Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Transformatory rozdzielcze SN/nn – możliwości ograniczenia strat

mgr inż. Karol Kuczyński  |  elektro.info 5/2016  |  30.05.2016  |  2
Przykładowe wykonanie rdzenia transformatora trójfazowego
Przykładowe wykonanie rdzenia transformatora trójfazowego
Fot. K.Kuczyński

Transformatory rozdzielcze odgrywają bardzo ważną rolę w procesie dostawy energii produkowanej w elektrowniach do odbiorcy finalnego. Są bardzo żywotnymi elementami systemu energetycznego, których eksploatacja najczęściej wynosi kilkadziesiąt lat. Niestety przesyłana energia wywołuje w nich określone straty, z którymi należy się liczyć przy wyznaczaniu kosztów wytwarzania, przesyłu i rozdziału energii elektrycznej.

Odpowiedni dobór transformatorów i ich ekonomiczna eksploatacja mogą prowadzić do uzyskania oszczędności w eksploatacji całego systemu elektroenergetycznego.

Źródła strat

Wielkość strat energii w transformatorach zdeterminowana jest konstrukcją transformatora, a wynika z warunków eksploatacji, które powinny być określone przez kupującego. Niskie straty transformatora są związane zwykle z koniecznością zastosowania droższych materiałów, a zatem wyższą ceną transformatora, lecz w efekcie wpływają na obniżenie kosztów eksploatacji.

 

Straty energii w transformatorach energetycznych można podzielić na dwie grupy [1]:

  • straty jałowe, zwane inaczej stratami w rdzeniu transformatora;
  • straty obciążeniowe, nazywane również stratami w przewodach uzwojenia lub stratami w miedzi, które można klasyfikować według przyczyn ich powstania.

Podstawowe znaczenie dla transformatorów rozdzielczych, wobec na ogół występujących bardzo znacznych zmianach obciążeń, odgrywają straty jałowe. Zasadniczy wpływ na powstawanie strat jałowych w materiale rdzenia odgrywają dwa czynniki:

  • właściwości materiałów magnetycznych,
  • technologia składania rdzeni.

Aby wpłynąć na te straty, należy przeanalizować właściwości i cechy materiałów magnetycznych, z których wykonywane są rdzenie, oraz technologię ich wykonania, a w szczególności staranność ich składania. Dlatego w ostatnich latach zastosowano szereg nowych rozwiązań technologicznych i materiałowych. Prace w tej dziedzinie są wciąż kontynuowane i postępują bardzo szybko.

Czytaj też: Straty energii w sieciach i transformatorach rozdzielczych SN/nn – zagadnienia wybrane >>>

Wyniki badań prowadzonych w dziedzinie materiałów magnetycznych wykorzystywane są również w innych urządzeniach elektrycznych, głównie w silnikach elektrycznych. W przyszłości badania te mogą mieć coraz bardziej znaczący wpływ na postęp techniczny w energetyce i ograniczenie strat [1].

W zakresie działań prowadzących do zmniejszenia stratności rdzeni i w efekcie do obniżania strat jałowych w transformatorach należy wymienić [1]:

  • stosowanie stali amorficznej, która ma bardzo niską stratność, bardzo dużą trwałość i niestety kruchość mechaniczną oraz znikomą grubość. Proces technologiczny wytwarzania szkieł metalicznych opiera się na metodzie szybkiego chłodzenia roztopionego metalu na szybko obracającym się bębnie, w wyniku czego otrzymuje się bardzo cienką taśmę metaliczną mającą amorficzną strukturę;
  • zastosowanie coraz cieńszych blach magnetycznych; oferowane stale magnetyczne o grubości 0,05 mm zastosowane w postaci wąskich taśm w rdzeniach małych transformatorów i cewek; przy większych transformatorach na rdzenie stosuje się stal o grubości 0,18 mm; niestety, przy zmniejszaniu grubości stali, bardzo szybko rosną koszty, zarówno samych surowców, jak i koszty wytworzenia rdzeni;
  • wykorzystanie mechanicznych i termicznych procesów obróbki materiałów magnetycznych stosowanych na rdzenie, w celu zmniejszenia strat.

W ostatnich latach niestety nie wprowadzono aż tylu zmian w celu obniżenia strat obciążeniowych, jakie miały miejsce w zakresie ulepszania stali na rdzenie. Spośród najważniejszych z nich wyróżnić można:

  • dostępność walcówki miedzi i aluminium, która produkowana jest w procesach odlewania ciągłego i walcowania, połączonych z metodami obróbki mechanicznej; dało to możliwość wytwórcom półfabrykatów zaoferowanie drutu oraz taśmy o wiele dłuższych niż poprzednio, co spowodowało zwiększenie niezawodności transformatorów; złącza spawane lub lutowane taśm, które były nieuniknione przy prętach produkowanych z drutu walcowniczego, stanowiły słabe punkty w gotowych cewkach;
  • zarówno miedź, jak i aluminium są obecnie dostępne w wielu formach blachy i folii o dużych tolerancjach rozmiarowych; taśma w znacznym stopniu została zastąpiona poprzez blachę w uzwojeniach niskonapięciowych w transformatorach rozdzielczych;
  • obecnie wprowadzane są procesy walcowania ciągłego na zimno, wykorzystywane w produkcji taśmy do produkcji uzwojeń; teoretycznie oznacza to lepszą dostępność i bardziej stabilną jakość niż możliwa do uzyskania z taśmy ciągnionej. Nowe rozwiązania technologiczne umożliwiają formowanie uzwojeń w celu uzyskania lepszej wytrzymałości mechanicznej cewek uzwojeń [1].
	 Tab. 1. Zmiany strat w transformatorach olejowych o mocy 100 kVA [1, 4*]
Tab. 1. Zmiany strat w transformatorach olejowych o mocy 100 kVA [1, 4*]

Wskazać można jeszcze na inne metody zmniejszania strat mocy w transformatorach, do których należą:

  • wykorzystanie zjawiska nadprzewodnictwa,
  • nowe metody łączenia,
  • stosowanie izolacji o wyższej klasie temperaturowej.

Efekty sukcesywnie wprowadzanych ulepszeń i zmian widać na przykładzie transformatorów o mocy znamionowej 100 kVA. Zmiany strat jałowych i obciążeniowych tych transformatorów na przestrzeni lat pokazano w tab. 1. Wynika z niej, że w ciągu 58 lat stosunek strat obciążeniowych do jałowych tych transformatorów uległ podwyższeniu z 2,25 do 12,07. Natomiast same straty obciążeniowe (558/2308*100%) zmalały o 24%.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!


Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 5/2016

Komentarze

(2)
pawel1992xxx | 01.06.2016, 09:18
Popieram wprowadzenie nowej dyrektywy dot. obniżenia strat w transformatorach. Wyeliminuje to instalowanie przez wykonawców tzn. "grzejników". Niestety wpłynie to na cenę, lecz zakłady energetyczne i prywatni inwestorzy mają pieniądze ;)
FS2001 | 19.06.2016, 22:33
Bardzo ciekawe informacje, przemyślę to jeszcze.
   1 / 1   

Wybrane dla Ciebie


Zdobądź certyfikat i uprawnienia » Zapraszamy na kurs przygotowujący do egzaminu kwalifikacyjnego Grupa 1 – Elektroenergetyczna, Kategoria E i D

Kurs kwalifikacyjny Grupa 1 elektroenergetyczna Po zakończeniu szkolenia odbędzie się praktyczny test egzaminacyjny. Uczestnik, który pozytywnie zaliczy test oraz zda pozytywnie egzamin kwalifikacyjny przed Państwową Komisją Kwalifikacyjną, otrzymuje imienne świadectwo upoważniające go do samodzielnego wykonywania pomiarów elektrycznych(...) czytam dalej »


Normy na urządzenia zasilające a ups-y kompensacyjne »
Upsy kompensacyjne

Wymagania dotyczące jakości dostarczanej energii poza zakresem zmian napięcia i częstotliwości sprowadzają (...) czytam dalej »


Ładowarka samochodów elektrycznych w domowym garażu »

Zalety i funkcje ładowarek podtynkowych »

ładowarka samochodu elektrycznego ładowarki podtynkowe
Najwyższe standardy produkcji zapewniają możliwość stosowania wewnątrz i na zewnątrz, a jego obudowa odporna jest na wszelkie warunki atmosferyczne.... czytam dalej » Już nie musisz szukać wolnego przewodu, ponieważ punkt ładowania znajduje się zawsze w tym samym miejscu i jest gotowy do naładowania Twojego (...) czytam dalej »

Zalety modułowych rozdzielnic nn »
rozdzielnice modułowe

Rozdzielnice niskonapięciowe (rozdzielnice nn) są elementami złożonymi z jednego lub kilku aparatów niskiego napięcia, które współpracują z urządzeniami sterowniczymi, sygnalizacyjnymi oraz pomiarowymi. Dodatkowo służą do łączenia... czytaj dalej »


Czy naprawdę warto? - Nowa seria ograniczników przepięć » Jak diagnozować urządzenia elektryczne za pomocą termowizji »
Ograniczniki przepięć Pomiar za pomocą termowizji
Szeregowe połączenie iskierników w stosunku do warystora powoduje, że ograniczniki typu 1, 2 w czasie normalnej pracy (…) czytaj dalej »
Kamera termowizyjna jest urządzeniem służącym do bezkontaktowego zobrazowania rozkładu temperatury na obserwowanej powierzchni na podstawie pomiaru (...) czytam dalej»

Jakie wybrać agregaty prądotwórcze »
Agregaty prądotwórcze - jakie wybrać

Niezawodne zasilanie i rozdział energii elektrycznej, doświadczona obsługa techniczna to... czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
Zapisz się na bezpłatny newsletter!
Najnowsze informacje na Twoją skrzynkę:
4/2018

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 4/2018
W miesięczniku m.in.:
  • - Zasady i kryteria doboru wyłączników różnicowoprądowych do selektywnej współpracy
  • - Projekt instalacji piorunochronnej budynku hali produkcyjnej
Zobacz szczegóły
MICROS sp.j. W. Kędra i J. Lic MICROS sp.j. W. Kędra i J. Lic
Firma Micros istnieje na polskim rynku elektronicznym nieprzerwanie od 1988 roku. Jej początki to mały sklep z asortymentem elektronicznym,...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl