Jak vybrat suchou transformátor?

1. Systém kontroly teploty

Jednou z hlavních příčin selhání transformátoru je poškození izolace, a největší hrozba pro izolaci pochází z překročení povoleného teplotního limitu cívek. Proto je klíčové sledovat teplotu a implementovat systémy výstrah pro provozní transformátory. Následuje představení systému kontroly teploty na příkladu TTC-300.

1.1 Automatické chladiče

Termistor je předem vložen do nejteplejšího místa nízkonapěťové cívky pro získání teplotních signálů. Na základě těchto signálů se automaticky upravuje provoz chladiče. Když se zatěžování transformátoru zvyšuje, teplota se také zvyšuje. Termistor reaguje na tuto změnu: když teplota dosáhne 110°C, chladič automaticky spustí chlazení; když teplota klesne pod 90°C, chladič obdrží teplotní signál a zastaví běh.

1.2 Funkce vypnutí a výstrahy

PTC termistory jsou předem vloženy do nízkonapěťové cívky pro sledování a měření teploty cívek a jádra. Pokud teplota cívky překročí 155°C, systém aktivuje výstražný signál o přetopení. Pokud teplota stoupne nad 170°C, transformátor již nemůže bezpečně fungovat, a proto se vysílá signál vypnutí do sekundární ochranné obvodu, což způsobí, že transformátor rychle odpoví vypnutím.

1.3 Zobrazení teploty

Termistory jsou vloženy do nízkonapěťových cívek. Teplota se měří prostřednictvím odporu a výstup je jako analogový proudový signál 4–20 mA pro zobrazení. Pro propojení s počítačem lze přidat komunikační rozhraní, které umožňuje vzdálenou přenos až na 1 200 metrů. Navíc jeden vysílač může současně monitorovat až 31 transformátorů. Signály termistorů také aktivují výstrahy přetopení a akce vypnutí, čímž dále zlepšují výkon systému teplotní ochrany.

2. Metody ochrany

Výběr obalu je také důležitý pro ochranu transformátoru a měl by být založen na požadavcích na ochranu a použití, což vede k různým typům obalů. Typicky se pro transformátory vybírají obaly IP20 – standardní volba, která má za cíl zabránit vniknutí zvířat, jako jsou kočky, krysy, hadi a ptáci, stejně jako cizích objektů s průměrem větším než 12 mm, což by mohlo způsobit krátké spojení nebo jiné vážné nehody, a tím chránit živé části. Pro venkovní transformátory je vyžadován obal s hodnocením IP23. Kromě výše uvedených funkcí poskytuje také ochranu proti kapkám deště padajícím pod úhlem až 60 stupňů od svislé osy. Toto však může ovlivnit schopnost transformátoru vydávat teplo, a proto je nutné dbát na operační kapacitu.

3. Chladicí metody

Suché transformátory zahrnují zejména dva typy: přirozené vzduchové chlazení a nucené vzduchové chlazení. Přirozené vzduchové chlazení se primárně používá pro transformátory, které pracují neustále v rámci své nominální kapacity. Nucené vzduchové chlazení může zvýšit výkon transformátoru o 50 %. Tento postup se primárně používá pro přechodné zatěžování nebo nouzové přetížení. Během takového zatěžování však záporné napětí a ztráty zatěžování nesoustavně rostou, což není ekonomické. Proto není doporučeno, aby transformátor dlouhodobě zůstával v tomto přetíženém stavu.

4. Kapacita přetížení

Kapacita přetížení transformátoru je ovlivněna mnoha faktory, a proto musí být jeho schopnost přetížení racionálně plánována a využívána. Následující aspekty by měly být zváženy:

• Přiměřené snížení kapacity transformátoru. Může být zváženo krátkodobé dopadové přetížení, které vzniká během provozu zařízení, jako jsou válcovny a svařovací stroje. Využitím kapacity přetížení transformátoru lze snížit jeho kapacitu – to je efektivní způsob, jak využít schopnost přetížení. Kromě toho, pro nerovnoměrně zatěžované oblasti, jako jsou veřejné osvětlení obytných oblastí, zábavní a kulturní zařízení, klimatizační systémy a nákupní centra, lze využít kapacitu přetížení transformátoru k přiměřenému snížení jeho kapacity, což umožní, aby transformátor fungoval blízko plného zatěžování nebo v přetíženém stavu v době špičkového provozu.

• Snížení rezervní kapacity nebo počtu jednotek: V některých lokalitách vedou vysoké požadavky na redundanci transformátorů k výběru příliš velkých a přebytečných počtů jednotek v inženýrských projektech. Využitím schopnosti přetížení suchých transformátorů lze při plánování snížit rezervní kapacitu. Počet záložních jednotek také může být snížen. Když transformátor funguje v přetíženém stavu, musí být jeho operační teplota pečlivě sledována. Pokud teplota stoupne na 155°C (vydá se výstraha), by měly být okamžitě provedeny opatření k snížení zatěžování (např. odpojení nekritických zatěžování) pro zajištění bezpečného dodávání elektrické energie kritickým zatěžováním.

5. Metody výstupu nízkého napětí a koordinace rozhraní pro suché transformátory

Suché transformátory neobsahují olej, což eliminuje rizika požárů, výbuchů nebo znečištění. Proto elektrické normy a předpisy nevyžadují, aby byly instalovány v samostatných místnostech. Zejména novější řada SC(B)9, s výrazně sníženými ztrátami a hlučností, umožňuje umístění suchých transformátorů ve stejné rozváděční místnosti jako nízkonapěťové panely.

5.1 Standardní uzavřené sběrnice nízkého napětí

Pokud projekt používá uzavřené sběrnice (také známé jako zapichovací nebo kompaktní sběrnice), může být odpovídající transformátor vybaven standardními uzavřenými sběrnici terminály pro snadné připojení k externím sběrnicím. Pro produkty s obalem (IP20) je na horní části obalu poskytnut flétna pro uzavřenou sběrnici. Pro produkty bez obalu (IP00) jsou poskytnuty pouze terminály pro připojení sběrnice.

5.2 Standardní boční výstup (nízké napětí)

Když je transformátor umístěn vedle nízkonapěťového rozváděče, mohou být na transformátoru poskytnuty boční výstupy pro snadné připojení terminálů. Tato konfigurace je obvykle shodná s nízkonapěťovými panelemi, jako jsou GGD, GCK a MNS. Výrobce transformátoru a výrobce rozváděče musí podepsat dohodu o koordinaci pro potvrzení detailních rozměrů rozhraní a zajistit hladkou instalaci na místě.

5.3 Standardní svislý boční výstup (nízké napětí)

Tento boční výstup používá svislé sběrnice a je principem podobný horizontálnímu bočnímu výstupu. Když je transformátor použit s domínovitě uspořádanými svislými panelovými rozváděči, může transformátor poskytnout boční výstupy nízkého napětí.

Čína dosáhla velmi vysoké produkce suchých transformátorů založených na resinových izolačních materiálech a nyní zaujímá významnou pozici na globální úrovni, s produkcí a prodejem na prvním místě na světě. Vedoucí výrobní technologie je také ohromující. Aplikace a technické propagace těchto transformátorů mají velmi slibnou budoucnost díky dlouhodobému vývojovému potenciálu v výrobě. Hlavní výhody lze shrnout následovně:

• Nízké spotřebiče energie a nízký hluk: Nižší ztráty silikonových plechů, strukturní výhody foliových cívek, těsnější spoje v krokovaných jádrech ve srovnání s tradičními designy – všechno to přispívá k vyšší environmental friendliness v integrovaném designu suchých transformátorů. S hlubším propagemováním těchto technologií, kombinací s nízkým hlasitostním úrovní a inkorporací nových technologií a procesů, budou budoucí transformátory ještě tišší, environmentálně přátelštější a energeticky efektivnější.

• Vysoká spolehlivost: Spolehlivost produktu a kvalita se staly klíčovými obavami spotřebitelů. Dosažením výzkumu každého výrobního procesu byla spolehlivost transformátoru ověřena a dále zlepšena, což přispívá ke zvýšení životnosti a zlepšení spolehlivosti. To je zejména patrné v základním inženýrském výzkumu.

• Environmentální certifikace: Základní environmentální normou je HD464. Probíhá výzkum a certifikace klimatických odolnostních tříd C0/C1/C2, environmentálních odolnostních tříd E0/E1/E2 a odolnostních tříd proti požáru F0/F1/F2.

• Zvýšení kapacity: Suché transformátory jsou primárně používány jako distribuční transformátory s kapacitami od 50 kVA do 2 500 kVA. Jejich aplikace se nyní rozšiřuje do oblasti síťových transformátorů s kapacitami dosahujícími 10 000 kVA až 20 000 kVA. Toto rozšíření je motivováno rostoucím městským poptávkou po elektrické energii a rozšiřováním síťových sítí, což vede k většímu množství městských zatěžovacích center a širší adopcí velkokapacitních síťových transformátorů.

• Komplexní funkce: Moderní transformátory jsou strukturálně vybaveny ochrannými obaly, nuceným chlazením, rozhraními pro sledování teploty, instrumentálními transformátory, měření energie a dalšími funkcemi. Vývoj transformátorů směřuje k plně integrovaným funkčním designům.

• Rozšířené oblasti aplikace: Oblast dominovaná distribučními transformátory se rozšiřuje do více oblastí a velkých platformových aplikací.