségű elosztógyűrű (gyűrűegység + transzformátor). Ha az átkapcsolók nem kerülik a transzformátor alacsony feszültségű oldalának maximális rövidzárlati áramát, az alacsony feszültségű főkapcsolók (gyűrűegység terhelési kapcsoló-fúzis) és a magas feszültségű átkapcsolók is bekapcsolódnak, ami operatív nehézségeket okoz.

16. Miért nem engedélyezhető egyszerre két párhuzamosan működő transzformátor közös pontjának földelése?
A nagy áramrendszerben a relévédelem érzékenységének koordinációjának kielégítése érdekében néhány főtranszformátor közös pontját kötik földre, míg mások maradnak föld nélküli állapotban. Egy állomáson, ahol két főtranszformátor található, a két közös pont egyszerre való földelésének elkerülése elsősorban a nullsorozatú áram és nullsorozatú feszültség védelmének koordinációját szolgálja. Több párhuzamosan működő transzformátorral rendelkező alárendelt állomásokban általában néhány transzformátor közös pontját kötik földre, míg a többi marad föld nélküli állapotban. Ez korlátozza a földhibához kapcsolódó áramot ésszerű szintre, és minimalizálja a működési módok változásának hatását a hálózaton belüli nullsorozatú áramok mértékére és eloszlására, javítva a nullsorozatú áramvédelmi rendszerek érzékenységét.

17. Miért végeznek impulzus zárópróbákat újonnan telepített vagy átmeneti karbantartástól visszatérő transzformátorok beindítása előtt?
Az üresen futó transzformátor hálózatról való leválasztása kapcsoló túlfeszültséget generál. Kis áramú földelési rendszerekben ez a túlfeszültség elérheti a nominális fázisfeszültség 3-4-szeresét; nagy áramú földelési rendszerekben pedig 3-szorosa lehet. Ezért a transzformátor izoláció képességének ellenőrzése céljából, hogy tartsa ki a nominális feszültséget és a működési kapcsoló túlfeszültséget, szükséges több impulzus zárópróbát végrehajtani a beindítás előtt. Emellett az üresen futó transzformátorok bekapcsolása indító áramot generál, amely elérheti a nominális áram 6-8-szeresét. Mivel az indító áram jelentős elektromos erőket generál, az impulzus zárópróbák hatékonyan ellenőrzik a transzformátor mechanikai erősségét, valamint azt, hogy a relévédelem helytelenül működhet-e.