Mis on elektriliinmuundurite klassifitseerimistüübid ja nende rakendused energiavarude süsteemides?

Jõutransformaatorid on elektrisüsteemide põhiseadmed, mis tagavad elektrienergia edastamise ja pinge muundumise. Elektromagnetilise induktsiooni põhimõttel toimides teisendavad nad vahelduvvoolu ühest pingenivoost teiseks või mitmeks pingenivooks. Elektri edastamise ja jaotamise protsessis täidavad nad olulist rolli „tõstmisel edastamiseks ja langetamisel jaotamiseks“, samas kui energiamahutite süsteemides sooritavad nad pingetõst- ja -langevaid funktsioone, tagades nii tõhusa võimsuse edastamise kui ka ohutu tarbimise.

1. Jõutransformaatorite liigitus

Jõutransformaatorid on alajaamade olulised esmased seadmed, mille peamine funktsioon on jõuelektrisüsteemides suurendada või vähendada elektrienergia pinget, et hõlbustada elektri mõistlikku edastamist, jaotamist ja kasutamist. Toite- ja jaotussüsteemides olevaid jõutransformaatoreid saab liigitada erinevatele aspektidele järgides.

Funktsiooni järgi: jagunevad tõstvatransformaatoriteks ja langetavateks transformatroiteks. Pikkade distantsidega edastus- ja jaotussüsteemides kasutatakse generaatorite poolt toodetud suhteliselt madala pinge tõstmiseks kõrgematele pingenivoodele tõstvatransformaatoreid. Lõppkasutajatele otse toite andvatesse lõpp-alajaamadesse paigaldatakse aga langetavaid transformatoreid.

Faaside arvu järgi: liigitatakse ühefaasilisteks ja kolmefaasilisteks transformatoreiks. Kolmefaasilisi transformatoreid kasutatakse laialdaselt toite- ja jaotussüsteemide alajaamades, samas kui ühefaasilisi kasutatakse tavaliselt väikese võimsusega spetsiaalsete ühefaasiliste seadmete puhul.

Mähise juhtmaterjali järgi: jagunevad vase- ja alumiiniumtraadiga mähismega transformatoreiks. Varasemalt kasutasid enamiku Hiina tehaste alajaamad alumiiniummähismega transformatoreid, kuid praegu on levinud kaotusvähendatud vasemähismega transformatoreid, eriti suurte võimsustega vasemähismega transformatoreid.

Mähise konfiguratsiooni järgi: eksisteerivad kolm tüüpi – kahe-mähismega transformatoreid, kolme-mähismega transformatoreid ja autotransformaatoreid. Kahe-mähismega transformatoreid kasutatakse kohtades, kus on vaja ühte pingenivoos muundamist; kolme-mähismega transformatoreid siis, kui on vaja kahte pingenivoos muundamist, neil on üks esmäne mähis ja kaks sekundaarmähist. Autotransformaatoreid kasutatakse peamiselt laborites pingereguleerimiseks.

Jahutusmeetodi ja mähise isolatsiooni järgi: liigitatakse õlitäiteteks ja kuivtüüpi transformatoreiks. Õlitäidetud transformatoreil on paremad isoleerivus- ja soojushajutusomadused, madalam hind ja lihtsam hooldus, mistõttu neid laialdaselt kasutatakse. Kuna õli on aga süttiv, ei sobi need süttivate, plahvatusohtlike ega kõrge ohutusnõudega keskkondadesse. Kuivtüüpi transformatoreil on lihtne struktuur, kompaktne suurus, väike kaal ning need on tulekindlad, tolmu- ja niiskuskindlad. Need on sama võimsusega õlitäidetud transformatoreid kallimad ja neid kasutatakse laialdaselt kõrge tuleohutusnõudega kohtades, eriti suurtes hoonetes asuvates alajaamades, maapealsetes alajaamades ja energiamahutite süsteemides.

2. Jõutransformaatorite mudelid ja ühendusgrupid

Võimsuse standardid: Praegu kasutab Hiina IEC soovituslikku R10 sarja jõutransformaatorite võimsuste määramiseks, kus võimsus kasvab kordajaga R10=¹⁰√10=1,26. Tavalised nimivõimsused on 100kVA, 125kVA, 160kVA, 200kVA, 250kVA, 315kVA, 400kVA, 500kVA, 630kVA, 800kVA, 1000kVA, 1250kVA, 1600kVA, 2000kVA, 2500kVA ja 3150kVA. Transformatoreid alla 500kVA loetakse väikeseks, 630~6300kVA vahel olevaid keskmiseks ja üle 8000kVA olevaid suurteks.

Ühendusgrupid: Jõutransformaatori ühendusgrupp viitab esmase ja sekundaarse mähise ühendusviisile ning vastavale faasisuhtele esmase ja sekundaarse liinipinge vahel. Levinud ühendusgrupid on Yyn0, Dyn11, Yzn11, Yd11 ja YNd11. 6~10kV jaotustransformatoreite puhul (sekundaarpingega 220/380V) kasutatakse tavaliselt kahte ühendusgruppi: Yyn0 ja Dyn11.

• Yyn0 ühendusgrupp: Esma- ja vastava sekundaarliinipinge vaheline faasisuhe meenutab kellaviitade asendit nullil (12 kell). Esmane mähis kasutab tähetühendust, sekundaarmähis kasutab tähetühendust neutraaljuhtmega. Võimalikud 3n. harmoonilised voolud süstitakse ühisesse kõrgepinge võrku. Lisaks on ette nähtud, et neutraaljuhi vool ei ületaks 25% faasijuhi voolust. Seetõttu ei sobi see ühendusviis raskelt ebavõrdsete koormustega rakendusteks ega oluliste 3n. harmoonikatega juhtudeks. Siiski nõuab Yyn0 ühendusgrupi esmane mähis (võrreldes Dyn11-ga) väiksemat isoleerivustugevust, mille tulemusena on valmistamiskulu veidi madalam. TN ja TT süsteemides võib valida Yyn0 ühendusgrupiga transformatoreid siis, kui ühefaasilise ebavõrdsusest tulenev neutraaljuhi vool ei ületa 25% sekundaarmähise nimivoolust ja ühegi faasi vool ei ületa täiskoormuse korral nimivoolu.

• Dyn11 ühendusgrupp: Esma- ja vastava sekundaarliinipinge vaheline faasisuhe meenutab kellaviitade asendit 11 kell. Dyn11 ühendusgrupis tekivad esmases mähises ringvoolud, mis takistavad süstimist avalikku võrku ja suruvad allapoole kõrgemat järku harmoonikuid. Sekundaarmähis kasutab tähetühendust neutraaljuhtmega ja spetsifikatsioonide kohaselt võib neutraaljuhi vool ulatuda kuni 75% faasivoolust. Seetõttu on selle võime toime tulla ühefaasiliste ebavõrdsete vooludega palju suurem kui Yyn0 ühendusgrupiga transformatoreitel. Kaasaegsetes toitesüsteemides, kus ühefaasiliste koormuste arv kiiresti kasvab, eriti TN ja TT süsteemides, on Dyn11 ühendusega transformatoreid aktiivselt propageeritud ja laialdaselt kasutatud.

3. Transformatoreid energiamahutite süsteemides

Tehase transformatoorte peamine roll energiakogumissüsteemides on voltagetehis ja energiatransmissooni kohandamine, tagades voltagetaseme vastavuse energiakogumiaakkude, teisendurite/inverteerijate ja elektrivõrgu/koormuste vahel, mis võimaldab tõhusat ja ohutut laadimist ja lahutamist.

• Võrgulinnanguks: Teisendurid töötavad koos Energiateisendussüsteemidega (PCS), tõstes PCS-st saadava AC-voltagi taseme võrgutasemele (nagu 10kV/35kV) võrgulinnanguks või alandades võrguvoltagi PCS-iga ühilduvale tasemele lahutamisel. Nad pakkuvad ka DC-isoleerimist, et vältida DC-komponentide sissevoolu võrgusse.

• Sisesekundarne energiajaotus: Suurte skaala energiakogumitelektrijaamades toimivad transformatoored kui jaama transformatoore, alandades kõrgevoltaalset võrguvoltagit madalale voltagile (nt 0.4kV), et pakkuda stabiilset energiat energiakogumiaakkude komplektidele, PCS-abisaajatele, jälgimise seadmetele ja muudele komponentidele.

• Kasutaja-poolne/mikrovõrkude rakendused: Kasutaja-poolsete energiakogumite puhul võivad transformatoored teisendada energiakogumissüsteemide väljundvoltagit tasemele, mis on kasutaja-koormustega ühilduv, pakkudes otse koormustele energiat. Mikrovõrkudes võivad nad ka paindlikult reguleerida voltagit, et kohanduda erinevate tüüpide hajusenergiaallikate ja koormuste vaheliste energiasidega.