Miten valita kuiva-transformaattori?

1. Lämpötilan hallintajärjestelmä

Yksi tärkeimmistä syyistä muuntajan vikaantumiseen on eristyksen vaurioituminen, ja suurin uhka eritykselle tulee kytkentöjen sallittujen lämpötilarajojen ylittämisestä. Siksi lämpötilan seuraaminen ja hälytysjärjestelmien toteuttaminen toimiville muuntajille on välttämätöntä. Seuraavaksi esitellään lämpötilanhallintajärjestelmää käyttäen TTC-300:ta esimerkkinä.

1.1 Automaattiset jähdytysventtiilit

Termistori on ennaltavalikattu alijännitekytkennän kuumimpaan paikkaan lämpötilasignaalien saamista varten. Nämä signaalit perusteella venttiilien toiminta säädellään automaattisesti. Kun muuntajan kuormitus kasvaa, lämpötila nousee vastaavasti. Termistori reagoi tähän muutokseen: kun lämpötila saavuttaa 110°C, venttiili käynnistyy automaattisesti jähdyttämään; kun lämpötila laskee alle 90°C, venttiili vastaanottaa lämpötilasignaalin ja pysähtyy.

1.2 Pysäytys- ja hälytysfunktiot

PTC-termistorit on ennaltavalikattu alijännitekytkenteeseen valvoakseen ja mittaakseen kytkentöjen ja ytimen lämpötilaa. Jos kytkentön lämpötila ylittää 155°C, järjestelmä aktivoi ylivuotohälytyssignaalin. Jos lämpötila nousee yli 170°C, muuntaja ei enää voi toimia turvallisesti, joten trippisignaali lähetetään toissijaiseen suojauskierrokseen, mikä aiheuttaa muuntajan nopean trippo-toiminnon.

1.3 Lämpötilan näyttö

Termistorit on upotettu alijännitekytkenteisiin. Lämpötila mitataan vastuun avulla ja tulostetaan 4–20 mA analogisena sähkövirrana näyttöä varten. Tietokoneyhteyden luomiseksi voidaan lisätä viestintärajapinta, joka mahdollistaa etäsiirron jopa 1 200 metrin päähän. Lisäksi yksi siirtimet voidaan käyttää enintään 31 muuntajan valvontaan. Termistorisignaalit aktivoivat myös ylivuotohälytyksiä ja trippo-toimintoja, mikä edistää lämpösuojajärjestelmän toimintakykyä.

2. Suojauksen menetelmät

Muuntajan suojauksen kannalta kotelun valinta on myös tärkeää, ja sen pitäisi perustua suojauksenvaatimuksiin ja käyttöympäristöön, mikä johtaa erilaisiin kotelutyyppiin. Yleensä muuntajille valitaan IP20-kotelut – tavanomainen valinta, joka pääasiassa estää eläinten, kuten kissojen, rotujen, käärmeiden ja lintujen, sekä ulkopuolisia kohteita, jotka ovat suurempia kuin 12 mm halkaisijaltaan, pääsyn sisälle, mikä voisi aiheuttaa lyhytkiertovirtoja tai muita vakavia onnettomuuksia, suojellen siten eläviä osia. Ulkoisten muuntajien tarvitsee olla IP23-luokan kotelo. Lisäksi yllä mainittuihin toimiin se tarjoaa suojan vesipisaroilta, jotka putoavat korkeintaan 60 astetta pystysuorasta. Tämä saattaa kuitenkin vaikuttaa muuntajan lämmönsiirtokykyyn, joten huomiota on kiinnitettävä toimintakykyyn.

3. Jähdytysmenetelmät

Kuivamuuntajilla on pääasiassa kaksi tyypillistä jähdytysmenetelmää: luonnollinen ilmajähdytys ja pakotettu ilmajähdytys. Luonnollinen ilmajähdytys käytetään pääasiassa muuntajiin, jotka toimivat jatkuvasti niiden suunnitellussa kapasiteetissa. Pakotettu ilmajähdytys voi lisätä muuntajan tuotantokapasiteettia 50 %. Tämä menetelmä soveltuu pääasiassa väliaikaisiin kuormituksiin tai hätätilanteisiin. Kuitenkin tällaisessa kuormituksessa impedanssijännite ja kuormitusvuodat kasvavat epäluonnollisesti, mikä ei ole taloudellista. Siksi ei ole suositeltavaa pitää muuntajaa tässä ylikuormitetussa tilassa kauemmin.

4. Ylikuormituskyky

Muuntajan ylikuormituskyky riippuu monista tekijöistä, joten sen ylikuormituskykyä on suunniteltava ja hyödynnettävä järkevästi. Seuraavat näkökulmat on otettava huomioon:

• Sopivasti vähennä muuntajan kapasiteettia. Voidaan harkita lyhytaikaisia vaikutuskuormituksia, jotka tapahtuvat metallivalun ja hitausmestaroiden kaltaisten laitteiden toiminnossa. Muuntajan ylikuormituskyvyn hyödyntämisen avulla kapasiteetti voidaan vähentää – tämä on tehokas tapa hyödyntää ylikuormituskykyä. Lisäksi epätasaisesti kuormitetuilla alueilla, kuten asuinalueiden yleishyödyllisessä valaistuksessa, viihde- ja kulttuurilaitoksissa, ilmastointijärjestelmissä ja ostoskeskuksissa, muuntajan ylikuormituskyvyn avulla voidaan sopivasti pienentää sen kapasiteettia, jotta se voi toimia lähellä täyttä kuormitusta tai välillä ylikuormitetussa tilassa huipputoiminta-ajoissa.

• Vähennä varakapasiteettia tai yksikkömäärää: Joissakin paikoissa muuntajille asetetaan korkeat varauduttamisvaatimukset, mikä johtaa liian suuriin ja määrällisesti liiallisiin yksiköihin insinöörisuunnittelussa. Kuivamuuntajien ylikuormituskyvyn hyödyntämisen avulla varakapasiteettia voidaan vähentää suunnittelussa. Varayksiköiden määrää voidaan myös vähentää. Kun muuntaja toimii ylikuormitetussa tilassa, sen toimintalämpötilaa on seurattava tiiviisti. Jos lämpötila nousee 155°C (hälytys ääntää), kuormituksen vähennystoimenpiteitä (esim. ei-olennaisen kuormituksen irrottaminen) on ryhdyttävä välittömästi varmistaakseen kriittisten kuormitusten turvallisen sähkövarannon.

5. Kuivamuuntajien alijännite-ulostulomenetelmät ja rajapinnan yhteistoimivuus

Kuivamuuntajissa ei ole öljyä, mikä poistaa palo-, räjähdys- ja saastevaarat. Siksi sähkötekniikan ohjeet ja säännöt eivät vaadi niiden asentamista erillisissä huoneissa. Erityisesti uudemmassa SC(B)9-sarjassa, jossa menetykset ja melutasot on merkittävästi vähennetty, on tullut mahdolliseksi sijoittaa kuivamuuntajat samaan switchgear-huoneeseen alijännitepaneelien kanssa.

5.1 Vakioitu alijännite suljettu busbar

Jos projektissa käytetään suljettuja busbareja (myös tunnetaan nimellä plug-in tai compact bus ducts), vastaava muuntaja voidaan varustaa vakioituneilla suljetuilla busbar-liitosilla helposti yhdistämistä varten ulkoisiin busbareihin. Tuotteille, joilla on kotelo (IP20), suljettu busbar-liitosuppat on tarjottu kotelon kansiin. Tuotteille, joilla ei ole koteloa (IP00), tarjotaan vain busbar-yhteyden liitosputket.

5.2 Vakioitu vaaka-asento sivuuloste (alijännite)

Kun muuntaja on sijoitettu vieressä alijännite-switchgear-paneelin kanssa, muuntajalle voidaan tarjota vaaka-asennossa sivuulosteet helposti liitosputkien yhdistämiseksi. Tämä konfiguraatio on yleensä yhteensopiva alijännitepaneelien, kuten GGD, GCK ja MNS, kanssa. Muuntajan valmistaja ja switchgear-valmistajan on allekirjoitettava yhteistoimivuussopimus vahvistaakseen yksityiskohtaiset rajapinnan mitat ja varmistaakseen sidosvalmiuden paikan päällä.

5.3 Vakioitu pystyasento sivuuloste (alijännite)

Tämä sivuuloste käyttää pystybusbareja ja on periaatteessa samankaltainen kuin vaaka-asennossa oleva sivuuloste. Kun muuntaja käytetään Domino-tyyppisessä pystyasennossa olevissa switchgear-paneeleissa, muuntaja voi tarjota alijännite-sivuulosteet.

Kiina on saavuttanut erittäin suuren kuivamuuntajien tuotantomäärän resinsiirteiden perusteella ja nyt sillä on merkittävä asema maailmanlaajuisesti, tuotannossa ja myynnissä ensimmäisellä sijalla. Johtava valmistusteknologia on myös vaikuttava. Nämä muuntajien soveltaminen ja tekninen edistäminen ovat erittäin lupaavia, koska niillä on pitkäaikainen kehityspotentiaali valmistuksessa. Pääasialliset edut voidaan yhteenvetona kuvata seuraavasti:

• Matala energiankulutus ja matala melutaso: Alhaisemmat silikateraututeiden menetykset, foilikytkentöjen rakenteelliset etumat, tiiviimmat yhdisteet vaiheittaisissa ytimissä verrattuna perinteisiin suunnitelmiin – kaikki edistävät ympäristöystävällisempää integroitua suunnittelua kuivamuuntajissa. Näiden teknologioiden syvempi edistäminen, yhdistettynä mataliin melutasoihin ja uusien teknologioiden ja prosessien käyttöönottoon, tulevaisuudessa muuntajat tulevat olemaan vielä hiljaisempia, ympäristöystävällisempiä ja energiatehokkaampia.

• Korkea luotettavuus: Tuotteen luotettavuus ja laatu ovat tärkeä kuluttajankysymys. Tutkimalla jokaista valmistusprosessia, muuntajan luotettavuus on vahvistettu ja parannettu, mikä on edistänyt käyttöajan pidentymistä ja luotettavuuden parantamista. Tämä on erityisen ilmeistä perustavanlaatuisessa insinööritutkimuksessa.

• Ympäristösertifiointi: Perustava ympäristöstandardi on HD464. Tutkimus ja sertifiointi tehdään ilmastonkestävyysluokissa C0/C1/C2, ympäristökestävyysluokissa E0/E1/E2 ja palo-kestävyysluokissa F0/F1/F2.

• Kapasiteetin lisääntyminen: Kuivamuuntajia käytetään pääasiassa jakelu-muuntajina, niiden kapasiteetit vaihtelevat 50 kVA:sta 2 500 kVA:han. Niiden soveltaminen on nyt laajentunut voima-muuntajien alueelle, niiden kapasiteetit saavuttavat 10 000 kVA:sta 20 000 kVA:han. Tämä laajentuminen johtuu kasvavasta kaupunkien sähkötarpeesta ja verkkoverkostojen kasvusta, mikä johtaa enemmän kaupunkiseudun kuormituskeskuksiin ja laajempaan suurkapasiteettisten voima-muuntajien käyttöön.

• Laaja toiminto: Nykyaikaiset muuntajat on rakenteellisesti varustettu suojauskoteluilla, pakotetuilla jähdytysjärjestelmillä, lämpötilan valvonta-rajapinnoilla, mittari-muuntajilla, energiamittareilla ja muiden ominaisuuksien kanssa. Muuntajien kehitys suuntautuu täysin integroitujen toimintojen suunnittelemiseen.

• Lajiteltu soveltamisala: Jakelu-muuntajien hallitsema ala on laajentunut monialaisiin, suuriin alustoihin soveltaviin alueisiin.