17 Често Поставени Прашњања за Електрични Трансформатори

1 Зошто мора да е земиран јадрото на трансформаторот?
Во нормална работа на силните трансформатори, јадрото мора да има една сигурна врска со земјата. Без земирање, плавајућа напонска разлика помеѓу јадрото и земјата би причинила интермитентни катастрофални разраци. Едно-тачково земирање елиминира можност за плавајући потенцијал во јадрото. Меѓутоа, кога постојат две или повеќе точки на земирање, неравномерните потенцијали меѓу деловите на јадрото создаваат циркуларни стројеви помеѓу точките на земирање, што предизвикува грејање поради многутачково земирање. Грешки при земирањето на јадрото можат да предизвикаат локализирано прекумерно грејање. Во тешки случаи, температурата на јадрото значително се зголемува, што активира аларми за светла газ, а потенцијално може да предизвика трчање на заштита против тешка газ. Топлените делови на јадрото создаваат кратки спојови помеѓу плочки, што зголемува губитоци во јадрото и сериозно влијае на перформансите и работата на трансформаторот, понекогаш со потреба од замена на плочките од силнициумска челик. Затоа, јадрата на трансформаторите мора да имаат точно една точка на земирање - ни повеќе, ни помалку.

2 Зошто се користат плочки од силнициумска челик за јадрото на трансформаторот?
Обичните јадра на трансформатори се прават од плочки од силнициумска челик. Силнициумската челик е челик кој содржи силнициум (познат и како песок) во количина од 0,8-4,8%. Силнициумската челик се користи затоа што има извикани магнетни својства и може да генерира висока магнетна флукс густина во подесени обмотки, овозможувајќи помала големина на трансформаторот. Трансформаторите секогаш работат под услови на променлив ток, со губитоци на моќ не само во отпорноста на обмотките, туку и во јадрото под альтернативна магнетизација. Губитоците на моќ во јадрото се нарекуваат "железни губитоци", состојат од "губитоци од хистереза" и "губитоци од индуктивни струи". Губитоците од хистереза се случуваат во време на магнетизација поради магнетна хистереза, со губитоци пропорционални на областа заклучена од хистерезна петља на материјалот. Силнициумската челик има узка хистерезна петља, што резултира со помали губитоци од хистереза и намалено грејање.

Ако силнициумската челик има овие предности, зошто да не се користат целосни блокови? Затоа што ламинираните јадра намалуваат друг тип железни губитоци - губитоци од индуктивни струи. Во време на работа, променливата струја во обмотките создава променлива магнетна флукс, индуцирајќи струи во јадрото. Овие индуцирани стројеви текат во затворени петљи нормално на правецот на флуксот, формирајќи индуктивни струи кои предизвикуваат грејање. За да се намалат губитоците од индуктивни струи, јадрата на трансформаторите користат изолирани плочки од силнициумска челик стакнати заедно, принужувајќи индуктивните стројеви да текат низ уски патеки со помала пречкина површина за да се зголеми отпорноста. Додатно, силнициумот во челикот зголемува резистивноста, што дополнително намалува индуктивните стројеви. Обично се користат плочки од силнициумска челик со дебелина од 0,35 мм, исечени и стакнати во форми "Е-И" или "С". Теоретски, танки плочки и уски појаси би подобро намалуваале индуктивните стројеви. Тоа би намалило губитоците од индуктивни стројеви, намалило температурното зголемување и спестило материјал. Меѓутоа, практичната производна на јадрото ги разгледува многу фактори - премногу танки плочки би значително зголемиле трудовите и намалиле ефективната пречкина површина на јадрото. Затоа, димензиите на плочките од силнициумска челик за јадрото на трансформаторите мора да бидат балансираани за да се постигне оптимален дизајн.

3 Која е заштитна област на Буххолцова (газна) заштита?

• Многофазни кратки спојови вонутри трансформаторот
• Кратки спојови помеѓу обмотки, помеѓу обмотките и јадрото или резервоарот
• Грешки во јадрото
• Пад на ниво на масло или протечка на масло
• Лош контакт во регулаторите на тапови или лоша сварка на проводниците

4 Кои се разликите помеѓу главната диференцијална заштита на трансформаторот и Буххолцовата заштита?

• Главната диференцијална заштита функционира на принципи на циркуларни стројеви, додека Буххолцовата заштита функционира на основа на генерирање на газ во време на внатрешни грешки на трансформаторот.
• Диференцијалната заштита служи како главна заштита за трансформаторите, додека Буххолцовата заштита е главна заштита за внатрешни грешки на трансформаторот.
• Заштитните области се различни:
  A)Диференцијалната заштита покрива:
  • Многофазни кратки спојови во главните водители и обмотки на трансформаторот
  • Сериозни еднофазни кратки спојови помеѓу обмотки
  • Земни грешки на обмотките и водители во системи со висок ток на земирање
• B) Буххолцовата заштита покрива:
• • Внатрешни многофазни кратки спојови во трансформаторот
  • Кратки спојови помеѓу обмотки, помеѓу обмотките и јадрото или резервоарот
  • Грешки во јадрото (повреди од прекумерно грејање)
  • Пад на ниво на масло или протечка на масло
  • Лош контакт во регулаторите на тапови или лоша сварка на проводниците

5 Како да се справите со грешки во хладееците на главниот трансформатор?

• Кога се изгубени рабочите напони за хладееците од секции I и II, појавува се сигнал „#1, #2 грешка на напон“, и се активира кружница за прекин на целокупната застанка на хладееците на главниот трансформатор. Одма дојавете на диспечерството и оневозможете оваа заштитна скупина.
• Ако превклучувањето помеѓу напоните I и II не успее во време на работа, светнува индикаторот „целокупна застанка на хладееците“, активирајќи кружница за прекин на целокупната застанка на хладееците на главниот трансформатор. Одма дојавете на диспечерството да оневозможите оваа заштитна скупина и брзо извршете рачко превклучување. Ако контакторите KM1 или KM2 се повредени, не ги силувайте.
• Кога било која една кружница на хладееците има грешка, изолирајте грешната кружница на хладееците.

6 Кои последици настануваат кога трансформатори кои не ги исполнуваат условите за паралелна работа се работат паралелно?
Кога трансформатори со различни трансформациски односи работат паралелно, се појавуваат циркулирачки струи, што влијае на капацитетот на излезот на трансформаторот. Кога трансформатори со различен процентуален импеданс работат паралелно, товарите не можат да се распределат според односот на капацитетите на трансформаторите, што исто така влијае на капацитетот на излезот. Кога трансформатори со различни групи на поврзување работат паралелно, во трансформаторите ќе дојде до краток спој.

7 Што ги предизвикува абнормалните звуци кај трансформаторите?

• Прекумерување
• Лоши внатрешни контакти кои предизвикуваат електричен лак
• Лабави поединечни компоненти
• Заземјување или кратки споеви во системот
• Стартување на голем мотор предизвикува значителни флуктуации на товарот

8 Кога не треба да се регулира променливото напојување на трансформатор со подесување под товар?

• За време на прекумерување на трансформаторот (освен во посебни околности)
• Кога лаганата заштита од гас на променливото напојување често активира
• Кога манометарот за масло на променливото напојување покажува отсуство на масло
• Кога бројот на промени на напојувањето ја надминува утврдената граница
• Кога уредот за менување на напојувањето покажува аномалии

9 Што претставуваат номиналните вредности на табличката на трансформатор?
Номиналните вредности на трансформаторот се спецификации поставени од производителот за нормална работа на трансформаторот. Работата во рамките на овие номинални вредности гарантира долгорочна сигурна работа со добри перформанси. Номиналните вредности вклучуваат:

• Номинална моќност: Гарантирана излезна моќност под номинални услови, изразена во волт-ампери (VA), киловолт-ампери (kVA) или мегаволт-ампери (MVA). Поради високата ефикасност на трансформаторот, обично се проектира дека примарната и секундарната намотка имаат еднаква номинална моќност.
• Номинален напон: Гарантиран напон на терминалите под безтоварни услови, изразен во волти (V) или киловолти (kV). Ако не е назначено друго, номиналниот напон се однесува на линискиот напон.
• Номинална струја: Линиската струја пресметана од номиналната моќност и номиналниот напон, изразена во ампери (A).
• Безтоварна струја: Возбудната струја како процент од номиналната струја при работа без товар.
• Губиток при краток спој: Активниот губиток на моќност кога едната намотка е закратена, а на другата намотка се доделува напон за да се постигне номинална струја во двете намотки, изразен во вати (W) или киловати (kW).
• Губиток без товар: Активниот губиток на моќност при работа без товар, изразен во вати (W) или киловати (kW).
• Напон при краток спој: Истото што и импедансен напон, процентот на доделениот напон кон номиналниот напон кога едната намотка е закратена, а другата носи номинална струја.
• Група на поврзување: Покажува методи на поврзување на примарната и секундарната намотка и фазната разлика меѓу линиските напони, претставена со часовничка нотација.

10 Зошто инверторите со извор на струја бараат поголем капацитет на трансформатор?
Дизајнот на трансформаторот обично го зема предвид номиналниот капацитет, а не номиналната моќност, бидејќи струјата зависи само од номиналниот капацитет. Кај инверторите со извор на напон, факторот на моќност на влезот е близу до 1, па затоа номиналниот капацитет и номиналната моќност се практично еднакви. Инверторите со извор на струја се различни — факторот на моќност на трансформаторот на влезот е најмногу колку што е факторот на моќност на индукцискиот мотор на товарот. Затоа, за истиот мотор на товарот, номиналниот капацитет мора да биде поголем од капацитетот на трансформаторите користени со инвертори со извор на напон.

11 Кои фактори влијаат на капацитетот на трансформаторот?
Изборот на јадрото се поврзува со напонот, додека изборот на проводникот се поврзува со струјата — дебелината на проводникот директно влијае на генерирањето на топлина. Со други зборови, капацитетот на трансформаторот зависи само од генерирањето на топлина. За добро дизајниран трансформатор кој работи под лоши услови за распрснување на топлина, единица од 1000kVA можеби може да работи на 1250kVA со подобрен хлаѓење. Дополнително, номиналниот капацитет се поврзува со дозволеното зголемување на температурата. На пример, трансформатор од 1000kVA со дозволено зголемување на температурата од 100K може да го надмине капацитетот од 1000kVA ако му е дозволено да работи на 120K во посебни околности. Ова покажува дека подобрувањето на условите за хлаѓење на трансформаторот може да го зголеми неговиот номинален капацитет. Спротивно, за инвертор со истиот капацитет, можно е да се намали големината на кабинетот на трансформаторот.

12 Како да се подобри ефикасноста на трансформаторот?

• Се врз можност изберете трансформатори со ниски губитоци и висока ефикасност
• Разумно изберете капацитет на трансформаторот според условите на оптеретување
• Оддржувайте просечен фактор на оптеретување на трансформаторот над 70%
• Размислете за замена со трансформатори со помал капацитет кога просечниот фактор на оптеретување е константно под 30%
• Подобрувајте факторот на моќта на оптеретување за да се подобри способноста на трансформаторот да доставува активна моќ
• Разумно конфигурирајте оптеретувањето за минимизирање на бројот на работни трансформатори

13 Зошто треба да се забрза техничката реновација на трансформаторите со високопотребление?
Трансформаторите со високопотребление пред сѐ се однесуваат на сериите SJ, SJL, SL7, S7, чии железни и медни губитоци се многу повисоки од широко користените трансформатори серии S9. На пример, S7 има железни губитоци за 11% повисоки и медни губитоци за 28% повисоки од S9. Новите трансформатори како S10 и S11 се уште повисоко енергетски ефикасни од S9, додека аморфни легирани трансформатори имаат железни губитоци еквивалентни само на 20% од S7 трансформаторите. Трансформаторите обично имаат временско животно од неколку децении. Замената на трансформаторите со високопотребление со модели со висока ефикасност не само подобрува ефикасноста на енергијата, туку и постигнува значителни штети во текот на нивното време на работа.

14 Што е вихрушка? Која штета ја причинува вихрушката?
Кога променлив ток протега низ проводник, создава се променливо магнетно поле околу проводникот. Ова променливо поле индуцира токови во солидните проводници. Бидејќи овие индуцирани токови формираат затворени циклуси во проводникот, слично на водни вихрушки, тие се нарекуваат вихрушките. Вихрушките не само ги губат електричната енергија, намалувајќи ефикасноста на опремата, туку и го каузираат загревувањето на електричните уреди (како што е језгото на трансформаторот), што може да влијае на нормалната работа на опремата кога е тешко.

15 Зошто моменталната заштита на трансформаторот мора да избегне краткосрочниот ток при ниското напон?
Ова се гледа главно од аспект на селективноста на операцијата на реле заштита. Моменталната заштита на високото напон главно заштитува против тешки екстерни грешки на трансформаторот. При поставувањето, ако заштитата не избегне максималниот краткосрочен ток на ниското напон на трансформаторот, опсегот на заштитата би се проширил до излезни линии со ниски напон, бидејќи вредностите на краткосрочниот ток не се менуваат значително во краток опсег близу до излезот на ниското напон. Ова би компромитирало селективноста. Иако неселективната заштита е поголема надежна, таа создава оперативни неудобства. На пример, многу индустријски паркови имаат главни распределбени соби за 10kV (10kV bus + исходни прекинувачи), а секоја работилница има ниски напон распределбени прстени (прстен главни единици + трансформатори). Ако прекинувачите не избегнат максималниот краткосрочен ток на ниското напон на трансформаторот, главните прекинувачи (прстен главни единици со прекинувачи) и прекинувачите на висок напон би работеле заедно, што би го создало оперативните трудности.

16 Зошто не се дозволува две паралелни трансформатори да имаат нутарни точки земјишно поврзани истовремено?
Во системите со големи строеви, за да задоволат барањата за координација на осетливоста на реле заштита, некои главни трансформатори мора да бидат земјишно поврзани, додека другите остануваат неповрзани. Во станција со два главни трансформатори, не ги поврзуваат и двата нутарни точки земјишно истовремено, главно за да се справи со координацијата на заштитата од нултиот ток и нултото напон. Во подстанции со повеќе паралелни трансформатори, типични е дека некои трансформатори имаат нутарни точки земјишно поврзани, додека другите остануваат неповрзани. Ова ограничува земјишниот грешки ток до разумни нивоа и минимизира влијанието на промените во модусот на работа врз големината и распределбата на нултите токови низ мрежата, подобрувајќи го чувствителноста на системите за заштита од нулти токови.

17 Зошто се изведуваат тестови за ударни затворања пред да се стават ново инсталирани или преурештени трансформатори во функција?
Исклучувањето на ненаполнет трансформатор од мрежата создава прекинувачки претиснувања. Во системите со мал строј на земјишниот строј, овие претиснувања можат да достигнат 3-4 пати повисоки од номиналниот фазен напон; во системите со висок земјишниот строј, тоа може да достигне 3 пати повисоки од номиналниот фазен напон. Затоа, за да се провери дали изолацијата на трансформаторот може да издрази номинален напон и оперативни прекинувачки претиснувања, мора да се изведат многу тестови за ударни затворања пред комисионирањето. Поради тоа, наполнувањето на ненаполнетите трансформатори произведува магнетизациски строј, кој може да достигне 6-8 пати повисоки од номиналниот строј. Бидејќи магнетизацискиот строј создава значителни електромагнетни сили, тестовите за ударни затворања исто така ефективно го проверуваат механичкиот јачин на трансформаторот и дали реле заштитата можеби би грешела.