Transformator mocy 17 pytań i odpowiedzi! Zobacz, co wiesz...

01

Dlaczego rdzeń transformatora powinien być uziemiony?

Podczas normalnej pracy transformatora elektroenergetycznego rdzeń żelazny musi być solidnie uziemiony. W przypadku braku uziemienia napięcie zawieszenia rdzenia żelaznego do ziemi spowoduje okresowe przebicia i rozładowania rdzenia żelaznego do ziemi, a możliwość powstania potencjału zawieszenia rdzenia żelaznego zostaje wyeliminowana po jego uziemieniu. Jednakże, gdy rdzeń jest uziemiony w więcej niż dwóch punktach, nierównomierny potencjał między rdzeniami utworzy cyrkulację między punktami uziemienia i doprowadzi do wielopunktowego przegrzania się rdzenia uziemienia.

Zwarcie doziemne rdzenia żelaznego transformatora spowoduje jego lokalne przegrzanie. W poważnych przypadkach lokalny wzrost temperatury rdzenia żelaznego wzrośnie, nastąpi lekkie działanie gazów, a nawet wywrócenie się rdzenia przy silnym działaniu gazów. Zwarcie między wiórami żelaznymi powstaje w wyniku przepalenia części rdzenia żelaznego, co zwiększa straty w żelazie i poważnie wpływa na wydajność oraz prawidłową pracę transformatora. W związku z tym konieczna jest wymiana blachy rdzenia krzemowego w celu naprawy. Z tego powodu transformatory nie umożliwiają uziemienia wielopunktowego, a jedynie uziemienie jednopunktowe.

02

Dlaczego w transformatorach stosuje się rdzenie z blachy krzemowej?

Typowy rdzeń transformatora jest zazwyczaj wykonany z blachy ze stali krzemowej. Stal krzemowa to rodzaj stali krzemowej (znanej również jako krzem), której zawartość krzemu wynosi 0,8–4,8%. Rdzeń transformatora wykonany jest ze stali krzemowej, ponieważ sama stal krzemowa jest materiałem magnetycznym o silnym przewodnictwie magnetycznym. W cewce pod napięciem może generować dużą intensywność indukcji magnetycznej, co pozwala na zmniejszenie objętości transformatora.

Jak wiemy, transformator zawsze pracuje w trybie prądu przemiennego, a straty mocy występują nie tylko w rezystancji cewki, ale także w żelaznym rdzeniu namagnesowanym przez prąd przemienny. Straty mocy w żelaznym rdzeniu są zwykle nazywane „stratami w żelazie”. Straty w żelazie wynikają z dwóch przyczyn: „strat histerezowych” i „strat w prądach wirowych”.

Strata histerezowa to strata żelaza spowodowana zjawiskiem histerezy w procesie magnesowania rdzenia żelaznego. Wielkość tej straty jest proporcjonalna do obszaru otoczonego pętlą histerezy materiału. Pętla histerezy stali krzemowej jest wąska, a strata histerezowa rdzenia żelaznego używanego jako transformator jest niewielka, co może znacznie zmniejszyć stopień jego nagrzewania.

Skoro stal krzemowa ma powyższe zalety, dlaczego nie wykorzystać jej w całości jako rdzenia, ale przetworzyć ją także na arkusze?

Dzieje się tak, ponieważ rdzeń płatkowy redukuje inny rodzaj strat żelaza, zwany stratami prądów wirowych. Podczas pracy transformatora w cewce płynie prąd przemienny, który wytwarza strumień magnetyczny, który jest oczywiście przemienny. Ten zmieniający się strumień wytwarza prąd indukowany w rdzeniu żelaznym. Prąd indukowany generowany w rdzeniu żelaznym krąży w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku strumienia magnetycznego, dlatego nazywa się to prądem wirowym. Straty prądów wirowych również nagrzewają rdzeń. Aby zmniejszyć straty prądów wirowych, rdzeń żelazny transformatora jest ułożony warstwami blach ze stali krzemowej, które są izolowane od siebie, tak aby prąd wirowy przepływał przez mały odcinek w długim i wąskim obwodzie, zwiększając rezystancję na ścieżce prądów wirowych. Jednocześnie krzem w stali krzemowej zwiększa rezystywność materiału i również odgrywa rolę w redukcji prądów wirowych.

Do rdzenia żelaznego transformatora zazwyczaj stosuje się walcowaną na zimno blachę krzemową o grubości 0,35 mm. W zależności od wymaganego rozmiaru rdzenia żelaznego, jest on cięty na długie arkusze, a następnie łączony na zakładkę w kształt „słońca” lub „usta”. Zasadniczo, aby zmniejszyć prądy wirowe, im cieńsza jest blacha krzemowa, tym węższy jest pasek łączący, a tym samym lepszy efekt. To nie tylko zmniejsza straty prądu wirowego i wzrost temperatury, ale także oszczędza materiał blachy krzemowej. W rzeczywistości, podczas produkcji rdzenia z blachy krzemowej, oprócz wspomnianych wyżej zalet, wykonanie rdzenia wymagałoby znacznego wzrostu liczby roboczogodzin i zmniejszenia efektywnego przekroju rdzenia. Dlatego, wykonując rdzeń transformatora z blachy krzemowej, należy zacząć od analizy konkretnej sytuacji, rozważenia zalet i wad oraz wyboru optymalnego rozmiaru.

03

Jaki jest zakres ochrony gazowej?

1) Zwarcie wielofazowe wewnątrz transformatora.

2) Zwarcie między zwojami, zwarcie między uzwojeniem a rdzeniem żelaznym lub powłoką.

3) Uszkodzenie rdzenia żelaznego.

4) Olej pod powierzchnią lub wyciek oleju.

5) Słaby styk przełącznika zaczepowego lub spaw drutu nie jest mocny.

04

Jakie są różnice pomiędzy zabezpieczeniem różnicowym transformatora głównego a zabezpieczeniem gazowym?

1. Zabezpieczenie różnicowe głównego transformatora zostało zaprojektowane i wyprodukowane zgodnie z zasadą prądu cyrkulacyjnego, natomiast zabezpieczenie gazowe zostało zaprojektowane i wyprodukowane zgodnie z charakterystyką gazu wytwarzanego lub rozkładanego w przypadku wewnętrznej awarii transformatora.

2. Zabezpieczenie różnicowe stanowi główne zabezpieczenie transformatora, natomiast zabezpieczenie gazowe stanowi główne zabezpieczenie przed wewnętrznymi uszkodzeniami transformatora.

3. Zgodnie z różnymi zakresami ochrony:

Zabezpieczenie różnicowe:

1) Główny przewód transformatora i cewka transformatora mają zwarcie wielofazowe.

2) poważne zwarcie międzyzwojowe jednofazowe.

3) Usterka uziemienia cewki ochronnej i przewodu doprowadzającego w układzie uziemienia wysokoprądowego.

B Ochrona gazowa:

1) Zwarcie wewnętrzne wielofazowe transformatora.

2) zwarcie międzyzwojowe, międzyzwojowo-rdzeniowe lub zewnętrznie-zwarciowe.

3) Uszkodzenie rdzenia żelaznego (straty spowodowane nagrzewaniem i spalaniem).

4) Olej pod powierzchnią lub wyciek oleju.

5) Słaby styk przełącznika zaczepowego lub słabe spawanie drutu.

05

Jak sobie poradzić z usterką chłodnicy głównego transformatora?

1. W przypadku zaniku zasilania sekcji I i II chłodnicy, zostanie wysłany sygnał „Awaria zasilania nr 1, nr 2”. Główna chłodnica transformatorowa zostanie zatrzymana, a obwód zabezpieczający zostanie podłączony.

2. W przypadku awarii zasilania impulsowego w sekcjach I i II podczas pracy, zapala się „chłodnica całkowicie zatrzymana”, a następnie włącza się główny obwód chłodzenia transformatora całkowicie zatrzymany i obwód wyzwalający. Zestaw zabezpieczający należy natychmiast zgłosić do dyspozytora i wyłączyć, a ręczne przełączenie należy wykonać szybko.

3. W przypadku awarii któregokolwiek z obwodów chłodzących, należy odizolować uszkodzony obwód chłodzący.

06

Jakie są konsekwencje pracy równoległej transformatorów niespełniających warunków pracy równoległej?

Gdy zmienny stosunek mocy nie jest stały i praca równoległa, wystąpi cyrkulacja, która wpłynie na moc wyjściową transformatora. Jeśli impedancja procentowa nie jest stała i praca równoległa, obciążenie nie może być rozłożone zgodnie z proporcjonalną pojemnością transformatora, co również wpłynie na moc wyjściową transformatora. Gdy grupy przewodów nie są jednakowe i pracują równolegle, transformator ulegnie zwarciu.

07

Co jest przyczyną nietypowego dźwięku transformatora?

1) przeciążenie;

2) Słaby kontakt wewnętrzny, zapłon rozładowania;

3) Niektóre części są luźne;

4) W systemie występuje uziemienie lub zwarcie;

5) Duży rozruch silnika powoduje stosunkowo duże zmiany obciążenia.

08

Kiedy nie wolno regulować przełącznika odczepów regulatora napięcia pod obciążeniem transformatora?

1) Praca transformatora przeciążeniowego (poza przypadkami szczególnymi)

2) Przy częstym pojawianiu się sygnału ostrzegawczego zabezpieczenia gazowego urządzenia regulującego ciśnienie pod obciążeniem.

3) gdy w znaku olejowym regulatora ciśnienia pod obciążeniem nie ma oleju.

4) Gdy liczba regulatorów ciśnienia przekroczy określoną liczbę.

5) Nieprawidłowe działanie urządzenia regulującego ciśnienie.

09

Jakie wartości podano na tabliczce znamionowej transformatora?

Moc znamionowa transformatora to norma producenta dotycząca normalnego użytkowania transformatora. Transformator o określonej mocy znamionowej zapewnia długotrwałą, niezawodną pracę i dobrą wydajność. Jego moc znamionowa obejmuje następujące parametry:

1. pojemność znamionowa: transformator w stanie znamionowym pojemności wyjściowej o gwarantowanej wartości, jednostka z woltoamperami (VA), kilowoltoamperami (kVA) lub megawoltoamperami (MVA), ponieważ transformator ma wysoką sprawność roboczą, zwykle pierwotna i wtórna wartość znamionowa pojemności projektowej są równe.

2. Napięcie znamionowe: odnosi się do gwarantowanej wartości napięcia na zaciskach transformatora bez obciążenia, wyrażonej w woltach (V) i kilowoltach (kV). O ile nie określono inaczej, napięcie znamionowe to napięcie międzyfazowe.

3. Prąd znamionowy: odnosi się do prądu liniowego obliczonego na podstawie pojemności znamionowej i napięcia znamionowego, wyrażonego w amperach (A).

4. Prąd jałowy: prąd wzbudzenia transformatora przy pracy bez obciążenia w procentach prądu znamionowego.

5. Strata zwarciowa: jedna strona uzwojenia ulega zwarciu, druga strona ulega napięciu, tak aby obie strony uzwojenia osiągnęły znamionowy prąd strat czynnych, wyrażony w watach (W) lub kilowatach (kW).

6. Strata bez obciążenia: odnosi się do strat mocy czynnej transformatora w pracy bez obciążenia, wyrażonej w watach (W) lub kilowatach (kW).

7. napięcie zwarcia: znane również jako napięcie impedancji, odnosi się do zwarcia jednej strony uzwojenia, aby druga strona uzwojenia osiągnęła znamionowy prąd przyłożony napięcie i znamionowy procent napięcia.

8. Grupa połączeń: wskazuje sposób połączenia uzwojeń pierwotnego i wtórnego oraz różnicę fazową między napięciami liniowymi, która jest reprezentowana przez zegar.

10

Dlaczego przetwornice źródła prądu wymagają transformatorów o dużej wydajności?

Transformatory są zazwyczaj projektowane pod kątem pojemności znamionowej, a nie mocy znamionowej, ponieważ ich prąd zależy tylko od pojemności znamionowej. W przypadku przetwornic napięcia i źródła zasilania, pojemność znamionowa i moc znamionowa są niemal równe, ponieważ współczynnik mocy wejściowej jest bliski 1. W przypadku przetwornicy napięcia i źródła zasilania, współczynnik mocy transformatora wejściowego jest co najwyżej równy współczynnikowi mocy obciążenia silnika asynchronicznego, więc przy tym samym obciążeniu silnika, jego pojemność znamionowa jest większa niż transformatora przetwornicy napięcia i źródła zasilania.

11

Od czego zależy pojemność transformatora?

Wybór rdzenia żelaznego zależy od napięcia, a wybór drutu od prądu, co oznacza, że ​​grubość drutu jest bezpośrednio związana z wartością opałową. Innymi słowy, moc transformatora zależy wyłącznie od wartości opałowej. W przypadku zaprojektowanego transformatora, jeśli odprowadzanie ciepła w środowisku nie jest korzystne, przy mocy 1000 kVA, a wydajność odprowadzania ciepła jest zwiększona, możliwa jest praca z mocą 1250 kVA.

Ponadto, moc znamionowa transformatora jest również powiązana z dopuszczalnym wzrostem temperatury, na przykład, jeśli transformator ma moc 1000 kVA, dopuszczalny wzrost temperatury wynosi 100 K, a jeśli w szczególnych okolicznościach dopuszcza się pracę do 120 K, jego moc przekracza 1000 kVA. Można również zauważyć, że poprawa warunków odprowadzania ciepła transformatora może zwiększyć jego moc znamionową. I odwrotnie, przy tej samej mocy przekształtnika, objętość szafy transformatorowej może zostać zmniejszona.

12

Jak poprawić sprawność transformatora?

1) Staraj się wybierać transformatory o niskich stratach, wysokiej wydajności i energooszczędności

2) Wybierz transformator o odpowiedniej pojemności, biorąc pod uwagę obciążenie

3) Średni współczynnik obciążenia transformatora powinien być większy niż 70%

4) gdy średni współczynnik obciążenia jest często mniejszy niż 30%, należy w razie potrzeby wymienić transformator małej mocy

5) Poprawić współczynnik mocy obciążenia, aby poprawić zdolność transformatora do przesyłania mocy czynnej

6) Rozsądna konfiguracja obciążenia, w miarę możliwości w celu ograniczenia liczby operacji transformatorowych

13

Dlaczego warto przyspieszyć transformację techniczną transformatorów rozdzielczych o dużym zużyciu energii?

Transformatory rozdzielcze o dużym zużyciu energii to głównie: transformatory serii SJ, SJL, SL7, S7 i inne transformatory szeregowe. Straty w żelazie i miedzi są znacznie wyższe niż w powszechnie stosowanych obecnie transformatorach serii S9. W porównaniu z S7 i S9 straty w żelazie są o 11% wyższe, a straty w miedzi o 28%.

Nowe transformatory, takie jak S10 i S11, charakteryzują się oszczędnością energii w porównaniu z transformatorami S9, a straty w żelazie transformatorów ze stopu amorficznego wynoszą zaledwie 20% w porównaniu z transformatorami S7. Transformatory zazwyczaj charakteryzują się kilkudziesięcioletnią żywotnością. Wymiana wysokoenergetycznego transformatora na wysokosprawny, energooszczędny transformator może nie tylko poprawić sprawność konwersji energii, ale także zaoszczędzić energię elektryczną w całym okresie eksploatacji.

14

Czym są prądy wirowe? Jakie są szkodliwe skutki generowania wirów?

Gdy prąd przemienny przepływa przez przewód, wokół niego powstaje zmienne pole magnetyczne. Cały przewodnik w tym polu magnetycznym będzie wytwarzał wewnątrz siebie prąd indukowany, ponieważ ten prąd indukowany w całym przewodniku tworzy zamkniętą pętlę, podobną do wiru wodnego, tzw. wir. Prądy wirowe nie tylko marnują energię, zmniejszają wydajność urządzeń elektrycznych i powodują nagrzewanie się urządzeń elektrycznych (takich jak rdzeń transformatora), co może mieć poważne konsekwencje dla ich prawidłowego działania.

15

Dlaczego zabezpieczenie przejściowe transformatora powinno zapobiegać wystąpieniu prądu zwarciowego o niskim napięciu?

Biorąc pod uwagę selektywność ruchu zabezpieczenia przekaźnika, głównie szybkie zabezpieczenie strony wysokiego napięcia, poważne zewnętrzne zabezpieczenie przed zwarciami transformatora, jeśli nie ominiesz strony niskiego napięcia transformatora podczas ustawiania maksymalnego prądu zwarciowego, ponieważ strona niskiego napięcia nie jest daleko od eksportu zakresu wartości prądu zwarciowego, podstawowa wartość równa, spowoduje to rozszerzenie szybkiego zabezpieczenia strony wysokiego napięcia na niskie ciśnienie, a zatem tracisz selektywność. Po utracie selektywnej ochrony bardziej niezawodna, ale dopuszcza się niedogodności, takie jak obecnie wiele przemysłowych zestawów transformatorów 10 kV (szyna 10 kV + wyłącznik obwodu wyjściowego), każdy zestaw warsztatowy transformatora niskiego napięcia (szafa sieci pierścieniowej + transformator), jeśli wyłącznik nie ucieknie po stronie niskiego napięcia transformatora, maksymalny prąd zwarciowy spowoduje niskie napięcie głównego wyłącznika (bezpiecznik obciążenia szafy sieci pierścieniowej), działanie wyłącznika wysokiego napięcia, co spowoduje niedogodności w działaniu.

16

Dlaczego nie można uziemić dwóch równoległych transformatorów jednocześnie?

W systemach wysokoprądowych, w celu spełnienia wymagań koordynacji czułości zabezpieczenia przekaźnika, jedna część głównego transformatora jest uziemiona, a druga część jest nieuziemiona.

Punkty neutralne dwóch głównych transformatorów w jednej stacji nie są uziemione jednocześnie, dlatego w pierwszej kolejności rozważana jest koordynacja zabezpieczenia przed składową zerową prądu i składową zerową napięcia.

W podstacji z wieloma transformatorami pracującymi równolegle, jedna część punktów neutralnych transformatora jest uziemiona, a druga nieuziemiona. W ten sposób poziom prądu ziemnozwarciowego można ograniczyć w rozsądnym zakresie, a zmiana trybu pracy nie wpływa na wielkość i skok prądu składowej zerowej całej sieci, co pozwala na poprawę czułości zabezpieczenia systemu przed prądem składowej zerowej.

17

Dlaczego nowo zainstalowany lub wyremontowany transformator musi zostać poddany próbie wytrzymałości na uderzenia przed oddaniem do eksploatacji?

Wyłączenie transformatorów jałowych pracujących w sieci spowoduje przepięcie robocze. W niskoprądowych uziemionych systemach amplituda tzw. przepięcia może być 3-4 razy większa od znamionowego napięcia fazowego; w dużych uziemionych systemach przepięcie robocze może być również nawet 3-krotnie większe od znamionowego napięcia fazowego. Dlatego, aby sprawdzić, czy izolacja transformatora wytrzyma napięcie znamionowe i przepięcie robocze, przed oddaniem transformatora do eksploatacji należy przeprowadzić kilka prób udarowych zamykania. Ponadto wejście transformatora jałowego generuje prąd rozruchowy, którego wartość może sięgać 6-8 razy prądu znamionowego. Ponieważ wzbudzony prąd rozruchowy generuje dużą moc elektryczną, należy wykonać próbę udarową zamykania lub rozważyć, czy wytrzymałość mechaniczna transformatora i zabezpieczenia przekaźnika nie będą działać prawidłowo.

Źródło: Windows on Power