17 Najczęstszych Pytań dotyczących Transformatorów Energetycznych

1 Dlaczego rdzeń transformatora musi być zazemblony?
W normalnym działaniu transformatorów elektrycznych, rdzeń musi mieć jedno niezawodne połączenie z ziemią. Bez zazemblowania, pływające napięcie między rdzeniem a ziemią spowodowałoby okresowe przepalanie się. Jednopunktowe zazemblowanie eliminuje możliwość wystąpienia pływającego potencjału w rdzeniu. Jednakże, gdy istnieją dwa lub więcej punktów zazemblowania, nierównomierne potencjały między sekcjami rdzenia tworzą prądy wirowe między punktami zazemblowania, powodując awarie grzewcze wielopunktowego zazemblowania. Awarie zazemblowania rdzenia mogą powodować lokalne nadmiernie wysokie temperatury. W skrajnych przypadkach temperatura rdzenia znacząco wzrasta, wywołując alarmy lekkiego gazu, a potencjalnie może to prowadzić do wyzwolenia ciężkiego ochronnego odcięcia. Stopione części rdzenia tworzą zwarcia między laminatami, zwiększając straty w rdzeniu i poważnie wpływając na wydajność i działanie transformatora, czasem wymagając zastąpienia arkuszy silikonowej stali. Zatem rdzenie transformatorów muszą mieć dokładnie jeden punkt zazemblowania - ani więcej, ani mniej.

2 Dlaczego do rdzenia transformatora używa się arkuszy silikonowej stali?
Typowe rdzenie transformatorów wykonane są z arkuszy silikonowej stali. Silikonowa stal to stal zawierająca krzem (znany również jako piasek) w ilości 0,8-4,8%. Stosuje się ją ze względu na doskonałe właściwości magnetyczne, które umożliwiają generowanie wysokiej gęstości strumienia magnetycznego w cewkach pod napięciem, co pozwala na mniejsze rozmiary transformatora. Transformatory zawsze działają w warunkach prądu przemiennego, gdzie straty mocy występują nie tylko w oporności cewek, ale także w rdzeniu pod wpływem naprzemiennego namagnesowania. Straty mocy w rdzeniu nazywane są "stratami żelaznymi", składającymi się z "strat histerezy" i "strat wirówkowych". Straty histerezy występują podczas namagnesowywania z powodu histerezy magnetycznej, przy czym strata jest proporcjonalna do pola objętego przez pętlę histerezy materiału. Silikonowa stal ma wąską pętlę histerezy, co powoduje niższe straty histerezy i zmniejszone nagrzewanie.

Jeśli silikonowa stal ma te zalety, dlaczego nie używać solidnych bloków? Ponieważ laminowane rdzenie redukują inny rodzaj strat żelaznych - straty wirówkowe. W trakcie działania, prąd przemienny w cewkach tworzy naprzemienne pole magnetyczne, indukując prądy w rdzeniu. Te indukowane prądy płyną w zamkniętych pętlach prostopadłych do kierunku pola, tworząc prądy wirówkowe, które powodują nagrzewanie. Aby zmniejszyć straty wirówkowe, rdzenie transformatorów wykonuje się z izolowanych arkuszy silikonowej stali ułożonych na siebie, zmuszając prądy wirówkowe do przepływu przez wąskie ścieżki o mniejszej przekroju, aby zwiększyć opór. Dodatkowo, krzem w stali zwiększa rezystywność, dalszo redukując prądy wirówkowe. Rdzenie transformatorów zazwyczaj wykonuje się z 0,35 mm grubych zimnorolowanych arkuszy silikonowej stali, przycinanych i ułożonych w kształty "E-I" lub "C". Teoretycznie, cieńsze arkusze i węższe pasy jeszcze bardziej zredukowałyby straty wirówkowe. To spowodowałoby obniżenie strat wirówkowych, obniżenie wzrostu temperatury i oszczędność materiałów. Jednak praktyczne produkcje rdzenia biorą pod uwagę wiele czynników - zbyt cienkie arkusze znacznie zwiększyłyby koszty pracy i zmniejszyły skuteczną przekrój rdzenia. Zatem wymiary arkuszy silikonowej stali dla rdzenia transformatora muszą uwzględniać różne aspekty, aby osiągnąć optymalny projekt.

3 Jakie jest zakres ochrony Buchholza (ochrona gazowa)?

• Wewnętrzne wielofazowe zwarcia w transformatorze
• Zwarcia między zwitkami, zwarcia między zwitkami a rdzeniem lub kadłubem
• Awarie rdzenia
• Spadek poziomu oleju lub przecieki oleju
• Słabe kontakty w przełącznikach tapowych lub słaba spawalnictwo przewodów

4 Jaki jest różnica między główną ochroną różnicową transformatora a ochroną Buchholza?

• Główna ochrona różnicowa transformatora działa na zasadzie prądu obiegu, podczas gdy ochrona Buchholza działa na podstawie powstawania gazu podczas wewnętrznych awarii transformatora.
• Ochrona różnicowa służy jako główna ochrona transformatorów, podczas gdy ochrona Buchholza jest główną ochroną przed wewnętrznymi awariami transformatora.
• Zakresy ochrony są różne:
  A) Ochrona różnicowa obejmuje:
  • Wielofazowe zwarcia w głównych przewodach transformatora i cewkach
  • Poważne jednofazowe zwarcia między zwitkami
  • Zwarcia z ziemią w cewkach i przewodach w systemach o dużym prądzie ziemnym
• B) Ochrona Buchholza obejmuje:
• • Wewnętrzne wielofazowe zwarcia w transformatorze
  • Zwarcia między zwitkami, zwarcia między zwitkami a rdzeniem lub kadłubem
  • Awarie rdzenia (uszkodzenia spowodowane przegrzewaniem)
  • Spadek poziomu oleju lub przecieki oleju
  • Słabe kontakty w przełącznikach tapowych lub słaba spawalnictwo przewodów

5 Jak radzić sobie z awariami chłodzenia głównego transformatora?

• Gdy zasilanie robocze dla sekcji I i II chłodzenia jest utracone, pojawia się sygnał "#1, #2 awaria zasilania", a uruchamia się obwód pełnego zatrzymania chłodzenia głównego transformatora. Natychmiast zgłoś to dyspozytorowi i dezaktywuj ten zestaw ochrony.
• Jeśli przełączanie między zasilaniami I i II nie powiedzie się podczas działania, zapala się wskaźnik "pełne zatrzymanie chłodzenia", uruchamiając obwód pełnego zatrzymania chłodzenia głównego transformatora. Natychmiast zgłoś to dyspozytorowi, aby dezaktywować ten zestaw ochrony, i szybko wykonaj ręczne przełączenie. Jeśli kontaktory KM1 lub KM2 uległy awarii, nie należy wymuszać ich ekscytacji.
• Gdy dowolny pojedynczy obwód chłodzenia ulegnie awarii, izoluj uszkodzony obwód chłodzenia.

6 Jakie konsekwencje występują, gdy transformatory, które nie spełniają warunków równoległego działania, są uruchamiane w trybie równoległym?
Gdy transformatory o różnych stosunkach transformacji działają równolegle, powstają prądy wirowe, wpływające na wydajność transformatora. Gdy transformatory o różnych procentowych impedancjach działają równolegle, obciążenia nie mogą być rozłożone zgodnie z proporcjami pojemności transformatorów, co również wpływa na wydajność. Gdy transformatory o różnych grupach połączeń działają równolegle, w transformatorach wystąpią zwarcia.

7 Co powoduje nietypowe dźwięki w transformatorach?

• Przeciążenie
• Złe kontakty wewnętrzne powodujące łuki elektryczne
• Luźne elementy
• Uziemienie lub zwarcia w systemie
• Uruchomienie dużych silników powodujące znaczne fluktuacje obciążenia

8 Kiedy nie należy dostosowywać przełącznika stępień w transformatorze z przełącznikiem stępień pod obciążeniem?

• Podczas przeciążenia transformatora (poza szczególnymi przypadkami)
• Gdy lekka ochrona gazu w przełączniku stępień często aktywuje się
• Gdy wskaźnik oleju w przełączniku stępień pokazuje brak oleju
• Gdy liczba zmian stępień przekracza określone limity
• Gdy urządzenie do zmiany stępień pokazuje异常，翻译应完全按照要求进行，以下是正确的波兰语翻译： ```html

  6 Jakie konsekwencje występują, gdy transformatory, które nie spełniają warunków równoległego działania, są uruchamiane w trybie równoległym?
  Gdy transformatory o różnych stosunkach transformacji działają równolegle, powstają prądy wirowe, wpływające na wydajność transformatora. Gdy transformatory o różnych procentowych impedancjach działają równolegle, obciążenia nie mogą być rozłożone zgodnie z proporcjami pojemności transformatorów, co również wpływa na wydajność. Gdy transformatory o różnych grupach połączeń działają równolegle, w transformatorach wystąpią zwarcia.

  7 Co powoduje nietypowe dźwięki w transformatorach?

  • Przeciążenie
  • Złe kontakty wewnętrzne powodujące łuki elektryczne
  • Luźne elementy
  • Uziemienie lub zwarcia w systemie
  • Uruchomienie dużych silników powodujące znaczne fluktuacje obciążenia

  

  8 Kiedy nie należy dostosowywać przełącznika stępień w transformatorze z przełącznikiem stępień pod obciążeniem?

  • Podczas przeciążenia transformatora (poza szczególnymi przypadkami)
  • Gdy lekka ochrona gazu w przełączniku stępień często aktywuje się
  • Gdy wskaźnik oleju w przełączniku stępień pokazuje brak oleju
  • Gdy liczba zmian stępień przekracza określone limity
  • Gdy urządzenie do zmiany stępień pokazuje anomalie

  9 Co reprezentują nominalne wartości na tablicy informacyjnej transformatora?
  Nominalne wartości transformatora to specyfikacje ustalone przez producenta dla normalnego działania transformatora. Działanie w granicach tych wartości nominalnych zapewnia długotrwałą i niezawodną pracę z dobrymi parametrami. Wartości nominalne obejmują:

  • Nominalna moc: Zapewniona zdolność wyjściowa w warunkach nominalnych, wyrażona w volt-ampere (VA), kilovolt-ampere (kVA) lub megavolt-ampere (MVA). Ze względu na wysoką efektywność transformatora, nominalne moce cewek pierwotnej i wtórnej są zwykle zaprojektowane tak, aby były równe.
  • Nominalne napięcie: Zapewnione napięcie końcowe w warunkach bezobciążenia, wyrażone w woltach (V) lub kilowoltach (kV). Chyba że jest inaczej określone, nominalne napięcie odnosi się do napięcia liniowego.
  • Nominalny prąd: Prąd liniowy obliczony z mocy nominalnej i napięcia nominalnego, wyrażony w amperach (A).
  • Prąd bezobciążeniowy: Prąd wzbudzający jako procent prądu nominalnego w warunkach bezobciążenia.
  • Strata przy zwarcia: Strata mocy czynnej, gdy jedna cewka jest zaczepiona, a do drugiej cewki zastosowane jest napięcie, aby uzyskać prąd nominalny w obu cewkach, wyrażona w wat (W) lub kilowat (kW).
  • Strata bezobciążeniowa: Strata mocy czynnej w warunkach bezobciążenia, wyrażona w wat (W) lub kilowat (kW).
  • Napięcie przy zwarcia: Nazywane również napięciem impedancyjnym, procent napięcia zastosowanego do napięcia nominalnego, gdy jedna cewka jest zaczepiona, a druga cewka ma prąd nominalny.
  • Grupa połączeń: Wskazuje metody połączenia cewek pierwotnej i wtórnej oraz różnicę fazową między napięciami liniowymi, przedstawiana za pomocą notacji zegarowej.

  10 Dlaczego inwertery źródła prądu wymagają większej pojemności transformatora?
  Projektowanie transformatora zwykle uwzględnia moc nominalną, a nie moc znamionową, ponieważ prąd jest związany tylko z mocą nominalną. Dla inwerterów źródła napięcia, współczynnik mocy wejściowy jest bliski 1, więc moc nominalna i moc znamionowa są prawie takie same. Inwertery źródła prądu różnią się - ich współczynnik mocy wejściowy wynosi co najwyżej współczynnik mocy obciążenia indukcyjnego. Zatem, dla tego samego obciążenia, moc nominalna musi być większa niż dla transformatorów używanych z inwerterami źródła napięcia.

  11 Jakie czynniki wpływają na pojemność transformatora?
  Wybór rdzenia jest związany z napięciem, a wybór przewodnika z prądem - grubość przewodnika bezpośrednio wpływa na generowanie ciepła. Innymi słowy, pojemność transformatora jest związana tylko z generowaniem ciepła. Dla dobrze zaprojektowanego transformatora działającego w złych warunkach chłodzenia, jednostka 1000 kVA może działać na 1250 kVA z ulepszonym chłodzeniem. Ponadto, moc nominalna jest związana z dopuszczalnym wzrostem temperatury. Na przykład, transformator 1000 kVA z dopuszczalnym wzrostem temperatury 100K może przekroczyć moc 1000 kVA, jeśli będzie mógł działać na 120K w szczególnych okolicznościach. To pokazuje, że poprawa warunków chłodzenia transformatora może zwiększyć jego moc nominalną. Odwrotnie, dla tej samej mocy inwertera, rozmiar szafy transformatora można zmniejszyć.

  12 Jak poprawić efektywność transformatora?

  ```
  • Zawsze wybieraj transformatory o niskich stratach i wysokiej wydajności energetycznej
  • Rozsądnie dobierz pojemność transformatora w oparciu o warunki obciążenia
  • Utrzymuj średni współczynnik obciążenia transformatora powyżej 70%
  • Rozważ zastąpienie transformatorów o mniejszej pojemności, gdy średni współczynnik obciążenia jest stale poniżej 30%
  • Popraw współczynnik mocy obciążenia, aby zwiększyć zdolność transformatora do dostarczania mocy czynnej
  • Rozsądnie skonfiguruj obciążenia, aby zminimalizować liczbę działających transformatorów

  13 Dlaczego przyspieszać techniczną modernizację transformatorów dystrybucyjnych o wysokim zużyciu energii?
  Transformatory dystrybucyjne o wysokim zużyciu energii odnoszą się głównie do transformatorów serii SJ, SJL, SL7, S7, których straty żelazne i miedziane są znacznie wyższe niż u szeroko rozpowszechnionych transformatorów serii S9. Na przykład, w porównaniu do S9, S7 ma o 11% wyższe straty żelazne i o 28% wyższe straty miedziane. Nowocześniejsze transformatory, takie jak S10 i S11, są jeszcze bardziej energooszczędne niż S9, podczas gdy transformatory z amorficznym stopem mają straty żelazne równoważne tylko 20% transformatorów S7. Transformatory mają zwykle okres użytkowania wynoszący kilka dekad. Zastępowanie transformatorów o wysokim zużyciu energii modelami o wysokiej wydajności nie tylko poprawia efektywność konwersji energii, ale także osiąga znaczące oszczędności energii w ciągu całego okresu użytkowania.

  14 Co to są prądy wirowe? Jakie szkody powodują prądy wirowe?
  Gdy prąd zmienny przepływa przez przewodnik, tworzy wokół niego pole magnetyczne zmiennoprądowe. To zmiennoprądowe pole indukuje prądy wewnątrz ciał przewodzących. Ponieważ te indukowane prądy tworzą zamknięte pętle w przewodniku podobne do wirów wody, nazywane są one prądami wirowymi. Prądy wirowe nie tylko marnują energię elektryczną, obniżając wydajność urządzeń, ale również powodują nagrzewanie urządzeń elektrycznych (takich jak rdzenie transformatorów), co może wpłynąć na prawidłowe działanie urządzeń, gdy jest ono silne.

  15 Dlaczego ochrona impulsowa transformatora musi unikać prądu krótkiego zasilania napięcia niskiego?
  To głównie bierze pod uwagę selektywność działania ochrony relacyjnej. Ochrona impulsowa ze strony wysokiego napięcia chroni głównie przed ciężkimi zewnętrznymi uszkodzeniami transformatora. Podczas ustawiania, jeśli ochrona nie unika maksymalnego prądu krótkiego na stronie niskiego napięcia transformatora, zakres ochrony rozszerzałby się na linie wychodzące niskiego napięcia, ponieważ wartości prądu krótkiego nie zmieniają się znacząco w krótkim zakresie blisko wyjścia niskiego napięcia. To kompromituje selektywność. Chociaż ochrona nieselektywna jest bardziej niezawodna, powoduje ona problemy operacyjne. Na przykład, wiele parków przemysłowych ma główne pomieszczenia dystrybucyjne 10kV (magistrala 10kV + przełączniki obwodowe), a każdy zakład ma pierścienie dystrybucyjne niskiego napięcia (jednostki głównego pierścienia + transformatory). Jeśli przełączniki nie unikają maksymalnego prądu krótkiego na stronie niskiego napięcia transformatora, główne przełączniki niskiego napięcia (przełączniki obciążeniowe jednostek głównego pierścienia) i przełączniki wysokiego napięcia działałyby jednocześnie, co powodowałoby problemy operacyjne.

  16 Dlaczego nie można jednoczesnego ziemnego punktu neutralnego dwóch równoległych transformatorów?
  W systemach o dużych prądach, aby spełnić wymagania dotyczące koordynacji czułości ochrony relacyjnej, niektóre główne transformatory muszą być ziemione, podczas gdy inne pozostają nieziemione. W stacji z dwoma głównymi transformatorami, nieziemienie obu punktów neutralnych jednocześnie dotyczy głównie koordynacji ochrony prądu zerowego i napięcia zerowego. W podstacjach z wieloma równoległymi transformatorami, zazwyczaj niektóre punkty neutralne transformatorów są ziemione, podczas gdy inne pozostają nieziemione. To ogranicza prąd uszkodzenia ziemnego do rozsądnych poziomów i minimalizuje wpływ zmian trybu pracy na wielkość i rozkład prądów zerowych w sieci, poprawiając czułość systemów ochrony prądu zerowego.

  17 Dlaczego należy przeprowadzać testy zamykania impulsowego przed wprowadzeniem do eksploatacji nowo zainstalowanych lub po remoncie transformatorów?
  Odłączenie transformatora bez obciążenia od sieci powoduje przepięcia przełącznikowe. W systemach z małym prądem ziemnym, te przepięcia mogą osiągać 3-4 razy napięcie fazowe nominalne; w systemach z wysokim prądem ziemnym, mogą osiągać 3 razy napięcie fazowe nominalne. Dlatego, aby zweryfikować, czy izolacja transformatora jest w stanie wytrzymać napięcie nominalne i przepięcia przełącznikowe, należy przeprowadzić wiele testów zamykania impulsowego przed wprowadzeniem do eksploatacji. Dodatkowo, napędzanie transformatorów bez obciążenia powoduje powstanie prądu magnesującego, który może osiągać 6-8 razy prąd nominalny. Ponieważ prąd magnesujący powoduje znaczne siły elektromagnetyczne, testy zamykania impulsowego sprawdzają również wytrzymałość mechaniczną transformatora oraz, czy ochrona relacyjna może działać niepoprawnie.