17 Bieži Uzdotie Jautājumi Par Elektroenerģijas Transformatoriem

1 Kāpēc transformatora šķīvis jāzemkopē?
Transformatoru normālajā darbībā šķīvam jābūt vienai uzticamai zemkopējai savienojuma. Bez zemkopšanas starp šķīvi un zemi būtu fluktuējoša sprieguma atšķirība, kas izraisītu periodiskas pārtraukumu un izlaides. Viens punkts zemkopšanai novērš iespēju, ka šķīvā pastāvētu plūstošs potenciāls. Tomēr, ja ir divi vai vairāk zemkopšanas punkti, nevienmērīgi potenciāli starp šķīva daļām izraisa apstrāvas strāvas starp zemkopšanas punktiem, izraisojot daudzpunkta zemkopšanas siltuma kaitējumus. Šķīva zemkopšanas kaitējumi var izraisīt vietēju pārsildīšanos. Smagākos gadījumos šķīva temperatūra ļoti palielinās, aktivizējot gaismas gāzes signālus, un varētu pat izraisīt smilšainas gāzes aizsardzības izspiešanos. Pārsiltošu šķīva daļu pastaigās radušies saiknes ierobežoja šķīva zaudējumus un nopietni ietekmēja transformatora veiktspēju un darbību, dažkārt nepieciešama šķīva silīcijslēpas lapiņu aizstāšana. Tādēļ transformatora šķīvim jābūt tieši vienam zemkopšanas punktam - ne vairāk, ne mazāk.

2 Kāpēc transformatoru šķīvos tiek izmantotas silīcijslēpas lapiņas?
Parasti transformatoru šķīvos tiek izmantotas silīcijslēpas lapiņas. Silīcijslēpa satur silici (arī pazīstama kā smilts) 0,8-4,8% apmērā. Silīcijslēpa tiek izmantota tāpēc, ka tai ir lieliskas magnētiskās īpašības un tā var radīt augstu magnētisko plūsmas blīvumu enerģijas līknēs, ļaujot samazināt transformatora izmēru. Transformatori vienmēr darbojas maiņstrāvas apstākļos, ar zaudējumiem ne tikai līknes rezistences dēļ, bet arī šķīvā maiņveida magnetizācijas dēļ. Šķīva zaudējumi sauc par "dzelzs zaudējumiem", tos veido "histerēzes zaudējumi" un "virpes strāvas zaudējumi". Histerēzes zaudējumi notiek magnetizācijas laikā, jo dzelzs histerēze, ar zaudējumiem proporcionāliem materiāla histerēzes kontūras iekšpusē iezarijamā laukuma. Silīcijslēpai ir īss histerēzes cikls, tāpēc histerēzes zaudējumi un siltums ir mazāki.

Ja silīcijslēpai ir šādas priekšrocības, kāpēc nevar izmantot solidas blokus? Tāpēc, ka laminētie šķīvi samazina citu veida dzelza zaudējumus - virpes strāvas zaudējumus. Darbības laikā maiņstrāva līknēs rada maiņplūsmu, kas inducē strāvas šķīvā. Šīs inducētās strāvas plūst slēgtos ceļos perpendikulāri plūsmas virzienam, veidojot virpes strāvas, kas izraisa siltumu. Lai samazinātu virpes strāvas zaudējumus, transformatoru šķīvos tiek izmantotas izolētas silīcijslēpas lapiņas, kas novietotas viena uz otras, piespiest virpes strāvas caur salīdzinoši īsu ceļu ar mazāku priekšmalas laukumu, lai palielinātu pretestību. Papildus tam, silīcijslēpā pieaug resistivitāte, papildus samazinot virpes strāvas. Parasti transformatoru šķīvos tiek izmantotas 0,35 mm biezas aukstpiegājas silīcijslēpas lapiņas, sagrieztas pareizos izmēros un novietotas "E-I" vai "C" formā. Teorētiski, dūnākas lapiņas un īsākas juostas labāk samazinātu virpes strāvas. Tas samazinātu virpes strāvas zaudējumus, samazinātu temperatūras paaugstināšanos un taupītu materiālu. Tomēr praksē, šķīvu ražošanai jāņem vērā vairāki faktori - pārāk dūnas lapiņas būtu lielāks darbinieku izmaksu pieaugums un samazinātos šķīva efektīvais priekšmalas laukums. Tādēļ, transformatoru šķīvu silīcijslēpas lapiņu izmēri jābalstās uz dažādiem apsvērumiem, lai sasniegtu optimālo dizainu.

3 Kāda ir Buhholca (gāzes) aizsardzības aizsargājamā zona?

• Transformatora iekšējie daudzfasējie saiknes trauciņi
• Spuldzes saiknes, saiknes starp vitiņām un šķīvi vai tanku
• Šķīva kaitējumi
• Oļa līmenis samazinās vai oļa izplūde
• Slikti kontakti stāvokļu maiņā vai slikti sulasinātas vadītājas

4 Kādas ir galvenā transformatora diferenciālā aizsardzība un Buhholca aizsardzības atšķirības?

• Galvenais transformatora diferenciālais aizsardzības princips balstās uz apstrāvas strāvām, kamēr Buhholca aizsardzība balstās uz gāzes radīšanos transformatora iekšējos kaitējumos.
• Diferenciālā aizsardzība ir galvenais transformatora aizsardzības līdzeklis, kamēr Buhholca aizsardzība ir galvenais aizsardzības līdzeklis transformatora iekšējiem kaitējumiem.
• Aizsargājamās zonas atšķiras:
  A) Diferenciālā aizsardzība ietver:
  • Dažādu fasēju saiknes trauciņus galvenajā transformatora vedā un vitnēs
  • Smagus vienas fāzes spuldzes saiknes trauciņus
  • Zemes saiknes vitnēs un vedos augstās strāvas zemes sistēmās
• B) Buhholca aizsardzība ietver:
• • Transformatora iekšējos daudzfasējos saiknes trauciņus
  • Spuldzes saiknes, saiknes starp vitiņām un šķīvi vai tanku
  • Šķīva kaitējumus (pārsildīšanās kaitējumi)
  • Oļa līmeņa samazināšanos vai oļa izplūdi
  • Sliktus kontaktus stāvokļu maiņā vai slikti sulasinātas vadītājas

5 Kā risināt galvenā transformatora dzesētāju kaitējumus?

• Ja dzesētāju I un II daļas darba elektroenerģijas piegādes zaudē, parādās "#1, #2 enerģijas zaudēšanas" signāls, un aktīvējas galvenā transformatora dzesētāju pilna apturēšanas izspiešanas shēma. Tūlīt jāziņo dispečam un jāatdzēš šī aizsardzības komplekts.
• Ja I un II daļas enerģijas piegādes maiņa neizdodas darbībā, "dzesētāju pilna apturēšana" indikators uzsver, aktīvējot galvenā transformatora dzesētāju pilna apturēšanas izspiešanas shēmu. Tūlīt jāziņo dispečam, lai atdzēstu šo aizsardzības komplektu, un jāveic manuāla maiņa. Ja kontaktori KM1 vai KM2 ir krituši, nejāpiespied energiju.
• Ja kaut viena dzesētāju šķīvā rodas kaitējums, jāizolēj kaitējušais dzesētāju šķīvs.

6 Kādas sekas rodas, ja transformatorus, kas neatbilst paralēlā darbības nosacījumiem, darbinā saderīgi?
Ja transformatori ar dažādiem pārveidošanas koeficientiem darbojas saderīgi, izveidojas cirkulārie strāvas, kas ietekmē transformatoru izvades jaudu. Ja transformatori ar dažādām procentuālajām impedancēm darbojas saderīgi, slodzes nevar sadalīt atbilstoši transformatoru jaudas attiecībām, tādējādi ietekmējot izvades jaudu. Ja transformatori ar dažādām savienojumu grupām darbojas saderīgi, transformatoros notiek īsoslodzes.

7 Kādas ir neparastu skaņu transformatoros iemesls?

• Pārslogums
• Sliktas iekšējās kontakti, kas rada elektrostatisko uzliesmojumu
• Atsevišķu komponentu nestabilitāte
• Sistēmas apgabals vai īsoslodze
• Lielu dzinēju startēšana, kas izraisa būtisku slodzes svārstības

8 Kad nevajadzētu pielāgot līdzstrāvas maiņas transformatora stāvvārtu maiņu?

• Transformatora pārsloguma laikā (izņemot īpašas situācijas)
• Ja līdzstrāvas maiņas transformatora gaismais gāzes aizsardzība bieži aktivizējas
• Ja līdzstrāvas maiņas transformatora eļļas rādītājs liekā, ka nav eļļas
• Ja stāvvārtu maiņu skaits pārsniedz noteiktos robežas
• Ja stāvvārtu maiņas ierīce rāda nenormālas darbības

9 Ko transformatora etiketes norādītās vērtības nozīmē?
Transformatora etiketes norādītās vērtības ir ražotāja noteiktas specifikācijas normālam transformatora darbībai. Darbība šīm norādītajām vērtībām nodrošina ilgtermiņa uzticamu darbību ar labu veiktspēju. Norādītās vērtības ietver:

• Nominaļā jauda: Garantētā izvades spēja nominaļajās apstākļos, izteikta voltamperes (VA), kilovoltamperes (kVA) vai megavoltamperes (MVA). Tā kā transformatoru efektivitāte ir augsta, primārā un sekundārā vija nominālā jauda parasti tiek izstrādāta vienāda.
• Nominaļā sprieguma: Garantēta terminālā sprieguma vērtība bez slodzes, izteikta volts (V) vai kilovolts (kV). Ja nav citādi norādīts, nominaļais spriegums attiecas uz līnijas spriegumu.
• Nominaļā strāva: Līnijas strāva, aprēķināta no nominales jaudas un nominales sprieguma, izteikta amperes (A).
• Bezslodzes strāva: Nominales strāvas procenti bezslodzes darbības laikā.
• Īsoslodzes zudējumi: Aktīvā spēka zudējumi, kad viena vija tiek īsoslodzēta un otrai vijai tiek piestiprināts spriegums, lai abi viji sasniedzētu nominales strāvu, izteikti vatā (W) vai kilovatā (kW).
• Bezslodzes zudējumi: Aktīvā spēka zudējumi bezslodzes darbības laikā, izteikti vatā (W) vai kilovatā (kW).
• Īsoslodzes spriegums: Arī pazīstams kā impedancijas spriegums, tas ir piestiprinātā sprieguma procenti no nominales sprieguma, kad viena vija tiek īsoslodzēta un otra vija nes negaida nominales strāvu.
• Savienojuma grupa: Norāda primārās un sekundārās vijas savienojuma metodes un līnijas sprieguma fāzes starpību, izmantojot pulksteņa notāciju.

10 Kāpēc strāvas avota invertori prasa lielāku transformatora jaudu?
Transformatoru dizains parasti ņem vērā nominales jaudu, nevis nominales spēku, jo strāva saistīta tikai ar nominales jaudu. Uz sprieguma balstīto invertoru gadījumā ieejas spēkfaktors ir tuvs 1, tāpēc nominales jauda un nominales spēks ir gandrīz vienādi. Strāvas avota invertori atšķiras — to ieejas transformatora spēkfaktors visaugstāk ir vienāds ar indukcijas dzinēja spēkfaktoru. Tāpēc, lai gan ir tāds pats slodzes dzinējs, nominales jauda jābūt lielākai nekā transformatoriem, kas tiek izmantoti ar sprieguma avota invertoriem.

11 Kādi faktori ietekmē transformatora jaudu?
Dzelzs izvēle saistīta ar spriegumu, bet vedņu izvēle saistīta ar strāvu — vedņu biezums tieši ietekmē siltuma radīšanu. Citiem vārdiem sakot, transformatora jauda saistīta tikai ar siltuma radīšanu. Labi izstrādātam transformatoram, kas darbojas sliktās siltuma izdalīšanas apstākļos, varētu operēt 1250kVA vietā 1000kVA ar uzlabotu dzesēšanu. Turklāt nominales jauda saistīta ar pieļaujamu temperatūras kāpumu. Piemēram, 1000kVA transformatoram, kuram pieļaujamais temperatūras kāpums ir 100K, varētu pārsniegt 1000kVA jaudu, ja tam būtu atļauts darboties 120K apstākļos īpašās situācijās. Tas rāda, ka transformatora dzesēšanas apstākļu uzlabošana var palielināt tā nominales jaudu. Otrādi, ar to pašu jaudas inverterim, transformatora kabinetu var samazināt.

12 Kā uzlabot transformatora efektivitāti?

• Ja iespējams, izvēlieties zaudējumu ar zemu, augstas efektivitātes energoefektīvas transformatorus
• Racionāli izvēlieties transformatora jaudu atkarībā no slodzes stāvokļa
• Uzturiet transformatora vidējo slodzes koeficientu virs 70%
• Apsvēriet aizvietošanu ar mazākas jaudas transformatoriem, ja vidējais slodzes koeficients ir pastāvīgi zemāks par 30%
• Palieliniet slodzes spēka faktoru, lai uzlabotu transformatora spēju nodrošināt aktīvo spēku
• Racionāli konfigurējiet slodzes, lai samazinātu darbībā esošo transformatoru skaitu

13 Kāpēc paātrināti veikt tehnisku pārbūvi augstām enerģijas patēriņa sadalīšanas transformatoriem?
Augstām enerģijas patēriņa sadalīšanas transformatoriem galvenokārt attiecas SJ, SJL, SL7, S7 sērijas transformatori, kuru dzelzs un vaļa zaudējumi ir daudz lielāki nekā šobrīd plaši izmantotajiem S9 sērijas transformatoriem. Piemēram, salīdzinājumā ar S9, S7 ir 11% lielāki dzelza zaudējumi un 28% lielāki vaļa zaudējumi. Jaunāki transformatori, piemēram, S10 un S11, ir vēl enerģoefektīvāki nekā S9, savukārt amorfus aliansu transformatori dzelza zaudējumi atbilst tikai 20% no S7 transformatoriem. Transformatoru darbības ilgums ir vairākas desmitgažes. Aizvietojot augsta enerģijas patēriņa transformatorus ar augstas efektivitātes modeļiem, ne tikai uzlabojas enerģijas pārveidošanas efektivitāte, bet arī panākami būtiski elektroenerģijas ietaupījumi to darbības laikā.

14 Kas ir vārsta strāva? Kāda kaitēja rada vārsta strāva?
Kad maiņstrāva plūst caur vadītāju, tā radīta maiņmagnētiskā lauka ap vadītāju. Šis maiņlauks izraisa strāvas iekš solidos vadītājos. Tā kā šīs izraisītās strāvas veido noslēgtas līknes iekšā vadītāja, līdzīgi ūdens vārstiem, tās tiek sauktas par vārsta strāvām. Vārsta strāvas ne tikai izšķied elektroenerģiju, samazinot ierīču efektivitāti, bet arī izraisa sildīšanos elektriskās ierīcēs (piemēram, transformatoru dzelzs), kas, ja kritiski, var ietekmēt normālo ierīču darbību.

15 Kāpēc transformatora momentānajam aizsardzības elementam jāizvairās no zemas sprieguma īsceļa strāvas?
Galvenokārt tas tiek ņemts vērā relē aizsardzības operatīvā selektivitātē. Augstā sprieguma puses momentānā aizsardzība galvenokārt aizsargā pret smagām ārējām transformatora kļūdām. Uzstādīšanas laikā, ja aizsardzība neatceras maksimālo īsceļa strāvu transformatora zemā sprieguma puses, aizsardzības diapazons paplašinātos uz zemas sprieguma izietošajām līnijām, jo īsceļa strāvas vērtības nemainās būtiski īsā diapazonā tuvāk zemā sprieguma izietam. Tas kompromitētu selektivitāti. Neselektīva aizsardzība ir uzticīgāka, taču tā rada operatīvus nepatīkami. Piemēram, daudzās rūpniecības zonās ir 10kV galvenās sadalīšanas istabas (10kV mājas + izietošie automāti), katrā rūpnīcā ir zemas sprieguma sadalīšanas gredzeni (ring main vienības + transformatori). Ja automāti neatceras maksimālo īsceļa strāvu transformatora zemā sprieguma puses, zemas sprieguma galvenie slēdzieni (ring main vienības slodzes slēdzieni) un augstā sprieguma automāti abu darbotos, radoši operatīvus grūtības.

16 Kāpēc diviem paralēliem transformatoriem nav atļauts vienlaikus nomest neutrales punktus?
Augstām strāvām sistēmām, lai apmierinātu relē aizsardzības jūtības koordinācijas prasības, daži galvenie transformatori jānomesta, bet citi paliek nenomesti. Stacijā ar diviem galvenajiem transformatoriem, nenumerāt abi neutralpunkti vienlaikus, galvenokārt risina nulles sekvenču strāvas un nulles sekvenču sprieguma aizsardzības koordināciju. Pārrobežu transformatoru sadalīšanas stacijās, parasti nomesta dažu transformatoru neutralpunkti, bet citi paliek nenomesti. Tas ierobežo nomes strāvas pieņemamā līmenī un samazina operatīvo režīmu maiņas ietekmi uz nulles sekvenču strāvas lielumu un sadalījumu tīklā, uzlabojot nulles sekvenču strāvas aizsardzības sistēmas jūtību.

17 Kāpēc veikt impulsa slēdziena testus pirms jauna vai pārbūvēta transformatora ievedšanas darbā?
Noslodzīto transformatoru atslēgšana no tīkla rada slēdziena pārspriegumu. Mazām strāvām nomes sistēmās, šie pārspriegumi var sasniedzt 3-4 reizes vairāk nekā nominālais fāzes spriegums; augstām nomes strāvām sistēmās, tie var sasniedzt 3 reizes vairāk nekā nominālais fāzes spriegums. Tāpēc, lai pārbaudītu, vai transformatora izolācija var izturēt nominālo spriegumu un operatīvos slēdziena pārspriegumus, pirms ievedšanas jāveic vairāki impulsa slēdziena testi. Papildus, slodzes transformatoru pārveidošanai rada magnetizācijas impulsu strāvu, kas var sasniedzt 6-8 reizes vairāk nekā nominālā strāva. Tā kā magnetizācijas impulsu strāva rada būtiskas elektromagnētiskās spēces, impulsa slēdziena testi arī efektīvi pārbauda transformatora mehānisko stiprumu un vai relē aizsardzība varētu nepareizi darboties.