17 vanlige spørsmål om strømtransformatorer

1 Hvorfor må transformatorjernen være jordet?
Under normal drift av krafttransformatorer må jernet ha en pålitelig jordforbindelse. Uten jording vil et flytende spenning mellom jernet og jord forårsake periodisk brytningsløsning. Enkeltjording eliminere muligheten for flytende potensial i jernet. Når det finnes to eller flere jordingspunkter, oppstår ujevne potensialer mellom jernseksjoner, som skaper omløpsstrømmer mellom jordingspunktene, som igjen fører til flerpunktsjordingsoppvarmingsfeil. Jordingsfeil i jernet kan forårsake lokal overoppvarming. I alvorlige tilfeller øker jernetemperatur betydelig, utløser lettgassalarm, og kan potensielt føre til at tunggassbeskyttelsen tripper. Smelte jernseksjoner skaper kortslutninger mellom lamineringer, øker jernetap og påvirker alvorlig transformatorytelsen og -driften, noen ganger med nødvendighet for erstatning av silisijernplater. Derfor må transformatorjer ha nøyaktig ett jordingspunkt – ikke mer og ikke mindre.

2 Hvorfor brukes silisijernplater til transformatorjer?
Vanlige transformatorjer lages av silisijernplater. Silisijern er stål som inneholder silisium (også kjent som sand) i 0,8-4,8 %. Silisijern brukes fordi det har fremragende magnetiske egenskaper og kan generere høy magnetisk fluksdannethet i strømkilder, noe som tillater en mindre transformatorstørrelse. Transformatorer opererer alltid under vekselstrømforhold, med tap som forekommer ikke bare i spolemotstand, men også i jernet under alternerende magnetisering. Jernetap kalles "jernetap", bestående av "hysteresetap" og "svingningsstrømtap". Hysteresetap forekommer under magnetisering på grunn av magnetisk hystere, med tap proporsjonalt til arealet som materialets hysterekurve omgir. Silisijern har en smal hysterekurve, noe som resulterer i lavere hysteresetap og redusert oppvarming.

Hvis silisijern har disse fordeler, hvorfor ikke bruke solide blokker? Fordi lamellerte jer reduserer en annen type jernetap – svingningsstrømtap. Under drift skaper vekselstrøm i spoler vekselmagnetisk fluks, som inducerer strøm i jernet. Disse inducerede strømmer beveger seg i lukkede løkker vinkelrett på fluksretningen, danner svingningsstrømmer som fører til oppvarming. For å redusere svingningsstrømtap, bruker transformatorjer isolerte silisijernplater laget sammen, som tvinger svingningsstrømmer gjennom smale veier med mindre tversnitt for å øke motstand. I tillegg øker silisiumet i stålet resistiviteten, noe som ytterligere reduserer svingningsstrømmer. Transformatorjer bruker vanligvis 0,35 mm tykke kaldtrukne silisijernplater, kutte til størrelse og laget i "E-I" eller "C"-former. Teoretisk sett ville tynnere plater og smalere striper bedre redusere svingningsstrømmer. Dette ville redusere svingningsstrømtap, senke temperaturøkning og spare materiale. Men praktisk coreproduksjon vurderer flere faktorer – for tunge plater ville øke arbeidskostnadene betydelig og redusere effektivt tversnittet av jernet. Derfor må dimensjonene på silisijernplater for transformatorjer balansere ulike overveielser for å oppnå optimal design.

3 Hva er beskyttelsesområdet for Buchholz (gass) beskyttelse?

• Interne flerfaseskortslutninger i transformator
• Vinding-till-vinding kortslutninger, kortslutninger mellom vindinger og jern eller tank
• Jernfeil
• Oljenivånedgang eller oljelækasje
• Dårlig kontakt i trappeskapere eller dårlig svetsing av ledere

4 Hva er forskjellene mellom hovedtransformatordifferensbeskyttelse og Buchholz-beskyttelse?

• Hovedtransformatordifferensbeskyttelse fungerer basert på omløpsstrømprinsipp, mens Buchholz-beskyttelse fungerer basert på gassgenerering under interne transformatorfeil.
• Differensbeskyttelse er hovedbeskyttelsen for transformatorer, mens Buchholz-beskyttelse er hovedbeskyttelsen for interne transformatorfeil.
• Beskyttelsesområder er forskjellige:
  A) Differensbeskyttelse dekker:
  • Flerfaseskortslutninger i hovedtransformatorledere og vindinger
  • Alvorlige enefasevinding-till-vinding kortslutninger
  • Jordfeil på vindinger og ledere i høystrøm-jordsystemer
• B) Buchholz-beskyttelse dekker:
• • Interne flerfaseskortslutninger i transformator
  • Vinding-till-vinding kortslutninger, kortslutninger mellom vindinger og jern eller tank
  • Jernfeil (overoppvarmingsskader)
  • Oljenivånedgang eller oljelækasje
  • Dårlig kontakt i trappeskapere eller dårlig ledersvetsing

5 Hvordan håndtere hovedtransformatorkjølefeil?

• Når arbeidsstrømkilder for kjøleseksjoner I og II går tapt, vises en "#1, #2 strømtap" signal, og hovedtransformatorkjølefullstopp trippe-sirkelen aktiveres. Rapporter umiddelbart til disponent og deaktivere denne beskyttelsessettet.
• Hvis bytting mellom strømkilder I og II mislykkes under drift, lyser "kjølefullstopp" indikatoren, og hovedtransformatorkjølefullstopp trippe-sirkelen aktiveres. Rapporter umiddelbart til disponent for å deaktivere denne beskyttelsessettet, og utfør rask manuell bytting. Hvis kontakter KM1 eller KM2 har mislykket, forsøk ikke å tvinge ansporing.
• Når enhver enkelt kjølesirkel mislykkes, isoler den feilfulle kjølesirkelen.

6 Hva er konsekvensene av å drive transformatorer i parallelle som ikke oppfyller betingelsene for parallell drift?
Når transformatorer med ulike overføringsforhold drives i parallelle, utvikles sirkulasjonstrømmer, som påvirker transformatorens utdatakapasitet. Når transformatorer med ulike prosentvis impedanser drives i parallelle, kan belastningen ikke fordeles etter kapasitetsforholdet til transformatorer, noe som også påvirker utdatakapasiteten. Når transformatorer med ulike koblingsgrupper drives i parallelle, vil det forekomme kortslutninger i transformatorer.

7 Hva forårsaker uvanlige lyder i transformatorer?

• Overbelasting
• Dårlig interne kontakter som fører til lunkespark
• Løse enkeltkomponenter
• Jordforbindelse eller kortslutninger i systemet
• Stor motorstart som føre til betydelige belastningsfluktueringer

8 Når bør spenningsregleren på en underbelasted spenningsregulerende transformator ikke justeres?

• Under overbelasted drift av transformator (unntatt i spesielle situasjoner)
• Når lysgassbeskyttelsen til spenningsregleren aktiveres ofte
• Når oljemåleren til spenningsregleren viser ingen olje
• Når antallet spenningsendringer overstiger angitte grenser
• Når spenningsendringsenheten viser unormaliteter

9 Hva representerer de nominerte verdiene på et transformatorskilt?
Transformatornominerte verdier er spesifikasjoner etablert av produsenter for normal transformatordrift. Drift innen disse nominerte verdiene sikrer langvarig pålitelig drift med god ytelse. Nominerte verdier inkluderer:

• Nominert kapasitet: Den garanterte utdataevnen under nominerte forhold, uttrykt i voltamper (VA), kilovoltamper (kVA) eller megavoltamper (MVA). På grunn av høy transformatoreffektivitet, er primær- og sekundærvindingers nominerte kapasiteter typisk designet til å være like.
• Nominert spenning: Den garanterte terminalspenningen under tomgangsforhold, uttrykt i volt (V) eller kilovolt (kV). Unntatt spesiell spesifisering, refererer nominert spenning til linjespenning.
• Nominert strøm: Linjestromen beregnet fra nominert kapasitet og nominert spenning, uttrykt i amper (A).
• Tomgangsstrøm: Opprøringsstrømmen som en prosentsats av nominert strøm under tomgangsdrift.
• Kortslutningstap: Aktiv effektstap når en vinding kortslutter og spenning tas på den andre vindingen for å oppnå nominert strøm i begge vindinger, uttrykt i watt (W) eller kilowatt (kW).
• Tomgangstap: Aktiv effektstap under tomgangsdrift, uttrykt i watt (W) eller kilowatt (kW).
• Kortslutningsspenning: Også kjent som impedansespenning, prosentsatsen av anvendt spenning til nominert spenning når en vinding kortslutter og den andre vindingen bærer nominert strøm.
• Koblingsgruppe: Angir koblingsmetoder for primær- og sekundærvindinger og fasen avstand mellom linjespenninger, representert ved klokkenotasjon.

10 Hvorfor krever strømkildeinvertorer større transformatorkapasitet?
Transformator-design tar typisk hensyn til nominert kapasitet snarere enn nominert effekt siden strøm kun relatert til nominert kapasitet. For spenningssideinvertorer er inngangseffektfaktoren nær 1, så nominert kapasitet og nominert effekt er nesten like. Strømkildeinvertorer er annerledes – deres inngangside transformatoreffektfaktor er likstørre enn induksjonsmotorbelastningens effektfaktor. Derfor må for samme lastemotor, nominert kapasiteten være større enn for transformatorer brukt med spenningssideinvertorer.

11 Hvilke faktorer påvirker transformatorkapasiteten?
Kjernevalg relatert til spenning, mens ledervalg relatert til strøm – lederdikken påvirker direkte varmegenerasjon. Med andre ord, transformatorkapasiteten relatert bare til varmegenerasjon. For en godt designet transformator som opererer i dårlige varmeavledningsforhold, kan en 1000kVA enhet operere på 1250kVA med forbedret kjøling. I tillegg, nominert kapasitet relatert til tillatt temperaturstigning. For eksempel, en 1000kVA transformator med tillatt temperaturstigning på 100K kan overskride 1000kVA kapasiteten hvis den tillates å operere på 120K i spesielle situasjoner. Dette viser at forbedring av transformatorns kjølevilkår kan øke dens nominerte kapasitet. Omvendt, for samme kapasitetsinverter, kan transformatorkabinettsstørrelsen reduseres.

12 Hvordan forbedre transformatoreffekten?

• Velg lavtaps, høyeffektive energibesparende transformatorer når det er mulig
• Velg transformatorkapasitet fornuftig basert på belastingsforhold
• Oppretthold transformatorens gjennomsnittlige belastningsfaktor over 70%
• Overvei å erstatte med mindre kapasitets-transformatorer når gjennomsnittlig belastningsfaktor konsekvent er under 30%
• Forbedre effektfaktoren til belastingen for å øke transformatorens evne til å levere aktiv effekt
• Konfigurer belastninger fornuftig for å minimere antallet av operativ transformatorer

13 Hvorfor skal teknisk oppgradering av høyenergiforbrukende distribusjonstransformatorer fremskyndes?
Høyenergiforbrukende distribusjonstransformatorer refererer hovedsakelig til SJ, SJL, SL7, S7-serien transformatorer, der jern- og kobbertapene er mye høyere enn de nå utbredte S9-serien transformatorer. For eksempel, sammenlignet med S9, har S7 11% høyere jern-tap og 28% høyere kobber-tap. Nyere transformatorer som S10 og S11 er enda mer energieffektive enn S9, mens amørfe legemetaltransformatorer har jern-tap som bare tilsvarer 20% av S7-transformatorer. Transformatorer har typisk en levetid på flere tiår. Å erstatte høyenergiforbrukende transformatorer med høyeffektive modeller ikke bare forbedrer energiomsetningseffektiviteten, men også oppnår betydelige strømbesparelser over deres levetid.

14 Hva er virvelfelt? Hva for skade gjør virvelfelt?
Når vekselstrøm går gjennom en ledning, opprettes et vekslemagnetisk felt rundt ledningen. Dette vekslefeltet inducerer strømmer inni faste ledere. Siden disse induserte strømmene danner lukkede løkker i ledningen som ligner vannvirvel, kalles de virvelfelt. Virvelfelt spiller ikke bare bort elektrisk energi, noe som reduserer utstyrs effektivitet, men også forårsaker varming i elektriske enheter (som transformatorkjerner), som potensielt kan påvirke normal utstyrshandtering når det er alvorlig.

15 Hvorfor må transformatorers øyeblikkelig beskyttelse unngå lavspenning kortslutningsstrøm?
Dette tar hovedsakelig hensyn til selektivitet i relébeskyttelsesfunksjon. Høytrykk-side øyeblikkelig beskyttelse beskytter hovedsakelig mot alvorlige eksterne transformatorfeil. Under innstilling, hvis beskyttelsen ikke unngår maksimal kortslutningsstrøm på transformatorens lavtrykk-side, vil beskyttelsesområdet utvides til lavtrykk-utgangslinjer siden kortslutningsstrømverdiene ikke endres signifikant i et kort område nær lavtrykk-utgangen. Dette ville svekke selektiviteten. Mens ikke-selektiv beskyttelse er mer pålitelig, skaper den driftsmessige ulemper. For eksempel, mange industriområder har 10kV-hoveddistribusjonsrom (10kV bus + utgående sirkuitsikringer), med hver verksted har lavtrykk-distribusjonsringe (ringenheter + transformatorer). Hvis sirkuitsikringer ikke unngår maksimal kortslutningsstrøm på transformatorens lavtrykk-side, vil både lavtrykk-hovedskruer (ringenhet lastbryter sikringer) og høytrykk-sirkuitsikringer fungere, noe som skaper driftsmessige vanskeligheter.

16 Hvorfor er det ikke tillatt at to parallelle transformatorer har nøytralpunkter jordet samtidig?
I høystrømsystemer, for å oppfylle sensitivitetskoordineringskrav for relébeskyttelse, må noen hovedtransformatorer være jordet mens andre forbli ubelasted. På en stasjon med to hovedtransformatorer, å ikke jorde begge nøytralpunkter samtidig, håndterer hovedsakelig koordinering av nullsekvensstrøm og nullsekvensspenningbeskyttelse. I understations med flere parallelle transformatorer, blir vanligvis noen transformatornøytralpunkter jordet mens andre forbli ubelasted. Dette begrenser jordfeilkstrøm til rimelige nivåer og minimerer påvirkningen av driftsmodusendringer på størrelsen og fordelingen av nullsekvensstrømmer i nettet, noe som forbedrer sensitiviteten av nullsekvensstrømbeskyttelsessystemer.

17 Hvorfor utføre impulstest før nyinstallerte eller overhaulede transformatorer settes i drift?
Å koble en ubelasted transformator fra nettet skaper slåringsoverpotensial. I småstrøms jordesystemer kan disse overpotensialene nå 3-4 ganger den nominerte fasepotensialen; i høystrøms jordesystemer kan de nå 3 ganger den nominerte fasepotensialen. Derfor, for å verifisere om transformatorisolasjon kan tåle nominert potensial og driftsslåringsoverpotensial, må flere impulstester utføres før kommisjonering. I tillegg, å energisere ubelasted transformatorer produserer magnetiseringsinrushstrøm, som kan nå 6-8 ganger den nominerte strømmen. Siden magnetiseringsinrush skaper betydelige elektromagnetiske krefter, verifiserer impulstester også effektivt transformatorers mekaniske styrke og om relébeskyttelse kan feilaktivere.