20 кВт бир фазали тарқатма трансформаторининг прототипини ишлаб чыгуу

1. 20 кВ жамоқ тармогын бөліп беретін трансформатордың құрылымы

20 кВ тармоқтың кабельдік жолдары немесе кабель-ағаштапқан аралас желдері болады, және оның нейтраль нүктесі көбінесе кішкентай қаттылық арқылы жерге қосылады. Егер бір фазалық жергешік пайда болса, 10 кВ системадағы бір фазалық қату үшін фазалық напы √3 есе артып кетуіндегі проблема болмайды. Сондықтан 20 кВ системасының бір фазалық тармоқ трансформаторы катушканың соңғы бөлігін жерге қосу түрін қолдануға болады. Бұл трансформатордың негізгі изоляциясын азайтуға мүмкіндік береді, 20 кВ бір фазалық трансформатордың өлшемі мен бағасы 10 кВ трансформаторымен бірдей болады.

2. Толкын және синтез напыны таңдау

20 кВ бір фазалық тармоқ трансформаторы үшін негізгі толкын деңгейі (BIL) және изоляция синтез деңгейі туралы қарастырулар мынадай:

Америкалық националды стандарты ANSI C57.12.00—1973 (IEEE Std 462—1972) жоғары наптың жағы (20 кВ) үшін негізгі толкын деңгейі (BIL) 125 кВ; жоғары наптың компонентінің номиналды напы 15.2 кВ, ал АҚ наптың синтез деңгейі (60 Гц/мин) 40 кВ деп айтылады.

Изоляция синтезі туралы ережелер бойынша танымал напты қолдану синтезі талап етілмейді, бірақ индуцирленген напты қолдану синтезін өткізу керек. Синтез уақытында бір катушканың шығу терминалына нап қолданылатын кезде, аралық жоғары наптың әрбір шығу терминалының жерге дейінгі напы 1 кВ плюс трансформатордың катушканың номиналды напының 3.46 есе қатысы болады. Яғни, индуцирленген синтез (жіктелген дауыстың және наптың екі есе қаттылығында) жоғары наптың формуласы:

2.1 Төмен наптың жағы (240/120 В)

• Негізгі толкын деңгейі (BIL): 30 кВ

• АҚ наптың синтез деңгейі (60 Гц/мин): 10 кВ

2.2 Китай республикасының трансформаторлар сапасын басқару синтез ережелеріне сәйкес

• Жоғары наптың жағы:

• Негізгі толкын деңгейі (BIL): 125 кВ (толық толқын), 140 кВ (қысқартылған толқын)

• АҚ индуцирленген наптың синтез деңгейі (200 Гц/мин): 40 кВ

• Төмен наптың жағы:

• Қолданылатын нап (50 Гц/мин): 4 кВ

3. 20 кВ бір фазалық тармоқ трансформаторларының құрылымы және өзектілігі

Екі параметр (50 кВА және 80 кВА) қолданылған, екеуі де сыртқы темір құрылымын қолданып, негізгі изоляцияны азайту үшін соңғы изоляция құрылымы қосылды. Бір бушинг арқылы шығу қолданылған. Жоғары наптың катушканың соңғы бөлігі жерге қосылып, бакқа байланысты. Төмен наптың виткасы бір катушка құрылымы болып табылады.

3.1 Прототипталған 20 кВ және 10 кВ бір фазалық тармоқ трансформаторларының техникалық сипаттамаларын салыстыру

• 20 кВ және 10 кВ (50 кВА және 80 кВА мысалдарын қолданып) өсуінің салыстырмасы таблица 1-де көрсетілген.

• 20 кВ және 10 кВ (50 кВА және 80 кВА мысалдарын қолданып) салмағының салыстырмасы таблица 2-де көрсетілген.

4. 20 кВ∥10 кВ бір фазалық екі наптың тармоқ трансформаторы

10 кВ тармоқты 20 кВ тармоққа арттыру үшін, трансформаторлар сыныптауы сияқты маңызды жабдықтарды ауыстыру қажет. Жоғары бағасы мен энергия токтануы өндірісті бұзып, 10 кВ/20 кВ бір фазалық трансформаторды жасау үшін шешім болып табылады.

4.1 Дизайн

10 кВ бір фазалық тармоқ трансформаторына негізделген, бұл екі наптың вариациясы 20 кВ = 2×10 кВ қатынасын пайдаланып, сериялық-параллель бастапқы катушкаларды қолданады. Екі параллель жоғары наптың катушкасымен, екі темір столбына жоғары наптың/төмен наптың виткалары (жоғары наптың катушкалары параллель) қосылады. Екі төмен наптың катушкалары сериялық "орта нүктеде" ±220 В - жерге шығып, екі пайдаланушы үшін. W₁ (жоғары наптың виткалары) және W₂ (төмен наптың виткалары). Параллельде, U₁/U₂ = W₁/W₂ = 10 кВ/220В, және жалпы жоғары наптың ағыс қатары бір катушканың екі есе артық. Сериялықта, жоғары наптың кіріс ағысы катушканың ағысына тең.

4.2 Коммутациялық қолдану

Кapasite 20 кВ же 10 кВ жоғары наптың кірісі үшін бірдей қалады. 20 кВ кірісінде, екі жоғары наптың катушкасы сериялық болғанда, әрқайсысы 10 кВ қабылдайды. Жоғары наптың ағысы I₁ болғанда, касиеті S₁ = I₁×20 = 20I₁(кВА). 10 кВ-ге ауыстырылғанда, параллель жоғары наптың катушкалары 2I₁ кіріс ағысын береді, сондықтан S₁ = 2I₁×10 = 20I₁ (кВА). Сондықтан, S₁ = S₂).

4.3 Құрылым

• Бір фазалық виткасы бар трансформатордың құрылымына (патент нөмірі 4612429) сәйкес.

• 10 кВ/20 кВ напты ауыстыру үшін иптеп табысты коммутатор қолданылады.

• Изоляция IEC 20 кВ трансформатор стандартына (рейтингдік толқын напы: 125 кВ) сәйкес.

• Дыбыс IEC және қолданыстағы энергетика компанияларының техникалық спецификацияларына сәйкес.

4.4 Бір фазалық екі наптың трансформаторының артықшылықтары

• Энергия сақтау: 20 кВ тармоқтың жолдағы жоюы 10 кВ тармоқтың 25% қатысы болып, 75% энергия экономиясына әкеледі. Бұл дизайнда бір фазалық витка технологиясы қолданылған, трансформатордың бос қалу жоюы азықтауланып қолданылатын S11 түрінің 30% аз болады.

• Құрылған затты сақтау: 10 кВ-ден 20 кВ-ге арттыру кезінде, напты ауыстыру үшін тек коммутатор қажет. Бұл энергия токтану уақытын азайтады, және барлық операция процесі бір неше минут ішінде аяқталады.

5. Жалпы санал

• 20 кВ системаның көптеген нейтраль нүктелері кішкентай қаттылық арқылы жерге қосылған. Сондықтан, 20 кВ деңгейінде бір фазалық трансформаторлардың негізгі изоляциясын қолдану 10 кВ деңгейінен оңай болады.

• 20 кВ классындағы бір фазалық трансформаторлардың жүк жоюы 10 кВ классындағымен бірдей деңгейде; олардың салмағы да салыстырмалы. Бос қалу жоюында 20 кВ 10 кВ-ден төмен. Импеданс бойынша, 20 кВ бір фазалық трансформатор 10 кВ-ге қарағанда 20% жоғары болады.

• 20 кВ бір фазалық трансформатор өте экономиялы. Оның бағасы 10 кВ классындағы бір фазалық трансформатормен салыстырмалы болады.

• 20 кВ∥10 кВ бір фазалық екі наптың тармоқ трансформаторы 10 кВ және 20 кВ тармоқ системаларында қолданылады. 10 кВ системаны 20 кВ системасына арттыру кезінде, трансформаторды ауыстыру қажет емес; тек коммутаторды өзгерту қана қажет. Бұл экономиялы және ыңғайлы әдіс болып табылады.