Průvodce charakteristikami instalací provozem a zprovozněním suchých transformátorů řady SC

Suchové transformátory jsou výkonové transformátory, u kterých jádro a vinutí nejsou ponořené do oleje. Místo toho jsou cívky a jádro odlité dohromady (obvykle pomocí epoxidové pryskyřice) a chlazeny přirozenou konvekcí vzduchu nebo nuceným prouděním vzduchu. Jako relativně nový typ rozváděčového zařízení se suchové transformátory široce používají v systémech přenosu a distribuce elektrické energie ve výrobních dílnách, vysokých budovách, obchodních centrech, letištích, přístavech, metru a mořských ropných platformách. Mohou být také kombinovány s rozváděči k vytvoření kompaktních integrovaných předmontovaných transformoven.

V současné době je většina suchoých výkonových transformátorů vyráběných v Číně třífázových pevně odlitých jednotek řady SC, například: třífázové navinuté transformátory řady SCB9, třífázové transformátory s páskovým vinutím řady SCB10 a třífázové transformátory s páskovým vinutím řady SCB9. Jejich napěťové úrovně se obecně pohybují od 6 kV do 35 kV s maximálními výkony až 25 MVA. Tento dokument se zaměří na třífázové navinuté suchové transformátory za účelem podrobného vysvětlení jejich charakteristik a postupů instalace/uvedení do provozu.

1. Charakteristika suchých transformátorů

Ve srovnání s olejovými transformátory suchové transformátory neobsahují žádný olej, čímž eliminují rizika požáru, výbuchu a znečištění. Elektrotechnické předpisy proto nepožadují, aby byly suchové transformátory instalovány v samostatné místnosti. Zejména u novějších řad byly ztráty a hladiny hluku sníženy na nové minimální hodnoty, což umožňuje instalaci transformátoru ve stejné rozvodně jako nízkoampérové rozváděče.

1.1 Teplotní řídicí systém suchých transformátorů
Bezpečný provoz a životnost suchého transformátoru závisí z velké míry na bezpečnosti a spolehlivosti izolace vinutí. Porucha izolace způsobená teplotou vinutí přesahující tepelnou odolnost izolace je jednou z hlavních příčin abnormálního provozu transformátoru. Proto je velmi důležité sledovat provozní teplotu transformátoru a implementovat funkce alarmu a řízení.

1.2 Ochranné metody suchých transformátorů
V závislosti na prostředí a požadavcích na ochranu mohou být suchové transformátory vybaveny různými skříněmi. Běžně se volí skříně s ochranou IP23, které brání vniknutí pevných cizích těles větších než 12 mm a malých zvířat, jako jsou krysy, hadi, kočky a ptáci, která mohou způsobit vážné poruchy, jako jsou zkraty a výpadky napájení, a poskytují tak bezpečnostní bariéru pro živé části. Pokud musí být transformátor instalován venku, lze použít skříň IP23; kromě ochrany IP20 také zabraňuje vnikání kapkám vody padajícím pod úhlem až 60° od svislého směru. Skříň IP23 však snižuje chladicí schopnost transformátoru, proto je nutné věnovat pozornost snížení jeho provozní kapacity.

1.3 Chladicí metody suchých transformátorů
Suchové transformátory používají dvě chladicí metody: přirozené chlazení vzduchem (AN) a nucené chlazení vzduchem (AF). Při přirozeném chlazení vzduchem může transformátor trvale pracovat při svém jmenovitém výkonu. Při nuceném chlazení vzduchem může být výstupní výkon transformátoru zvýšen o 50 %. Tento režim je vhodný pro občasné přetížení nebo nouzové přetížení. Během přetížení však výrazně rostou ztráty zátěže a impedance napětí, což vede k neekonomickému provozu; proto by mělo být dlouhodobé nepřetržité přetížení vyhnutí.

1.4 Schopnost přetížení suchých transformátorů
Schopnost přetížení suchého transformátoru závisí na okolní teplotě, stavu zátěže před přetížením (počáteční zátěž), tepelném odvodu izolace a tepelné časové konstantě. V případě potřeby může výrobce poskytnout křivku přetížení pro suchý transformátor. V současné době dosáhla roční výrobní kapacita pryskyřicí izolovaných suchých transformátorů v Číně 10 000 MVA, čímž se stala jedním z největších světových výrobců a spotřebitelů suchých transformátorů. 

S masivním nasazováním nízkohlučných (pro distribuční transformátory ≤2500 kVA je hluk omezen pod 50 dB) a energeticky úsporných transformátorů řady SC(B)9 (které snižují ztráty naprázdno až o 25 %) dosáhly technické parametry a výrobní technologie suchých transformátorů v Číně světové úrovně.

2. Instalace a uvedení do provozu suchých transformátorů

2.1 Kontrola před instalací (po rozbalení)
Zkontrolujte, zda je balení neporušené. Po rozbalení transformátoru ověřte, zda údaje na štítku odpovídají projektovým požadavkům, zda je kompletní veškerá tovární dokumentace, zda je transformátor fyzicky nepoškozený bez vnějších poškození, zda nedošlo k posunu nebo poškození komponent, zda jsou nosné elektrické části nebo připojovací vodiče neporušené a nakonec potvrďte, že náhradní díly nejsou poškozené ani chybějící.

2.2 Instalace transformátoru
Nejprve zkontrolujte základnu transformátoru a ověřte, zda jsou vložené ocelové desky rovné. Pod ocelovými deskami nesmí být žádné prázdnoty, aby byla zajištěna dobrá odolnost proti seismickým účinkům a zvukotěsnost základny; jinak se zvýší hladina hluku nainstalovaného transformátoru. Poté použijte válečky k převedení transformátoru na jeho instalní pozici, odstraněte válečky a přesně nastavte transformátor do navržené polohy, aby byla chyba rovnosti v souladu s návrhem. Nakonec upepte čtyři krátké nosníky poblíž čtyř rohů základny transformátoru k vloženým ocelovým deskám, aby se zabránilo posunu během provozu.

2.3 Spojení transformátoru
Při spojování zachovejte minimální požadovaný prostor mezi částmi pod napětím a mezi částmi pod napětím a zemí, zejména vzdálenost mezi kabely a vysokonapěťovým cívkováním. Vysokoproudové níkonapěťové sběrnice musí být samostatně podporovány a nesmějí být přímo spojeny s terminály transformátoru, protože by to způsobilo příliš velké mechanické napětí a točivý moment. Pokud je proud větší než 1000 A (např. 2000 A níkonapěťová sběrnice použitá v tomto projektu), musí být mezi sběrnicí a terminálem transformátoru nainstalováno pružné spojení, které kompenzuje tepelnou roztažnost a stah vodiče a izoluje vibrace mezi sběrnicí a transformátorem. Všechna elektrická spojení musí udržovat dostatečné kontaktové tlak a měly by používat pružné prvky (např. disky nebo pružné podložky). Při zatahování spojovacích šroubů musí být použit momentový klíč, podle doporučených hodnot momentu výrobce, jak je uvedeno v tabulce 1:

2.4 Zazemnění transformátoru
Bod zazemnění transformátoru se nachází na základně nízko-napěťové strany, kde je poskytnut speciální zazemňovací šroub označený symbolem zazemnění. Transformátor musí být prostřednictvím tohoto bodu spolehlivě připojen k ochrannému zazemnění systému. Pokud je transformátor vybaven obalem, musí být obal spolehlivě připojen k zazemnění systému. V případě třífázového čtyřdrátového systému na nízko-napěťové straně musí být i neutrální vodič spolehlivě připojen k zazemnění systému.

2.5 Předprovozní kontrola
Zkontrolujte, že jsou všechny spojovací prvky pevné a nejsou volné, že jsou všechny elektrické spojení správná a spolehlivá a že izolační mezery mezi živými částmi a mezi živými částmi a zemí odpovídají specifikacím. Okolo transformátoru by neměly být žádné cizí objekty a povrch cívek by měl být čistý.

2.6 Předprovozní zkoušky

• Ověřte napěťové poměry transformátoru a označení skupiny spojení. Měřte stejnosměrný odpor jak u vysoko-napěťových, tak u nízko-napěťových cívek a srovnávejte výsledky s továrními zkouškovými daty výrobce.

• Zkontrolujte izolační odpor mezi cívkami a mezi cívkami a zemí. Pokud je naměřený izolační odpor výrazně nižší než tovární hodnoty, ukazuje to, že transformátor absorboval vlhkost. Pokud izolační odpor klesne pod 1000 Ω/V (v provozním napětí), musí transformátor projít sušicí úpravou.

• Zkouškové napětí pro zkoušku průraznosti dielektrika musí odpovídat relevantním specifikacím. Při provádění zkoušky průraznosti nízkým napětím by měl být teplotní snímač TP100 odstraněn a ihned po zkoušce znovu nainstalován.

• Pokud je transformátor vybaven chladicími ventilátory, zapněte je a ověřte jejich normální fungování.

2.7 Zkouška v provozu
Po důkladné předenergetizační kontrole může být transformátor energizován pro zkoušku v provozu. Během tohoto období je nutné věnovat zvláštní pozornost následujícímu:

• Jakékoli neobvyklé zvuky, hluky nebo vibrace;

• Jakékoliv neobvyklé pachy, jako je spálený pach;

• Jakékoli změny barvy způsobené lokálním přetopením;

• Adekvátnost větrání a vzduchového oběhu.

Kromě toho by měly být upozorněny následující body:

Za prvé, i když suché transformátory mají dobré odolnost proti vlhkosti, jejich obecně otevřená struktura je stále zranitelná na proniknutí vlhkosti – zejména suché transformátory vyráběné v Číně, které často používají nižší úrovně izolace. Proto, pro vyšší spolehlivost, by měly suché transformátory fungovat ve vnitřním prostředí s relativním vlhkostí pod 70%. Dlouhotrvající nečinné skladování by mělo být také vyhnutí, aby se zabránilo závažnému absorbování vlhkosti. Pokud klesne izolační odpor pod 1000 Ω/V (v provozním napětí), ukazuje to na závažné proniknutí vlhkosti a zkouška v provozu musí být přerušena.

Za druhé, suché transformátory používané pro zvednutí napětí v elektrárnách se liší od olejových transformátorů: nesmí být provozovány s nízko-napěťovou stranou odpojenou. Odpojená nízko-napěťová cívka by mohla umožnit přenos přetepňovacích přetepů – způsobených přepínacími přetepy nebo blesky na straně sítě – což by mohlo zničit izolaci transformátoru. K ochraně proti takovým přeneseným přetepům by měly být na straně sběrné trubky transformátoru instalovány bleskoslanové ochranné přístroje (např. Y5CS oxid cérové bleskoslanové ochranné přístroje).

3.Závěr
Jako klíčové zařízení v systémech přenosu a distribuce elektřiny jsou suché transformátory kvůli své vysoké izolační síle, silné odolnosti proti krátkodobým přetepům a výhodám, jako jsou ekologičnost, ohnivzdornost, výbušnost a bezúdržbnost, stále více preferovány uživateli. Proto musí instalatérský personál používat profesionální a vědecké metody k důkladnému dokončení všech přípravných prací a rychlému řešení a shrnutí jakýchkoli problémů, které se mohou vyskytnout během instalace, aby zajistil bezpečný provoz zařízení.