SCB un SGB sānu transformatoru izskaidrojums

1. Ievads

Transformators darbojas, balstoties uz elektromagnētiskās indukcijas principu. Transformatora galvenie sastāvdaļas ir vijumi un šķīvis. Darbības laikā vijumi kļūst par elektriskā strāva ceļu, savukārt šķīvis — par magnētiskā plūsmas ceļu. Kad ērtnēkšanai tiek pievienota elektriskā enerģija, maiņstrāva radītais maiņmagnētiskais lauks šķīvī (t.i., elektriskā enerģija tiek pārveidota magnētiskā lauka enerģijā). Tā kā magnētiskajā saistībā (plūsmas saistība) caur otršķīvi nestošā magnētiskā plūsma nepārtraukti mainās, tā iedvesa elektrodinamisku jaudu (EDJ) otršķīvī. Ja ārējā shēma tiek pieslēgta, elektriskā enerģija tiek nodota slodzei (t.i., magnētiskā lauka enerģija atkal tiek pārveidota elektriskā enerģijā). Šis "elektrika–magnētisms–elektrika" pārveidošanas process tiek realizēts, balstoties uz elektromagnētiskās indukcijas principu, un šis enerģijas pārveidošanas process veido transformatora darbības principu.

U1N2 = U2N1

U1: Primārais spriegums；N1: Primāro viju griezuma skaits；U2: Sekundārais spriegums；N2: Sekundāro viju griezuma skaits

Saskaņā ar Ķīnas nacionālo standartu GB 1094.16, saldenis transformators tiek skaidri definēts kā transformators, kura šķīvis un vijumi nav apglabāti izolējošā šķīdumā. Tā izolējošais un dzesējošais līdzeklis ir gaiss. Plašāk runājot, saldenis transformatori var tikt sadalīti divos galvenos veidos: apbalvēti un atvērti avoti.

• "SC(B)" tips atsaucās uz epoksidresinas apbalvētu saldeni transformatoru (modeļa apzīmējumā "B" norāda, ka vijumi ir izgatavoti no medību folijas; "B" "SG(B)" modeļa apzīmējumā nozīmē to pašu). Augstsprieguma vijums ir pilnībā apbalvēts ar epoksidresinu, bet zemsprieguma vijums parasti nav pilnībā apbalvēts ar epoksidresinu — tikai beigu vijumi ir nomazgāti ar epoksidresinu (tas ir arī tāpēc, ka zemsprieguma pusē ir lielāka strāva, un pilnīga apbalvošana būtu pretrunā ar siltuma novādešanu). Pašlaik SC(B)-tipa saldeni transformatori ir tirgus dominējošie produkti, un šajā rakstā tiek izmantoti kā piemērs analīzei. Lielākā daļa SC(B)-tipa transformatoru ir ar F klases izolāciju, daži ar H klases izolāciju.

• "SG(B)" tips ir atvērts saldenis transformators, kas izmanto DuPont (ASV) ražoto NOMEX izolācijas papīru starpviju izolācijai. Zemsprieguma vijums ir izgatavots no medību folijas, un gan augstsprieguma, gan zemsprieguma vijumi tiek apstrādāti VPI (vakuumā un spiediena impregnācijas) izolācijas metodi. Virsū ir nomazgāts ar slāni epoksidresinas izolācijas lakas. Lielākā daļa SG(B)-tipa saldeni transformatoru ir ar H klases izolāciju, daži ar C klases izolāciju.

• Ir arī citāds saldenis transformatoru tips, apzīmēts kā "SCR(B)", kas ir apbalvēts, bet neapbalvēts ar epoksidresinu. Tas ir pilnībā apbalvēts, izmantojot NOMEX papīru un silikonu gelu, balstoties uz franču tehnoloģiju. Šis produkts ir ļoti ierobežots tirgus pieprasījumā. Visi SCR(B)-tipa saldeni transformatori ir ar H klases izolāciju.

2 Saldeni transformatoru priekšrocības

• Droši, ugunsdroši, liecināšanas droši, eksplodēšanas droši, bez piesārņojuma un to var instalēt tieši slodzes centrā;

• Bez uzturēšanas, ar zemu kopējo darbības izmaksām;

• Izcilā mīkstinājuma ilgošanā — var normāli darboties 100% mitrumā un var tikt uzsākts bez iepriekšēja izmitrināšanas, kad tika izslēgts;

• Zemas zudējumi, zema daļējā izlaišana, zema troksnis, stipra siltuma novāde un spēj darboties 150% no nominālās slodzes spiediena dzesēšanas apstākļos;

• Aprīkots ar visaptverošu temperatūras aizsardzības un kontrolēšanas sistēmu, nodrošinot drošas darbības garantiju;

• Kompakts izmērs, viegli, mazā koka pagrieziena platība un zemas instalācijas izmaksas.

3.Saldeni transformatoru trūkumi

• Viens un tas pats jauda un sprieguma rādītājs, saldeni transformatori ir dārgāki nekā eļļas apglabātie transformatori;

• Sprieguma rādītājs ir ierobežots — parasti līdz 35 kV, tikai daži modeļi sasniedz 110 kV;

• Parasti tiek izmantots iekšpusē; ja tiek izmantots ārpusē, nepieciešama aizsargējoša apakšsēta ar augstu IP rādītāju;

• Epoksidresinās apbalvēti vijumi, ja tiek bojāti, parasti jāatzers visi, jo remontēšana parasti ir grūta.

4. Saldeni transformatoru struktūra

4.1 Vijumi
(1) Slāņu vijums: Izgatavots, sakāpjot plaknas vai rounākas vadītājus un vijot tos spirāles formā, lai veidotu vairākus slāņus. Starp slāņiem tiek novietotas izolācijas vai ventilācijas kanāli. Vijums tiek apbalvēts un izkaltots vakuumā, izmantojot formu un speciālu apbalvošanas aprīkojumu. Tehnoloģija: sakāptie spirāles vijumi → novietoti formā → vakuumā apbalvēts.

(2) Folijas vijums: Izgatavots, vijot plaknas, plašus vadītājus, ar vienu apgriezumu katrā slānī. Starpslāņu izolācija arī veido starpviju izolāciju. Folijas vijumi parasti izmanto assimetriskus dzesēšanas kanālus: vijot, starp noteiktiem apgriezumiem tiek iestrādāti atstarpes, kas vēlāk tiek izņemti, lai veidotu asimetriskus gaisa kanālus. Pēc vijuma uz folijas vijuma mašīnas, koilai tikai jātiek uzsildītai un izkaltotai — nav nepieciešama forma vai apbalvošana.

Kāpēc augstsprieguma vijols tiek novietots ārējā slāņa, bet neliela sprieguma vijols - iekšējā slāņa?
Tā kā neliela sprieguma puse darbojas ar zemāku spriegumu un prasa mazāku izolācijas atstarpi, tā novietošana tuvāk jūtrotam samazina attālumu starp vijolu un jūtro, tādējādi samazinot transformatora kopējo izmēru un izmaksas. Papildus tam, augstsprieguma vijola parasti ir ar tapu savienojumiem; tā novietošana ārpusē padara operācijas drošākas un labāk pieejamas.

4.2 Jūtro

• Konstruēts, saliekot daudzus silīcija dzelzs lapus, apklātos ar izolējošu lakas;

• Jūtro galvenokārt saistīts ar saistošiem rāmiem un saistošiem šūpļiem;

• Augšējie un apakšējie saistošie rāmi kompresē jūtro un vijolas caur saistošiem stabiņiem vai saistošiem plāksnēm;

• Jūtra izolācijas komponenti ietver rāma izolāciju, šūpļu izolāciju vai saistošo plāksņu izolāciju.

Kāpēc jūtrom jābūt uz zemes?
Normālas darbības laikā transformatora jūtrai jābūt vienai un tikai vienai uzticamai zemes punktam. Bez uzzemdošanas starp jūtru un zemi izveidos lidojošs spriegums, kas var radīt periodiskus slejušanās sprādzienus no jūtra uz zemi. Uzzemdošana jūtrai vienā punktā izslēdz iespēju lidojošam potenciālam. 

Tomēr, ja jūtra uzzemdošana notiek divos vai vairākos punktos, nevienmērīgi potenciāli starp jūtra daļām izraisīs cirkulārus strāvas plūsmas starp uzzemdošanas punktiem, veidojot vairāku punktu uzzemdošanas trūkumus un vietēju pārsildīšanos. Šāda veida jūtra uzzemdošanas trūkumi var izraisīt smagu vietējo temperatūras paaugstināšanos, kas var izraisīt aizsardzības izriestu. Ekstrēmās situācijās jūtra siltumsvaras punkti var izraisīt slēgtus ceļus starp lapām, būtiski palielinot jūtra zaudējumus un smagi ietekmējot transformatora veiktspēju un darbību—reizēm nepieciešama silīcija dzelza lapu aizstāšana remontēšanai. Tāpēc transformatoriem nedrīkst būt vairāki uzzemdošanas punkti; atļauts tikai viens un tieši viens uzzemdošanas punkts.

5. Temperatūras kontroles sistēma

Sausa transformatora droša darbība un izmantošanas ilgums lielā mērā atkarīgs no vijola izolācijas drošības un uzticamības. Ja vijola temperatūra pārsniedz izolācijas siltumierobežu, izolācija tiks bojāta—tas ir viens no galvenajiem transformatora kļūdainā darbībā iemeslu. Tāpēc ir ļoti svarīgi monitorēt darbības temperatūru un ieviest alarma un izriestošanas kontroles.

(1) Automātiska ventilatoru vadība: Temperatūras signāli tiek mērīti ar Pt100 rezistancēm, kas iebūvētas neliela sprieguma vijola karstākajā daļā. Kad transformatora slodze palielinās un darbības temperatūra paaugstinās, sistēma automātiski palaista dzesēšanas ventilatorus, kad vijola temperatūra sasniedz 110°C, un aptur tos, kad temperatūra pazeminās līdz 90°C.

(2) Augstā temperatūra alarma un pārsildīšanas izriests: Temperatūras signāli no vijoliem vai jūtra tiek apkopoti ar PTC nelīnijāmajām termistorām, kas iebūvētas neliela sprieguma vijola. Ja vijola temperatūra turpina paaugstināties un sasniedz 155°C, sistēma izdod pārsildīšanas alarma signālu. Ja temperatūra turpina paaugstināties līdz 170°C, transformatoram vairs nav droši darboties, un jāizsūta pārsildīšanas izriestošanas signāls otrāds aizsardzības shēmai.

(3) Temperatūras rādītāja sistēma: Temperatūras vērtības tiek mērītas ar Pt100 termistorām, kas iebūvētas neliela sprieguma vijola, un tiek rādītas katra fāzes vijola temperatūras (ar trīsfāzes monitoringu, maksimālā vērtība un vēsturiskais maksimālais temperatūras pieraksts). Sistēma nodrošina 4–20 mA analoģisko izvadi maksimālajai temperatūrai. Ja nepieciešama attālināta pārraide datorā (līdz 1200 metriem), to var aprīkot ar datora interfeisu un vienu pārraidītāju, ļaujot vienlaikus monitorēt līdz 31 transformatoru. Pt100 termistora signāls var arī aktivizēt pārsildīšanas alarmu un izriestu, papildus palielinot temperatūras aizsardzības sistēmas uzticamību.

6. Sausa transformatora ārējā korpusa

Atkarībā no darbības vides raksturlielumiem un aizsardzības prasībām, sausiem transformatoriem var aprīkot dažādas korpusa veidus. Parasti tiek izvēlēts IP20 standarta korpus, kas aizsargā no solidiem ārējiem objektiem, kuru diametrs pārsniedz 12 mm, un maziem dzīvniekiem, piemēram, rotām, zāģiem, kaķiem un putniem, kas var ieiet transformatorā, izraisot smagas kļūdas, piemēram, slēgtus ceļus un strāvas pārtraukumu, un nodrošina drošības barjeru elektroenerģijas daļām.

Ja transformators jāinstalē ārpus, var izmantot IP23 standarta korpusu. Kā papildus aizsardzība, ko piedāvā IP20, tas arī aizsargā no ūdens picu, kas nokrita līdz 60° leņķim no vertikāles virziena. Tomēr IP23 korpus samazina transformatora dzesēšanas spēju, tāpēc, izvēloties šādu korpusu, jāpievērš uzmanība transformatora darbības spējas derēšanai.

7. Sausumsāšanas metodes sūkļa transformatoriem

Sūkļa transformatoriem tiek izmantotas divas sausumsāšanas metodes: dabiskā gaisa sausumsāšana (AN) un piespiestā gaisa sausumsāšana (AF).

Dabiskās gaisa sausumsāšanas gadījumā transformators var nepārtraukti strādāt pie savas nominālās jaudas ilgā laikā.

Piespiestās gaisa sausumsāšanas gadījumā transformatora izvade var tikt palielināta par 50%, kas to padara piemērotu periodiskai pārslodzei vai ārkārtas pārslodzes apstākļiem. Tomēr, pārslodzienu laikā slodzes zudumi un impēdance spriegums ievērojami palielinās, veicinot neekonomisku darbību; tāpēc, ilgstoša nepārtraukta pārslodziens jāizvairās.

8. Pārbaudes testi sūkļa transformatoriem

• Virsprieguma dīga pretestība:
  Pārbauda iekšējo vadītāju svārstīšanas kvalitāti, kontaktstāvokli starp virsprieguma maiņpunktu un vadām, un vai fāzes pretestības ir līdzsvarotas. Parasti starp linijām pretestības nelīdzsvarotība nedrīkst pārsniegt 2%, un starp fāzēm - 4%. Pārmērīga DC pretestības nelīdzsvarotība var izraisīt cirkulārus strāvas plūsmas trim fāžu starpā, palielinot cirkulāros strāvas zudumus un radot nevēlamus efektus, piemēram, transformatora pārsildīšanos.

• Pārbaude visos maiņpunktu polos:
  Apstiprina, vai spēja skaita ir pareiza un vai visi maiņpunktu savienojumi ir pareizi uzstādīti. Uz augstsprieguma pusi (un tās dažādos maiņpunktus) pievienojot 1000 V, pārbaudīt, vai transformators izdod aptuveni 400 V uz zemsprieguma pusi.

• Pārbaude trīsfāzes vijumu savienojuma grupai un polaritātei.

• Mērs pārklājuma pretestība magneta izolētajiem elementiem un pašam magnetam.

• Mērs viju izolācijas pretestība:
  Vērtē augstsprieguma, zemsprieguma viju un zemes starpā esošo izolācijas līmeni. Parasti tiek izmantots 2500 V megohmmetrs, un mērītās izolācijas pretestības vērtības (HV–LV, HV–zemē, LV–zemē) jāpārsniedz norādītajām standarta vērtībām.

• Alternatīvā garsturprāvade viju izolācijai:
  Vērtē galveno izolācijas stiprumu starp augstspriegumu, zemspriegumu un zemi caur dielektrisko drošības testu. Šis tests ir noslēdzošs, lai izceltu lokālas defekti, kas ievadīti ražošanas laikā. Sūkļa transformatoriem tipiskie testa spriegumi ir: 35 kV 10 kV vijam un 3 kV 0,4 kV vijam, kuri tiek piemēroti 1 minūtes laikā bez nogures, lai to uzskatītu par pieņemamu.

• Pārtraukumu un savienojuma testi transformatora visos pusēs:
  Apstiprina aizsardzības releju operāciju drošumu un konstatē, ka pārtraukušanas aprīkojums ir vesels un bez defektiem.

9. Impulsveida pārtraukšanas (impulsa) tests

(1) Kad atsekojam nepavadītu transformatoru, var rasties pārtraukšanas pārspriegums. Elektroenerģijas sistēmās ar neatsekojamu neutraļo vai neutraļo, kas atsekojams caur loka nomazgāšanas spirāli, pārsprieguma lielums var sasnigt ar 4–4,5 reizes fāzes spriegumu; sistēmās ar tieši atsekojamu neutrali, tas var sasnigt ar 3 reizes fāzes spriegumu. Lai pārliecinātos, vai transformatora izolācija var izturēt pilnu spriegumu vai pārtraukšanas pārspriegumu, nepieciešams veikt impulsveida testu.

(2) Nepavadīto transformatoru uzenerģēšana radīs magnetizācijas impulsu, kas var sasnigt ar 6–8 reizes nominālo strāvu. Impulsu strāva sākotnēji strauji samazinās—parasti samazinoties līdz 0,25–0,5 reizes nominālajai strāvai 0,5–1 sekundes laikā—bet pilns samazinājums var aizņemt daudz ilgāku laiku, pat desmitkārtas sekundes lielu kapacitātes transformatoriem. Tā kā impulsu strāva radīt lielus elektromagnētiskās spēka, impulsveida testa mērķis ir novērtēt transformatora mehānisko drošumu un apstiprināt, vai aizsardzības relejas varētu nepareizi reaģēt impulsu strāvas sākotnējās samazināšanās posmā.
Parasti jauni instalētie transformatori iztur 5 impulsveida testus, bet remontētie transformatori iztur 3 impulsveida testus.

10. Bezslodzes tests

Bezslodzes testa mērķis ir:

• Izmērīt transformatora bezslodzes zudumus un bezslodzes strāvu;

• Apstiprināt, vai magneta dizains un ražošana atbilst tehniskajiem specifikācijām un standartiem;

• Atklāt magneta defekti, piemēram, lokāls pārsildīšanos vai slikta lokālā izolācija.

Testa laikā augstsprieguma puse tiek atvērta, un nominālais spriegums tiek piemērots zemsprieguma pusei. Bezslodzes zudumi ir galvenokārt magneta (dzelzs) zudumi.

Defekti, kas atklājami bezslodzes testa laikā, ietver:

• Slikta izolācija starp silikāta dzelza lapām;

• Lokālas šķērsgales vai saldenes kaitējumi starp magneta lapām;

• Izolācijas trūkums caur magneta šķidrām, dzelzs saistīšanas jostām, klampēšanas platēm, augšējām jostām utt., radot šķērsgales;

• Slaidīgas, nesakārtotas silikāta dzelza lapas vai pārāk lieli gaisa gabali magnētiskajā ceļā;

• Magneta vairākas punktu atsekošana;

• Šķērsgales vai slāņu starp vijiem, vai nevienāds viju skaits paralēlos šķērsojos, radot ampera-griežu nelīdzsvarotību;

• Augstzudumu, zemas kvalitātes silikāta dzelza lapu izmantošana vai kļūdas projektēšanas aprēķinos.

11. Slodzes tests

Īsā ceļa tests galvenokārt mēra īsā ceļa zudumu un impedanci. Tas tiek veikts pie ieviešanas, lai pārbaudītu vijuma struktūras pareizību, un pēc vijuma aizvietošanas, lai pārbaudītu nozīmīgus novirzējumus no iepriekšējiem testa rezultātiem.

Testa elektroapgāde var būt trīs fāzes vai viens fāzes, piemērota augstsprieguma pusei, kamēr zemsprieguma puse tiek īsā ceļa savienota. Testa laikā augstsprieguma pušu strāva tiek paaugstināta līdz nominālajai vērtībai, un zemsprieguma pušu strāvas tiek kontrolēta, lai saglabātos nominālajā vērtībā.

12.Sliktu stāvokļu apstrāde sūknainos transformatoros

12.1 Nepārtraukts transformatora troksnis

• Mehāniskais troksnis, izraisīts:

• Nestabilas kodolu nomazgāšanas šķidruma bolti;

• Kodola stūru deformācija, izraisīta negribētā pārvešanā transportēšanas vai instalēšanas laikā;

• Ārpilnīgas objekti, kas savieno dažādas kodola daļas;

• Nestabili ventilatori montāžas šķidrumi vai ārpilnīgs materiāls ventilatorā;

• Nestabili plānošanas montāžas šķidrumi, izraisot paneļu vibrāciju un troksni;

• Nestabili zemsprieguma saimesmontāžas šķidrumi vai nepastāvot elastīgi savienojumi, izraisot vibrāciju un troksni.

• Pārāk augsts ieejas elektroapgādes spriegums, izraisot pārmērīgu izgaismošanu un stiprāku summu troksni.

• Trokss no augstākās harmoniskās: ne regulārs modelis—maina tālumu un intermitentne ir klāt. Galvenokārt izraisīts armoniskās radījošām ierīcēm (piem., elektrosildkrāvi, tiristoru retifieri) elektroapgādes vai slodzes puses, kurās armoniskās tiek atdotas transformatorā.

• Vides faktori: maza transformatora istaba ar gludiem sienām radīs rezonāncijas "speaker box" efektu, palielinot uztvertāko trokstu.

12.2 Nepārtraukts temperatūras rādījums

• Senzors nav ieliktis temperatūras rādītāja bloka raktuvē—trūkuma indikators gaismas;

• Lūzts savienojums sensora kontaktā palielina pretestību, izraisot nepareizu augsta temperatūras rādījumu;

• Bezgalīgs temperatūras rādījums uz viena fāzes norāda uz senzora platīna leņķa virziena tukšo kontakstu;

• Nezināms augsts rādījums uz viena fāzes norāda, ka platīna leņķis ir daļēji salauzies (intermitents stāvoklis).

Transformators darbojas, balstoties uz elektromagnētiskās indukcijas principu. Transformatora galvenie komponenti ir vijumi un kodols. Darbības laikā vijumi kļūst par elektriskā strāvas ceļu, savukārt kodols kļūst par magnētiskās plūsmas ceļu. Kad elektriskā enerģija tiek ievadīta primārajā vijumā, maiņstrāva radīs maiņplūsmas kodolā (t.i., elektriskā enerģija tiek pārveidota magnētiskās plūsmas enerģijā). Tā kā magnētiskais savienojums (plūsmas savienojums), magnētiskā plūsma, kas nonāk sekundārajā vijumā, nepārtraukti maina, izraisot elektromotivitāti (EMF) sekundārajā vijumā. Kad ārējais shēmas elements tiek savienots, elektriskā enerģija tiek piegādāta slodzei (t.i., magnētiskās plūsmas enerģija tiek atkal pārveidota elektriskā enerģijā). Šis "elektrība–magnētisms–elektrība" pārveidošanas process notiek, balstoties uz elektromagnētiskās indukcijas principu, un šis enerģijas pārveidošanas process veido transformatora darbības principu.