SCB & SGB Senĉaraj Transformiloj Priskribitaj

1. Enkonduko

Transformilo funkcias laŭ la principo de elektromagnetika indukto. La ĉefaj komponantoj de transformilo estas la vincoj kaj la magnetkerno. Dum operacio, la vincoj servas kiel vojo por elektra fluo, dum la kerno servas kiel vojo por magnetfluo. Kiam elektra energio estas enigita al la primara vinco, la alternanta fluo kreitas alternan magnetan kampon en la kerno (t.e., elektra energio konvertiĝas en magneta kampa energio). Pro magnetligado (fluxligado), la magneta fluo tra la sekundara vinco daŭre ŝanĝiĝas, tiel induktante elektromotan forton (EMF) en la sekundara vinco. Kiam ekstera cirkvito estas konektita, elektra energio estas liverata al la ŝarĝo (t.e., magneta kampa energio denove konvertiĝas en elektra energio). Tiu "elektriĉo–magnetiĉo–elektriĉo" konvertoproceso realiĝas laŭ la principo de elektromagnetika indukto, kaj tio konstituas la funkcioprincipon de transformilo.

U1N2 = U2N1

U1: Primara Voldaĵo；N1: Nombro de Turnoj de la Primara Vinco；U2: Sekundara Voldaĵo；N2: Nombro de Turnoj de la Sekundara Vinco

Laŭ la ĉina nacia normo GB 1094.16, seka transformilo estas klare difinita kiel transformilo kies kerno kaj vincoj ne estas imersitaj en izolanta likvo. Ĝia izolanta kaj refreska medio estas aero. Plue, seka transformilo povas esti dividadaj en du ĉefajn tipojn: enskulpitaj kaj malfermit-vincitaj.

• La tipo "SC(B)" rilatas al epoksidrezin-enkapsulita seka transformilo (la "B" en la modela signifo indikas, ke la vincoj estas faritaj el kupra folio; la "B" en "SG(B)" havas saman signifon). La alta-voltda vinco estas tute enkapsulita per epoksidrezino, dum la malalta-voltda vinco ĝenerale ne estas tute enkapsulita per epoksidrezino—nur la finturnoj estas sigelitaj per epoksidrezino (ankaŭ pro tio, ke la malalta-voltda flanko portas pli altan kuranton, kaj tuta enkapsulado malhelpus disvastigon de varmo). Nuntempe, SC(B)-tipaj sekaj transformiloj estas la ĉefaj produktoj sur la merkato, kaj ĉi artikolo uzas ilin kiel ekzemplon por analizo. Plej multaj SC(B)-tipaj transformiloj havas F-klasan izoladon, kun kelkaj valoritaj je H-klaso.

• La tipo "SG(B)" estas malfermit-vincita seka transformilo, kiu uzas NOMEX izoladan paperon de DuPont (Usono) por turn-to-turn izolado. La malalta-voltda vinco estas farita el kupra folio, kaj ambaŭ alta- kaj malalta-voltda vinco subiras VPI (Vakuuma Presa Impregnado) izoladan traktadon. La surfaco estas kovrita per strato de epoksid izolada verniko. Plej multaj SG(B)-tipaj sekaj transformiloj havas H-klasan izoladon, kun kelkaj valoritaj je C-klaso.

• Estas ankaŭ alia tipo de seka transformilo, desegnita kiel "SCR(B)", kiu estas enkapsulita tipo sed ne enkapsulita per epoksidrezino. Ĝi estas tute enkapsulita uzante NOMEX papero kaj silikon gelo, bazita sur franca teknologio. Tiu produkto havas tre limigitan merkatdemandon. Ĉiuj SCR(B)-tipaj sekaj transformiloj havas H-klasan izoladon.

2 Avantaĝoj de Sekaj Transformiloj

• Sekura, flamretarda, fajroprotektiva, eksplodo-protektiva, senkontamina, kaj povas esti instalita rekte en la ŝarĝocentro;

• Senmantena, kun malalta tutmonata operacikosta;

• Excela humideca rezisto—povas operaci normala sub 100% de humideco kaj povas esti reenergizita sen antaŭa sekeco post fermado;

• Malaltaj perdigoj, malalta parta elŝargo, malalta bruado, forta varmodisperso, kaj kapabla operaci ĉe 150% de valorita ŝarĝo sub forsa aerrefreskado kondiĉoj;

• Ekipita kun kompleta temperaturo protektado kaj kontrolsistema, provizante fidindan garantion por sekura operacio;

• Kompakta grandeco, lege peza, malgranda piedspuro, kaj malalta instalcosto.

3.Malavantaĝoj de Sekaj Transformiloj

• Sub sama kapacito kaj voldaĵo, sekaj transformiloj estas pli kostaj ol oleo-imersitaj transformiloj;

• Voldaĵlimo estas limigita—ĝenerale ĝis 35 kV, kun nur kelkaj modeloj atingantaj 110 kV;

• Ĝenerale uzata interne; kiam uzata ekstere, protektanta ĉelo kun alta IP grado estas bezonata;

• Por enresin-itaj vincoj, se damaĝitaj, ili ofte devas esti skrapitaj tute, ĉar riparo kutime estas malfacila.

4. Strukturo de Sekaj Transformiloj

4.1 Vincoj
(1) Plurslabaj vincoj: Faritaj per stakado de ebenaj aŭ rondaj kondukiloj kaj vinĉado en helikalforma por formi plurajn stratojn. Izolado aŭ ventilecana kanalo estas metita inter stratoj. La vinco estas enresinita kaj kuriĝa sub vakuo uzante moldon kaj specialan enresinigan ekipaĵon. Procezo: stakita helikalvinĉado → metita en moldon → vakua enresinigo.

(2) Folia vinco: Faritaj per vinĉado de mallarĝaj, larĝaj kondukiloj, kun unu turno por strato. Interstrata izolado ankaŭ servas kiel turn-to-turn izolado. Folia vinco ĝenerale uzas aksoan ventilecan kanalon: dum vinĉado, spacoj estas enmetitaj en specifaj turnpozicioj kaj poste forigita por formi aksoan aerkanalon. Post vinĉado en folia vinĉmaŝino, la spiralo nur bezonas esti varmeta kaj kuriĝa—neniu moldo aŭ enresinigo estas bezonata.

Kial la alta-voltaĵa bobeno estas metita sur la ekstera layro kaj la malalta-voltaĵa bobeno sur la ena layro?
Ĉar la malalta-volta flanko operacias je pli malalta voltado kaj postulas pli malgrandan izoladon, ĝia plasmo pli proksime al la kerno reduktas la distancon inter la bobeno kaj la kerno, do reduktas la tutan transformilan grandon kaj koston. Aldone, la alta-voltaĵa bobeno kutime havas tap-konektojn; ĝia plasmo ekstere faras la operacion pli komforta kaj pli sekura.

4.2 Kerno

• Konstruita per stakado de multaj lamenoj de silika ferro kovrita kun izolada verneco;

• La kerno estas premata ĉefe per premantaj rikadroj kaj premantaj ŝraŭboj;

• Supraj kaj subaj premantaj rikadroj kompresas la kernon kaj bobenon per ligiloj aŭ ligplanketoj;

• Izolkomponentoj de la kerno inkluzivas rikadrizoladon, ŝraŭbizoladon, aŭ ligplanketizoladon.

Kial la kerno devas esti terigita?
Durante normala operacio, la transformila kerno devas havi unu kaj nur unu fidindan terpunkton. Sen terigo, flotanta voltado evoluus inter la kerno kaj tero, kondukante al intermitaj disŝargadoj el la kerno al tero. Unupunkta terigo de la kerno eliminas la eblecon de flotanta potencialo. 

Tamen, se la kerno estas terigita je du aŭ pli punktoj, neegalaj potencialoj inter kernpartoj kaŭzos cirkuladajn elektron en la terpunktoj, rezultigante plurpunkta teriga eraro kaj lokan superĉefiĝon. Tiaj kernaj teriga eraro povas kaŭzi severan lokan temperaturan superrigardon, eventuale provokante protektan tripan. En ekstremaj kazoj, malvarmigitaj lokoj sur la kerno kreos mallongcirkvitojn inter lamenoj, signife pligrandigante kernperdojn kaj severajn efektojn al transformila presto kaj operacio—foje postulante anstataŭigon de silika ferrolamenoj por reparaĵo. Do, transformiloj ne devas havi plurajn terpunktojn; nur unu kaj precize unu terpunkto estas permesata.

5. Temperaturo-Kontrola Sistemo

La sekura operacio kaj servoperiodo de seka transformilo grandmeze dependas de la sekureco kaj fidindeco de la bobena izolado. Se la bobena temperaturo superas la termresistan limon de la izolado, la izolado estos daŭrigita—ĉi tio estas unu el la ĉefaj kauzoj de transformila malfunkciado. Do, monitorado de la operacianta temperaturo kaj implementado de alarmo kaj tripa kontrolo estas kritike grava.

(1) Aŭtomata ventililo-kontrolo: Temperaturasignaloj estas mezuritaj per Pt100 resistiva temperaturo-detektoroj enmetitaj en la plej varma parto de la malalta-volts-bobeno. Dum la transformila lasto pligrandigas kaj la operacianta temperaturo superrigardas, la sistemo aŭtomate startas la refreŝigajn ventililojn kiam la bobena temperaturo atingas 110°C, kaj stopas ilin kiam la temperaturo falas al 90°C.

(2) Alta-temperatura alarmo kaj super-temperatura tripo: Temperaturasignaloj de la bobenoj aŭ kerno estas kolektitaj per PTC netlineara termistoro enmetitaj en la malalta-volts-bobeno. Se la bobena temperaturo daŭre superrigardas kaj atingas 155°C, la sistemo eldonas super-temperatura alarmosignalon. Se la temperaturo plu superrigardas al 170°C, la transformilo ne plu povas operaci sekure, kaj super-temperatura triposignalo devas esti sendata al la dua protektcirkvo.

(3) Temperatura vidigada sistemo: Temperaturvaloroj estas mezuritaj per Pt100 termistroj enmetitaj en la malalta-volts-bobeno kaj direktas la temperaturon de ĉiu fazbobeno (kun tri-fazmonitorado, maksimuma valorvidigo, kaj histori-a pika temperaturregistro). La sistemo provizas 4–20 mA analoga eligo por la plej alta temperaturo. Se longdista transsendo al komputilo estas bezonata (fino al 1200 metroj), ĝi povas esti equipita kun komputilinterfaco kaj unu sendilo, ebligante samtempan monitoradon de ĝis 31 transformiloj. La Pt100 termistor-signalo ankaŭ povas aktivigi super-temperatura alarmon kaj tripon, plu plibonigante la fidindecon de la temperatura protekt-sistemo.

6. Kaŝilo de Seka Transformilo

Depende de la karakteroj de la operacia medio kaj protektbezonoj, seka transformilo povas esti equipita kun diversaj specoj de kaŝiloj. Ordine, IP20-rangita kaŝilo estas elektita, kiu prezentas solidajn fremdajn objektojn pli grandajn ol 12 mm en diametro kaj malgrandajn bestojn kiel ratroj, serpentoj, katoj, kaj birdojn foriras en la transformilon, tiel evitante severajn erarojn kiel mallongcirkvitoj kaj energipreklopsoj, kaj provizas sekuran baron por vivaj partoj.

Se la transformilo devas esti instalita eksterdoma, IP23-rangita kaŝilo povas esti uzita. Krom la protekto oferata de IP20, ĝi ankaŭ prezentas akvagutojn falantajn je anguloj ĝis 60° de la vertikala direkto. Tamen, la IP23 kaŝilo reduktas la transformilan refreŝigkapablon, do atenton devas esti pagita al deratingo de ĝia operaciacapablo responde dum selektado de tiu tipo de kaŝilo.

7. Refrigado de Tranformiloj sen Liquido

Tranformiloj sen liquido uzas du manierojn de refriĝado: natura aerrefriĝo (AN) kaj forta aerrefriĝo (AF).

Sub natura aerrefriĝo, la tranformilo povas daŭre operaci en sia nominala kapacito dum longa tempo.

Sub forta aerrefriĝo, la produktkapacito de la tranformilo povas esti pligrandigita je 50%, kio estas taŭga por intermita superŝarĝa operacio aŭ krizaj superŝarĝaj kondiĉoj. Tamen, dum superŝarĝa operacio, la ŝarĝperdoj kaj impedancvoltage signife pligrandigas, rezultigante neekonomian operacion; do, longdaŭra kontinua superŝarĝa operacio devus esti evitata.

8.Testaj Elementoj por Tranformiloj sen Liquido

• Mezuro de DC-resistanco de vikoloj:
  Kontrolas la kvaliton de ludo de internaj konduktoroj, la kontaktstaton inter tap-changeroj kaj filoj, kaj ĉu fazresistancoj estas malbalancitaj. Ĝenerale, la disbalance de linio-linia resistanco ne devus superi 2%, kaj faz-faza disbalance ne devus superi 4%. Troa DC-resistanca disbalance povas kaŭzi cirkuladajn kurentojn inter la tri fazo, pligrandigante cirkuladajn kurrentoperdojn kaj kondukantaj al nedezirindaj efektoj, kiel ekzemple supervarmeco de tranformilo.

• Kontrolo de voltagorelaco en ĉiuj tap-lokoj:
  Verifikas ĉu la nombro de spiraloj estas ĝusta kaj ĉu ĉiuj tap-konektoj estas prave kondukis. Kiam aplikante 1000 V al la alta-voltaga flanko (kaj ĝiaj diversaj taps), kontrolos ĉu la tranformilo eldonas proksimume 400 V sur la malalta-voltaga flanko.

• Kontrolo de tri-faza vikola konektogrupo kaj polaro.

• Mezuro de izolresistanco de kernizolitaj fiksiloj kaj la kern mem.

• Mezuro de izolresistanco de vikoloj:
  Evaluas la izolonivelon inter alta-voltagaj, malalta-voltagaj vikoloj, kaj tero. Tipike, 2500 V megaohmetro estas uzata, kaj la mezuritaj izolresistancovaloroj (HV–LV, HV–tero, LV–tero) devas superi la specifitajn normajn valorojn.

• AC-trudvoltagprovo de vikoloj:
  Evaluas la ĉefan izolforton inter HV, LV, kaj tero tra dielektrika fortprovo. Ĉi tiu testo estas decisiva por detektado de lokaj defektoj enkondukintaj dum fabrikado. Por tranformiloj sen liquido, la tipikaj provvoltagoj estas: 35 kV por la 10 kV vikolo kaj 3 kV por la 0.4 kV vikolo, ĉiu aplikitaj por 1 minuto sen rompiĝo por esti konsideritaj akcepteblaj.

• Ŝaltado kaj interlock-provoj por ĉiuj-flanka circuit-breaker:
  Kontrolas la fidon de protektaj releoperacioj kaj konfirmas ke la ŝaltadequipamento estas intaktaj kaj sen defektoj.

9. Impulsŝaltado (Inrush) Testo

(1) Kiam disliganta nenialdatan tranformilon, ŝaltado supervoltago povas okazi. En energi-sistemoj kun nenialdata neutra aŭ neutra ligita per ark-supresema spiralo, la amplekso de supervoltago povas atingi 4–4.5 fojojn la fazvoltago; en sistemoj kun rekta ligita neutro, ĝi povas atingi ĝis 3 fojojn la fazvoltago. Por verifi ĉu la tranformila izolo povas resisti tutan voltagon aŭ ŝaltadon supervoltago, impulstesto estas bezonata.

(2) Energizado de nenialdata tranformilo produktas magnetan inrush-kurrenton, kiu povas atingi 6–8 fojojn la nominalan kurrenton. La inrush-kurrento rapide malkreskas unuan — tipike reduktiĝas al 0.25–0.5 fojoj la nominala kurrento en 0.5–1 sekundo — sed kompleta malkreso povas duri multe pli longe, ĝis dekdekoj da sekundoj por grandkapacitaj tranformiloj. Pro la grandaj elektromagnetaj fortoj generitaj de inrush-kurrento, la impulstesto estas farita por evalui la mekanikan fortan de la tranformilo kaj aserti ĉu protektaj releoj povas malprave operi dum la frua malkreso de inrush-kurrento.
Ĝenerale, novinstalitaj tranformiloj subiras 5 impulstestojn, dum rekonstruitaj tranformiloj subiras 3 impulstestojn.

10. Nenialda Testo

La celo de la nenialda testo estas:

• Mezuri la nenialdan perdon kaj nenialdan kurrenton de la tranformilo;

• Verifi ĉu la dizajno kaj fabrikado de la kern konformas al teknikaj specifoj kaj normoj;

• Detekti kerndefektojn, kiel lokaj supervarmoj aŭ malbona lokala izolo.

Dum la testo, la alta-voltaga flanko estas malfermitcirkuita, kaj nominala voltago estas aplikita al la malalta-voltaga flanko. Nenialda perdprimare estas kern (fera) perd.

Defektoj detekteblaj per nenialda testo inkluzivas:

• Malbona izolo inter silicio-fera folioj;

• Lokaj mallongigoj aŭ bruldamajgoj inter kernfolioj;

• Izolofalado en kern-traversigaj boltroj, feraj bindriloj, premplakoj, supraj yokes, ktp., kaŭzantaj mallongigojn;

• Loza, misalineita silicio-fera folioj aŭ troa aer-spaco en la magnet-cirkvito;

• Multopunkta tero de la kern;

• Interturna aŭ inter-strata mallongigo en vikoloj, aŭ neegalaj spiraloj en paralelaj branĉoj kaŭzantaj amper-turna disbalance;

• Uzo de alta-perdo, malbonkvalita silicio-fera folioj aŭ eraroj en dezajnkalkuloj.

11.Mallongiga Testo

La mallongigo testo ĉefe mezuras mallongan circuiton kaj impedancan perdon. Ĝi estas farita dum komisionado por kontroligi la korrekton de la bobenstrukturo, kaj post anstataŭigo de la bobenoj por kontroli gravajn deviojn de antaŭaj testrezultoj.

La testa energofonto povas esti tri-faza aŭ unu-faza, aplikita al la alta-volta flanko dum la malalta-volta flanko estas mallongcircuitigita. Dum la testo, la alta-volta flanka kuranto estas pligrandigita al sia nominata valoro, kaj la malalta-volta flanka kuranto estas regula por resti je nominata kuranto.

12.Traitado de Abnormalaj Kondiĉoj de Sekadtransformiloj

12.1 Abnormala Transformila Bruo

• Mekanika bruado kaŭzita pro:

• Malstreĉitaj fiksitaj boltaroj de la kernuglo;

• Deformiĝo de kernugla angulo pro malĝusta traktado dum transportado aŭ instalado;

• Estrangaj objektoj interligantaj partojn de la kernuglo;

• Malstreĉitaj montaj boltaroj de la ventilo aŭ estrangaj detruoj ene de la ventilo;

• Malstreĉitaj montaj boltaroj de la kazo kaŭzante vibradon kaj bruadon de la panelo;

• Malstreĉitaj fiksitaj boltaroj de la malalta-volta busbaro aŭ manko de flekseblaj ligoj, kondukantaj al vibrado kaj bruado.

• Tro alta enspeza tensio kaŭzas super-excitacion kaj pli fortan bumadan bruon.

• Bruado de alt-orda harmonioj: neregula en modelo—variiĝanta en volumo kaj intermitente prezentanta. Ĉefe kaŭzita de harmonio-generantaj aparatoj (ekz., elektraj fornoj, tiristortifikiloj) sur la enspeza aŭ lasta flanko retroalimentantaj harmoniojn al la transformilo.

• Ambientaj faktoroj: malgranda transformila ĉambro kun glataj muroj kreitas rezonan "parolilon" efekton, amplifikan percepan bruon.

12.2 Abnormala Temperaturo Montriĝo

• Sensilo ne enmetita en la soketon sur la dorso de la temperaturmontriĝa unuo—defektindikila lumo iluminas;

• Malstreĉita ligo ĉe la sensila plugo pligrandigas rezistancon, kaŭzanta falsajn alte temperaturmontriĝojn;

• Senfina temperaturmontriĝo en unu fazo indikas malfermit-circuiton en la platino-resistiva drato de la sensilo;

• Abnormale alta montriĝo en unu fazo sugestas ke la platina rezistoro troviĝas en partopartigita rompita (intermitenta) stato.

Transformilo funkcias bazite sur la principo de elektromagnetinda indukto. La ĉefaj komponantoj de transformilo estas la bobenoj kaj la kernuglo. Dum operacio, la bobenoj servas kiel la vojo por elektra kuranto, dum la kernuglo servas kiel la vojo por magnetfluo. Kiam elektra energio estas enmetita al la primara bobeno, la alternanta kuranto kreis alternantan magnetan kampon en la kernuglo (t.e., elektra energio estas konvertita al magneta kamppova energio). Pro magnetligo (fluoligo), la magneta fluo pasanta tra la sekundara bobeno daŭre ŝanĝiĝas, do induktas elektromotivon (EMF) en la sekundara bobeno. Kiam ekstera cirkvito estas konektita, elektra energio estas liverita al la lastaĵo (t.e., magneta kamppova energio estas rekonvertita al elektra energio). Tiu "elektriko–magneto–elektriko" konvertproceso estas realigita bazite sur la principo de elektromagnetinda indukto, kaj tiu energikonvertproceso konstituas la funkcioprincipon de transformilo.