Jak wybrać suchy transformator?

1. System kontroli temperatury

Jednym z głównych powodów awarii transformatorów jest uszkodzenie izolacji, a największym zagrożeniem dla izolacji jest przekroczenie dopuszczalnej granicy temperatury cewek. Dlatego monitorowanie temperatury i wdrażanie systemów alarmowych dla działających transformatorów jest niezbędne. Poniżej przedstawiono system kontroli temperatury na przykładzie TTC-300.

1.1 Automatyczne wentylatory chłodzące

Termistor jest wcześnie wbudowany w najgorętszy punkt niskonapiętoowej cewki, aby uzyskać sygnały temperatury. Na podstawie tych sygnałów automatycznie dostosowuje się praca wentylatora. Gdy obciążenie transformatora wzrasta, temperatura również rośnie. Termistor reaguje na tę zmianę: gdy temperatura osiąga 110°C, wentylator uruchamia się automatycznie, aby zapewnić chłodzenie; gdy temperatura spada poniżej 90°C, wentylator otrzymuje sygnał temperatury i zatrzymuje pracę.

1.2 Funkcje odłączania i alarmowe

PTC termistory są wcześnie wbudowane w niskonapiętoową cewkę, aby monitorować i mierzyć temperaturę cewek i rdzenia. Jeśli temperatura cewki przekracza 155°C, system wywołuje sygnał alarmowy o przegrzaniu. Jeśli temperatura wzrasta powyżej 170°C, transformator nie może już bezpiecznie działać, więc wysyłany jest sygnał odłączający do obwodu ochronnego wtórnego, co powoduje szybkie reagowanie transformatora poprzez odłączenie.

1.3 Wyświetlanie temperatury

Termistory są wbudowane w niskonapiętoowe cewki. Temperatura jest mierzona za pomocą oporu i wyjściowego sygnału prądotycznego 4–20 mA do wyświetlenia. W celu połączenia z komputerem można dodać interfejs komunikacyjny, umożliwiający zdalną transmisję na odległość do 1200 metrów. Dodatkowo, jeden nadajnik może jednocześnie monitorować do 31 transformatorów. Sygnały termistorów również wywołują alarmy o przegrzaniu i działania odłączające, co dodatkowo zwiększa efektywność systemu ochrony temperatury.

2. Metody ochrony

Wybór obudowy jest również ważny dla ochrony transformatora i powinien być oparty na wymaganiach ochronnych oraz warunkach użytkowania, co prowadzi do różnych typów obudów. Zazwyczaj wybiera się obudowy IP20 dla transformatorów – standardowy wybór, głównie mający na celu zapobieżenie wprowadzaniu zwierząt takich jak koty, szczury, węże i ptaki, a także obiektów o średnicy większej niż 12 mm, które mogą powodować zwarcia lub inne poważne wypadki, chroniąc części pod napięciem. Dla transformatorów zewnętrznych wymagana jest obudowa o stopniu ochrony IP23. Oferuje ona oprócz powyższych funkcji ochronę przed kropelkami wody padającymi pod kątem do 60 stopni względem pionu. Może to jednak wpłynąć na zdolność rozpraszania ciepła transformatora, dlatego należy zwrócić uwagę na jego zdolność operacyjną.

3. Metody chłodzenia

Transformatory suchoczułe obejmują głównie dwa rodzaje: naturalne chłodzenie powietrzem i wymuszone chłodzenie powietrzem. Naturalne chłodzenie powietrzem jest głównie stosowane dla transformatorów działających ciągle w ramach ich nominalnej mocy. Wymuszone chłodzenie powietrzem może zwiększyć moc wyjściową transformatora o 50%. Ta metoda jest głównie stosowana dla obciążeń okresowych lub stanów awaryjnych przeciążenia. Jednakże podczas takiego obciążenia zarówno napięcie impedancyjne, jak i straty obciążeniowe zwiększają się nieproporcjonalnie, co nie jest ekonomiczne. Dlatego nie zaleca się utrzymywania transformatora w stanie przeciążenia przez dłuższy czas.

4. Pojemność przeciążenia

Pojemność przeciążenia transformatora zależy od wielu czynników, dlatego jego zdolność do przeciążeń musi być racjonalnie planowana i wykorzystywana. Należy wziąć pod uwagę następujące aspekty:

• Odpowiednio zmniejszyć pojemność transformatora. Można wziąć pod uwagę krótkotrwałe przeciążenia, które występują podczas pracy urządzeń takich jak młoty kowalskie i maszyny spawalnicze. Wykorzystując zdolność transformatora do przeciążeń, można zmniejszyć jego pojemność – jest to skuteczny sposób wykorzystania zdolności do przeciążeń. Ponadto, dla obszarów nierównomiernie obciążonych, takich jak oświetlenie publiczne, obiekty rozrywkowe i kulturalne, systemy klimatyzacyjne i centra handlowe, można wykorzystać zdolność transformatora do przeciążeń, aby odpowiednio zmniejszyć jego pojemność, umożliwiając mu działanie blisko pełnego obciążenia lub okresowego przeciążenia podczas szczytu obciążenia.

• Zmniejszenie rezerwowej pojemności lub liczby jednostek: W niektórych lokalizacjach wysokie wymagania dotyczące redundancji transformatorów prowadzą do wyboru zbyt dużych i zbyt dużej liczby jednostek w projektach inżynierskich. Wykorzystując zdolność do przeciążeń transformatorów suchoczułych, można zmniejszyć rezerwową pojemność podczas planowania. Można również zmniejszyć liczbę jednostek rezerwowych. Gdy transformator działa w stanie przeciążenia, należy dokładnie monitorować jego temperaturę. Jeśli temperatura wzrośnie do 155°C (wyzwoli się alarm), należy natychmiast podjąć działania zmniejszające obciążenie (np. odłączenie nieistotnych obciążeń), aby zapewnić bezpieczne zasilanie kluczowych obciążeń.

5. Metody wyjścia niskiego napięcia i koordynacja interfejsów dla transformatorów suchoczułych

Transformatory suchoczułe nie zawierają oleju, eliminując ryzyko pożarów, eksplozji lub zanieczyszczeń. Dlatego przepisy elektryczne i regulacje nie wymagają ich instalacji w osobnych pomieszczeniach. Szczególnie dla nowej serii SC(B)9, z istotnie zmniejszonymi stratami i poziomami hałasu, stało się możliwe umieszczenie transformatorów suchoczułych w tym samym pomieszczeniu z panelami niskiego napięcia.

5.1 Standardowe zamknięte magistrale niskiego napięcia

Jeśli projekt używa zamkniętych magistral (zwanych również wtykowymi lub kompaktowymi magistralami), odpowiedni transformator może być wyposażony w standardowe terminale zamkniętych magistral, ułatwiające połączenie z zewnętrznymi magistralami. Dla produktów z obudową (IP20) flange zamkniętej magistrali jest dostarczany na górnym pokrywie obudowy. Dla produktów bez obudowy (IP00) dostarczane są tylko terminale połączenia magistrali.

5.2 Standardowe boczne wyjście poziome (niskie napięcie)

Gdy transformator jest umieszczony obok panelu niskiego napięcia, można go wyposażyć w boczne wyjście poziome, ułatwiające połączenie terminali. Ta konfiguracja jest zazwyczaj dopasowana do paneli niskiego napięcia, takich jak GGD, GCK i MNS. Producent transformatora i producent pulpitu sterowniczego muszą podpisać umowę koordynacyjną, aby potwierdzić szczegółowe wymiary interfejsu i zapewnić płynny montaż na miejscu.

5.3 Standardowe boczne wyjście pionowe (niskie napięcie)

To boczne wyjście używa pionowych magistral i jest podobne w zasadzie do bocznego wyjścia poziomego. Gdy transformator jest używany z panelami pulpitu sterowniczego ułożonymi pionowo w stylu Domino, transformator może dostarczyć boczne wyjście niskiego napięcia.

Chiny osiągnęły bardzo wysoką produkcję transformatorów suchoczułych opartych na materiałach izolacyjnych żywicowych i teraz zajmują znaczącą pozycję na świecie, z produkcją i sprzedażą na pierwszym miejscu na świecie. Liderujące technologie produkcyjne są również imponujące. Zastosowanie i promocja techniczna tych transformatorów ma bardzo obiecującą przyszłość, dzięki długoterminowemu potencjałowi rozwoju w produkcji. Główne zalety można podsumować następująco:

• Niska zużycie energii i niski poziom hałasu: Niższe straty w płytach silikonowych, strukturalne zalety cewek foliowych, ciaśniejsze połączenia w rdzeniach schodkowych w porównaniu do tradycyjnych projektów – wszystko to przyczynia się do wyższej przyjazności dla środowiska w integracyjnym projekcie transformatorów suchoczułych. Dzięki głębszej promocji tych technologii, połączonej z niskim poziomem hałasu i wdrożeniem nowych technologii i procesów, przyszłe transformatory będą jeszcze cichsze, bardziej przyjazne dla środowiska i energooszczędne.

• Wysoka niezawodność: Niezawodność produktu i jakość stały się kluczowymi troskami konsumentów. Poprzez badania każdego procesu produkcyjnego, niezawodność transformatora została zweryfikowana i dalej poprawiona, przyczyniając się do wydłużenia czasu użytkowania i zwiększenia niezawodności. Jest to szczególnie widoczne w podstawowych badaniach inżynieryjnych.

• Certyfikacja środowiskowa: Podstawowy standard środowiskowy to HD464. Przeprowadzane są badania i certyfikacje dotyczące klas odporności klimatycznej C0/C1/C2, klas wytrzymałości środowiskowej E0/E1/E2 oraz klas odporności na pożar F0/F1/F2.

• Zwiększenie pojemności: Transformatory suchoczułe są głównie używane jako transformatory dystrybucyjne, z pojemnościami od 50 kVA do 2500 kVA. Ich zastosowanie rozszerza się teraz na dziedzinę transformatorów energetycznych, z pojemnościami dochodzącymi do 10 000 kVA do 20 000 kVA. To rozszerzenie jest napędzane przez rosnące zapotrzebowanie na energię w miastach i rozwój sieci energetycznych, prowadząc do większej liczby centrów obciążeń miejskich i szerszego zastosowania dużych transformatorów energetycznych.

• Kompleksowe funkcje: Nowoczesne transformatory są wyposażone strukturalnie w obudowy ochronne, wymuszone chłodzenie, interfejsy monitorowania temperatury, transformatory pomiarowe, pomiary energii i inne funkcje. Rozwój transformatorów zmierza w stronę całkowicie zintegrowanych projektów funkcjonalnych.

• Rozszerzenie dziedzin zastosowania: Dziedzina zdominowana przez transformatory dystrybucyjne rozszerza się na wielofunkcyjne, duże platformy zastosowań.