Как выбрать сухой трансформатор?

Опубликовано: 30 Август 2010

Что Вам необходимо знать, при выборе трансформатора для ответственной электрической распределительной системы.

ячейки 10 000 В
Фотография 1. Это 10 000 / 380 В, заключенный в капсулу трансформатор электродвижущей силы вакуума с 3 фазами (VPE), использующий большой центр по сбору данных, мощностью в 2,000кВА, и обдувом позволяющим увеличить номинальную мощность до 2,666кВА. Ячейки справа содержат выключатели среднего напряжения, посередине – трансформатор, и ячейки слева содержат выключатели вторичной обмотки 380 В.
Как и во всем распределительном электрическом оборудовании,  трансформаторы – ключевая составляющая. Именно поэтому крайне важно оценить Ваше решение с разных сторон прежде, чем осуществить выбор. Чтобы помочь Вам сузить варианты, давайте взглянем на некоторые из наиболее важных факторов для рассмотрения при определении или приобретении трансформатора сухого типа, которые обычно питают большую индустриальную подстанцию, центр по сбору данных, или другие важные объекты.

  1. Номинальная мощность — оценка кВА трансформатора.
  2. Максимально допустимое напряжение — Первичная обмотка и напряжение вторичной обмотки трансформатора.
  3. Устройство изоляции — сумма максимальной окружающей температуры, плюс средний обмоточный перегрев, плюс перепад между средним обмоточным перегревом и самой высокой температурой проветривания.
  4. Обмотка  и соленоиды — Намотанные обмотки или сложенные расслоения (медь или алюминиевые провода).
  5. Устройство изоляции между обмотками — Открыто намотанный, давление вакуумной пропитки, герметично  инкапсулированные в вакууме, заключенные в капсулу,  и соленоид броска.

Большие распределительные трансформаторы сухого типа типично питаются энергосистемами среднего напряжения (6  кВ или 10 кВ) и показывают максимально допустимое напряжение вторичной обмотки 380V, с 3 фазами (Фотография 1). Некоторые из больших общих размеров трансформаторов сухого типа, доступных сегодня, имеют номинальную мощность 500кВА, 750кВА, 1,000кВА, 1,500кВА, 2,000кВА, 2,500кВА, 3,000кВА, 3,750кВА, 5,000кВА, и 7,500кВА.
трансформаторы сухого типа
Фотография 2. Два 45кВА   трансформатора сухого типа в сложенной конфигурации.
Как отмечено выше, есть несколько различных методов строительства, используемых в изготовлении трансформаторов сухого типа, приводящих к различным проектам, которые делают возможным  монтаж во многом различной окружающей среде. Ключевое отличие этого оборудования заключается в конструкции в изоляции обмоток. Сухие трансформаторы могут иметь обмотки изолированными разными способами.

  • Открытая намотка

Стандартный сухой трансформатор типа изготовляется методом “ опустить-в-печь”. Это достигается путем нагрева проводника катушки, а затем, при нагревании, опусканием их в лак при повышенной температуре. Катушки «запекаются» до покрытия лаком (фото 2).

  • Вакуумная пропитка (VPI)

Этот метод используется покрытие лаком в чередовании циклов давления и вакуума. Процесс VPI использует  полиэфирную смолу. Катушки подвергаются обработке в печи. Процесс VPI лучше, чем стандартный сухой трансформатор, поскольку она включает в себя давление в дополнение к вакууму. Этот процесс способствует лучшему проникновению лака в трансформаторные катушки. Эти устройства имеют увеличенное сопротивление коронному разряду.

  • Инкапсулирование в вакууме (VPE)  

Этот метод, как правило, превосходит процесс VPI. Несколько процессов обработки провода добавлены к процессу производства, чтобы заключить в катушки в капсулу, после чего покрытия обрабатываются в печи. Эти трансформаторы показывают лучшую защиту от суровой и влажной окружающей среды чем трансформаторы типа VPI (Фотография 1).

  • Заключенный в капсулу (запечатанный)

Скрытые трансформаторы – стандартные открыто намотанные трансформаторы распределения, заключенные в кожух из электротехнического кварца и эпоксидной смолы, и полностью заключенные в мощном корпусе.

  • Формованные эпоксидной изоляцией

Эти устройства включают соленоиды, заключенные в капсулу из эпоксидной смолы в процессе литья. Катушки трансформатора  прочно залиты   смолой под вакуумом. Производственный процесс блокирует каналы в эпоксидной смоле обеспечивая высокую электрическую прочность, защищая трансформатор от   неблагоприятных условиях окружающей среды (иллюстрация).
трансформатор с формованной эпоксидной изоляцией
Типичный трансформатор с формованной эпоксидной изоляцией состоит из низковольтной шины (1), стяжные болты (2), шина высокого напряжения (3), низковольтная обмотка (4), ярмо (5), высоковольтные обмотки (6), ответвления (7),   выводы (8), основание трансформатора (9), подъемные  каналы (10), воздушный канал (11), проводники высоковольтных обмоток (12), и проводники низковольтных обмоток (13).
Каждая  изоляция между обмотками, отмеченная выше, специально подходит для конкретных условий. Поэтому, для Вас важно понять, где лучше всего использовать каждый тип. Например, трансформатор   VPE или   VPI   стоит приблизительно на 50 % больше, чем обычный. Поэтому, Ваш заключительный выбор может оказать существенное влияние на полную стоимость проекта.
Когда требуется улучшенное сопротивление коронному разряду (то есть, электрические разряды, вызванные напряженностью обмотки возбуждения, превышающей электрическую прочность изоляции) и повышенная механическая прочность обмоток, Вы должны использовать трансформатор VPI-типа.
Используйте трансформатор с литыми катушками, когда требуется дополнительная защита обмоток  в агрессивной окружающей среде  химических заводов, производстве строительных материалов, так и для наружной установки. Эти агрессивные среды включают вещества, которые могут пагубно сказываться на обмотках других сухих трансформаторов, в том числе соль, пыль, едкие газы, влага и металлические частицы. Кроме того,   трансформаторы с литыми обмотками имеют лучшую способность противостоять тяжелым электрическим перенапряжениям. Трансформаторы с литыми обмотками обычно имеют одинаковые повышение уровня BIL как и для маслонаполненных трансформаторов, в то же время обеспечивая достаточную защиту обмоток трансформатора. Трансформаторы с литыми обмотками используются также в некоторых суровых условиях, в которых ранее устанавливали только маслонаполненные трансформаторы.
У инженера есть выбор между трансформатором VPI/VPE или трансформатором с литой обмоткой для критической окружающей среды и агрессивной окружающей средой. Литая обмотка типично принимается как лучший трансформатор в этих типах окружающей среды. Некоторые изготовители, однако, указывают, что герметизирующая смола в трансформаторах с литой изоляцией может быть вредной для срока эксплуатации трансформатора. Коэффициент расширения эпоксидной смолы – меньше чем у медных обмоток. Циклическое расширение и сжатие при нагревании и охлаждении катушки можно в конце концов вызвать трещины в смоле. Эти изготовители указывают, что герметизация эпоксидной смолой в трансформаторе VPI может лучше иметь дело с этим расширением и сокращением; поэтому, если важнее более длительный срок эксплуатации. В конце концов, окончательный выбор  за  проектировщиком.
В дополнение к номинальным мощностям, отмеченным ранее, проектировщик электроустановки может запланировать установку вентиляторов обдува трансформаторов, которые могут добавить существенную мощность к паспортной для трансформатора. Для трансформатора с литой изоляцией установка вентиляторов, для охлаждения трансформатор во время тяжелой нагрузки может добавить порядка 50 % нагрузочной способности трансформатора. Для VPE или трансформатора VPI, дополнительные 33 % кВА  могут быть добавлены к мощности трансформатора. Например, у стандартного трансформатора сухого типа с литой изоляцией, имеющего номинальную мощность 3,000кВА, с вентилятором может работать на мощности 4,500кВА (50%-ое увеличение стандартной мощности). С другой стороны, у VPE или трансформатора VPI, оцененного 2,500кВА, с вентилятором может работать на мощности 3,333кВА (33%-ое увеличение стандартной мощности).
Помните: Когда использование вентилятора – помогает нагрузочной способности трансформатора. Для ответственных потребителей может потребоваться только полагаться на помощь вентилятора – помогают оценке для необычных перегрузок, которые могут возникнуть при определенных операциях, в том числе:

  1. Дополнительный ток, требуемый для дозарядки батарей источника бесперебойного питания после его работы  во время пропадания сетевого напряжения.
  2. Планированная эксплуатационная обходная цепь, которая поместила краткосрочное условие дополнительной нагрузки на определенном трансформаторе.
  3. Другие краткосрочные перегрузки электрической распределительной системы.

В критических условиях, когда время работы имеет важное значение, система, которая опирается на вентиляторы для нормальной работы может снизить общую надежность системы.
Проектировщик электроустановки должен всегда оценивать значения стоимости и надежность устройства, проектируя электрические системы распределения. Этот тип оценки становится еще более важным в критической окружающей среде. Трансформатор – только одна составляющая в сложных электрических системах распределения. Поскольку Вы можете видеть, проектировщик должен быть вооружен самой точной информацией, чтобы сделать надлежащий выбор трансформатора.

Ещё по теме:

Оставить отзыв