10 ключевых технических параметров и методов выбора трансформаторов сухого типа

10 ключевых технических параметров и методов выбора трансформаторов сухого типа

В распределении электроэнергии на промышленных предприятиях, в системах электроснабжения зданий и новых энергетических проектах сухие трансформаторы широко применяются в закрытых подстанциях, центрах обработки данных, системах железнодорожного транспорта, больницах и крупных промышленных объектах благодаря высоким рейтингам пожарной безопасности, низким требованиям к техническому обслуживанию и безопасной, надежной эксплуатации.

По сравнению с масляные трансформаторы, трансформаторы с сухой изоляцией используют твердую изоляционную структуру и не требуют изоляционного масла для охлаждения или изоляции; следовательно, они не представляют рисков утечки масла, что дает явные преимущества для использования в густонаселенных районах и местах с строгими требованиями к противопожарной безопасности.
Тем не менее, в практических инженерных приложениях выбор трансформатора с сухой изоляцией определяется не только мощностью. Параметры, такие как номинальное напряжение, группа соединений, импедансное напряжение, уровень потерь, повышение температуры, метод охлаждения и класс изоляции, все влияют на эксплуатационные характеристики и срок службы оборудования.
Например, даже среди трансформаторов с сухой изоляцией мощностью 2000 кВА, различия в материалах сердечника, конструкциях обмоток и изоляционных системах, используемых различными производителями, приводят к вариациям в уровнях потерь при холостом ходе, загрузке, повышении температуры и способности к выдерживанию короткого замыкания.
Поэтому в процессе закупки оборудования и проектирования обязательно необходимо комплексно оценивать ключевые технические параметры на основе реальной эксплуатационной среды и характеристик нагрузки.

I. Число фаз и номинальная частота

1.Выбор числа фаз
Трансформаторы с сухой изоляцией в основном классифицируются на два типа по количеству фаз: однофазные и трехфазные.

На данный момент трехфазные трансформаторы с сухой изоляцией являются наиболее широко используемым решением в промышленных проектах и системах распределения электроэнергии зданий.

Например, когда распределительная система 10 кВ понижается до 0,4 кВ, обычно используемые трансформаторы включают:

2. Номинальная частота

Номинальная частота

Номинальная частота относится к частоте энергосистемы, соответствующей проектным условиям эксплуатации трансформатора.

Частоты энергосистем различаются в разных странах и регионах:

Примечание: Некоторые страны Ближнего Востока работают на энергосистемах с частотой 60 Гц. Поэтому трансформаторы для экспортных проектов должны быть спроектированы в соответствии с местными стандартами сети.

Если частота трансформатора не совпадает с частотой энергосистемы, это повлияет на плотность магнитного потока, потери и повышение температуры.

Основные воздействия следующие:

Поэтому, при закупке трансформаторов в сухих оболочках для зарубежных проектов необходимо подтвердить следующие параметры:

• Частота системы
• Уровень напряжения
• Температура окружающей среды
• Высота установки
• Степень защиты (IP-класс)

II. Номинальное напряжение и коэффициент трансформации

1.Номинальное напряжение

Номинальное напряжение обозначает проектное рабочее напряжение первичных и вторичных обмоток трансформатора.

Распространенные комбинации напряжений для трансформаторов в сухих оболочках:

Пример: ТТН13-2000/10 Сухой трансформатор

Этот трансформатор предназначен для промышленных распределительных систем на 10 кВ. После понижения напряжения он подает питание на низковольтное электрическое оборудование.

2.Передаточное отношение напряжения

Передаточное отношение напряжения трансформатора отражает соотношение между напряжением на первичной стороне и напряжением на вторичной стороне.

Формула расчета:

U₁/U₂ = N₁/N₂

Где:

• U₁: Напряжение на первичной стороне
• U₂: Напряжение на вторичной стороне
• N₁: Количество витков в первичной обмотке
• N₂: Количество витков во вторичной обмотке

Распространенные приложения трансформаторов понижения напряжения:

Уровень напряжения трансформатора должен быть правильно согласован с энергосистемой.

Если оборудование работает непрерывно при напряжении, превышающем его проектное значение, это может привести к:

• Увеличению магнитной индукции в сердечнике
• Большим потерям в режиме холостого хода
• Повышению температуры
• Ускоренное старение изоляции

Правильное соответствие напряжения, следовательно, необходимо для обеспечения эффективности, надежности и срока службы трансформатора.

III. Номинальная мощность

Номинальная мощность является одним из самых важных параметров выбора для трансформаторов сухого типа, с единицей измерения в кВА.

Она представляет собой максимальную кажущуюся мощность, которую трансформатор может постоянно выдавать при заданных условиях эксплуатации.

Формула расчета:

S = √3 × U × I

Где:

• S: Номинальная мощность
• U: Номинальное напряжение
• I: Номинальный ток

Общие номиналы мощности

Принципы выбора мощности

В настоящих инженерных проектах мощность трансформатора не следует выбирать только на основе текущей нагрузки. Также необходимо учитывать следующие факторы:

• Максимальная текущая нагрузка
• Будущий рост нагрузки
• Стартовый ток двигателя
• Экономика общего функционирования

Как правило, рекомендуется поддерживать долгосрочный коэффициент нагрузки трансформатора примерно на уровне 70%–85%.

Низкая нагрузка:

• Более высокая первоначальная инвестиция
• Более высокая доля безнагрузочных потерь

Высокая нагрузка:

• Повышению температуры
• Ускоренное старение изоляции
• Сокращенный срок службы

Применение в инженерии

Производственный проект принял Систему электроснабжения сухого трансформатора на 10 кВ.

Конфигурация оборудования

Основные применения

• Электроснабжение для производственного оборудования
• Электроснабжение процесса
• Системы HVAC и вентиляции
• Вспомогательные источники питания

Оборудование применяет Изоляционные материалы класса H и разработано в соответствии с ограничениями повышения температуры класса F, улучшая долговременную эксплуатационную надежность и продлевая срок службы.

IV. Обозначение группы соединения обмоток

Обозначение векторной группы используется для указания метода соединения высоковольтных и низковольтных обмоток трансформатора сухого типа, а также для обозначения фазового сдвига между двумя сторонами.

В инженерных приложениях векторная группа не только влияет на режим работы системы электроснабжения, но и непосредственно влияет на параллельную работу трансформаторов, контроль гармоник и координацию с защитными устройствами..

1. Состав обозначения векторной группы

Векторная группа трансформатора обычно представляется комбинацией букв и цифр.

Пример: Dyn11

2. Общие типы соединений

3. Почему Dyn11 широко используется?

В токе 10kV/0.4kV распределительные системы, Dyn11 является наиболее часто используемой векторной группой трансформаторов.

Основные причины включают:

(1) Улучшенное подавление третьей гармоники

Сторона высокого напряжения использует дельтовое соединение, что обеспечивает замкнутый контур для третьих гармонических токов, уменьшая искажения волны напряжения и улучшая качество энергии.

(2) Лучшая адаптивность к несбалансированным нагрузкам

Промышленные предприятия и коммерческие здания содержат большое количество однофазных нагрузок, таких как:

• Системы освещения
• Офисное оборудование
• Системы управления

Конфигурация Dyn11 обеспечивает лучшую устойчивость к несбалансированной трехфазной нагрузке и улучшает стабильность системы.

(3) Улучшенная защита заземления на стороне низкого напряжения

Нейтральная точка низковольтной стороны выведена наружу, что позволяет создать надежную заземляющую систему и улучшить эксплуатационную надежность защитных устройств.

V. Напряжение импеданса и потери нагрузки

1. Напряжение импеданса

Импедансное напряжение (Uk%) является одним из наиболее важных параметров производительности трансформатора.

Оно представляет собой процент от номинального первичного напряжения, которое должно быть подано на первичную сторону трансформатора, когда вторичная сторона замкнута, для того чтобы создать номинальный ток.

Формула расчета:$$Uk\%= \frac{U_z}{U_1}\times100\%$$Uk%=U1​Uz​​×100%

Где:

• Uz: Напряжение при коротком замыкании
• U1: Номинальное первичное напряжение

2. Влияние напряжения импеданса на работу

Напряжение импеданса непосредственно влияет на:

• Ток короткого замыкания
• Регулирование напряжения
• Стабильность системы

Типичное напряжение импеданса сухих трансформаторов

Пример: ТТН13-2000/10 Сухой трансформатор

3. Потери нагрузки

Потеря мощности в основном вызвана сопротивлением обмоток трансформатора и также известна как медная потеря.

Формула расчета:$$P_{cu}=I^2R$$Pcu​=I2R

Когда нагрузка на трансформатор увеличивается, ток обмотки увеличивается, что приводит к быстрому росту медленной потери.

Например, для того же 2000 кВА трансформатор типа сухого исполнения:

• На Режим нагрузки 50%:
  • Низкие потери меди
  • Низкий прирост температуры
• На Режим нагрузки 100%:
  • Значительное увеличение потерь меди
  • Более высокая температура обмотки

Поэтому, в течение длительной эксплуатации, уровень нагрузки трансформатора должен быть надлежащим образом контролирован для поддержания эффективности и продления срока службы.

3. Потери нагрузки

Потеря мощности в основном вызвана сопротивлением обмоток трансформатора и также известна как медная потеря.

Формула расчета:$$P_{cu}=I^2R$$Pcu​=I2R

Где:

• Pcu: Потери нагрузки (потери меди)
• I: Ток обмотки
• R: Сопротивление обмотки

С увеличением нагрузки трансформатора ток обмотки возрастает, что приводит к быстрому увеличению потерь меди.

Например, для того же 2000 кВА трансформатор типа сухого исполнения:

• Работа при нагрузке 50%:
  Потери меди относительно низки; прирост температуры ограничен.
• Работа при нагрузке 100%:
  Потери меди значительно увеличиваются; температура обмотки соответственно растет.

Поэтому, в течение длительной эксплуатации, уровень нагрузки трансформатора должен быть надлежащим образом контролирован для обеспечения надежной работы, снижения энергетических потерь и продления срока службы изоляционной системы.

VI. Повышение температуры и методы охлаждения

1. Важность повышения температуры

В отличие от трансформаторов с масляным охлаждением, трансформаторы сухого типа не имеют системы масляного циркуляционного охлаждения. Поэтому контроль температуры обмоток в основном зависит от:

• Циркуляция окружающего воздуха
• Проектирование конструкции обмотки
• Принудительное охлаждение вентиляторами

Основные источники тепла, образующиеся во время работы трансформатора, включают:

2. Класс изоляции

Распространенные классы изоляции, используемые в трансформаторах сухого типа:

В настоящее время эпоксидные смолы, используемые в промышленных проектах, обычно применяют:

Изоляционные материалы класса H + проект повышения температуры класса F

Этот подход к проектированию помогает снизить фактическую рабочую температуру, улучшить тепловые характеристики и продлить срок службы трансформатора.

3. Методы охлаждения

Методы охлаждения сухих трансформаторов в основном делятся на:

Пример: Сухой трансформатор SCB13-2000/10

• Нормальный режим работы: AN естественное воздушное охлаждение
• Режим работы под высокой нагрузкой: Включение вентилятора AF для улучшения теплоотводных способностей

VII. Изоляционная система сухих трансформаторов

Операционная стабильность и надежность сухих трансформаторов в значительной степени зависят от системы изоляционных материалов.

Наиболее широко используемый метод изоляции:

Изоляция из эпоксидной смолы

Его основные характеристики включают:

• Отличная стойкость к влаге
• Высокая механическая прочность
• Низкий уровень частичных разрядов
• Хорошая адаптация к промышленным условиям

Основные изоляционные материалы

Требования к применению для высокотемпературных условий на Ближнем Востоке

Требования к применению сухих трансформаторов в условиях высоких температур

В таких регионах, как Саудовская Аравия и Объединенные Арабские Эмираты, трансформаторы сухого типа обычно должны соответствовать следующим требованиям:

В условиях высоких температур недостаточная способность рассеивания тепла может привести к:

• Увеличению температуры обмотки
• Ускоренное старение изоляции
• Сокращенный срок службы

Поэтому сухие трансформаторы, используемые в промышленных проектах Ближнего Востока, обычно проектируются с увеличенными пределами повышения температуры.

VIII. Типичный инженерный случай применения сухих трансформаторов

1. Проект электроэнергетического цеха в промышленном городе Джубайль, Саудовская Аравия

Промышленный город Джубайль, расположенный в Восточной провинции Саудовской Аравии, является одной из самых важных баз нефтехимической и промышленной продукции на Ближнем Востоке.

Регион постоянно подвергается жестким экологическим условиям, включая:

• Высокую температуру
• Высокую влажность
• Коррозию от солевого тумана
• Пыль и песок

Эти условия накладывают высокие требования к экологической адаптивности и надежности электрического оборудования.

В проектной силовой мастерской были использованы сухие трансформаторы в качестве основного оборудования для распределения электроэнергии, обеспечивая стабильное электроснабжение для:

• Производственного оборудования
• Вспомогательных энергосистем
• Систем распределения низкого напряжения на предприятии

Конфигурация проекта

Основные параметры оборудования

Сухой трансформатор 2500кВА

Сухой трансформатор 2000кВА

Сухой трансформатор 1000кВА

Особенности проектирования

Учитывая эксплуатационную среду в Джубайле, ключевые проектные соображения включают:

1. Адаптивность к высоким температурам

Оборудование спроектировано для температуры окружающей среды 50℃, улучшая способность рассеивания тепла обмотки.

Основные меры включают:

• Увеличение теплового запаса проектирования
• Оптимизация структуры обмотки
• Установка систем принудительного воздушного охлаждения

2. Защита от коррозии солевым туманом

Прибрежные районы содержат высокие концентрации ионов хлора в воздухе, что может ускорять коррозию металлических компонентов.

Оборудование использует:

• Антикоррозионные покрытия
• Крепежные детали из нержавеющей стали
• Улучшенная обработка поверхности

3. Дизайн защиты от пыли

Промышленные районы часто содержат большое количество пыли, что может повлиять на эффективность изоляции, если она попадет в оборудование.

Меры защиты включают:

• Рейтинг защиты IP23/IP54
• Запечатанная корпусная структура
• Оптимизированный дизайн вентиляции и фильтрации

IX. Резюме ключевых параметров выбора для сухих трансформаторов

В практических проектах основными параметрами, учитываемыми при выборе трансформаторов сухого типа, являются:

X. Требования к эксплуатации и техническому обслуживанию сухих трансформаторов

Хотя трансформаторы сухого типа требуют меньшего обслуживания по сравнению с трансформаторами с масляным заполнением, регулярные проверки все равно необходимы в течение длительной эксплуатации.

Основные пункты проверки

Общие проблемы эксплуатации

1. Чрезмерное повышение температуры

Возможные причины:

• Долгосрочная перегрузка
• Недостаточная вентиляция
• Неисправность охлаждающего вентилятора
• Чрезмерно высокая температура окружающей среды

Коррективные меры:

• Уменьшить нагрузку
• Проверить систему охлаждения
• Очистить вентиляционные каналы

2. Увеличение частичных разряжений

Возможные причины:

• Загрязнение обмоток
• Поглощение влаги в изоляции
• Трещины в изоляции из эпоксидной смолы

Коррективные меры:

• Регулярно проводить тестирование частичных разрядов
• Проверить состояние изоляции
• Держите трансформатор в чистоте и сухости

О компании ZISHENG ELECTRICAL

Жишэнг является профессиональным производителем с более чем 19-летним опытом масляных трансформаторов, Компактная подстанция, Трансформаторы в пневматических установках, полевые трансформаторы и Сухие трансформаторы. У нас есть сертификаты ISO/CE/IEC 60076 и TUV Rheinland.
Трансформаторы проходят строгие испытания FAT и аттестацию типа, поддерживают настройку напряжения/емкости. Добро пожаловать на консультацию по Каталог и Продукт. вы можете связаться с нами по электронной почте [email protected].