Pełny numer elektro.info 9/2015 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


Zapisz się na szkolenie z elektro.info - ostatnie miejsca »
szkolenie z elektro info

Powiększ swoje kompetencje i wiedzę! Weź udział w konferencji szkoleniowej „Zespoły prądotwórcze oraz zasilacze UPS w układach zasilania budynków w energię elektryczną”. (...) czytaj dalej »


Poznaj nowe czujniki ciśnienia »
Czujniki ciśnienia NIVELCO

Zaawansowana konstrukcja, pomiar ciśnienia względnego lub absolutnego, szeroki wybór wykonań (...) czytaj dalej »


Oto dlaczego warto stosować ograniczniki przepięć SPD »
Czy warto stosować ograniczniki przepięć SPD

Zobacz możliwości zastosowania ograniczników SPD w mieszkaniach i w przemyśle i korzyści (...) czytaj dalej »


Norma N SEP-E-007:2017-09

Badanie oświetlenia

Norma N SEP-E-007:2017-09 Instalacje elektroenergetyczne i teletechniczne w budynkach. Dobór kabli i innych przewodów ze względu na ich reakcję na ogień Badanie oświetlenia ksiązka - Filipek, Cyrynger
Instalacje elektroenergetyczne i teletechniczne w budynkach »
czytaj dalej »
Oświetlenie stanowisk pracy, oświetlenie awaryjne, oświetlenie dróg, oświetlenie w sporcie, oświetlenie w górnictwie(...) czytaj dalej »

Światło na szóstkę - jak efektywnie oświetlić biurko ucznia »

Jak magazynować energię dla samochodów elektrycznych?

oświetlenie biurka ucznia E-mobilność - magazynowanie energii
Wybór odpowiedniej lampki biurkowej dla naszego dziecka może okazać się trudną lekcją. Źle dobrane oświetlenie może powodować brak koncentracji i mniejszą precyzję wykonywanych zadań. czytaj dalej » Potencjalne koncepcje postępu w technologii magazynowania energii są jednym z tematów raportu(...) czytaj dalej »

Projektowanie instalacji, nadzór i kosztorysowanie »

Projektowanie instalacji, nadzór i kosztorysowanie Zobacz gdzie szukać pomocy »  czytaj dalej »


Usługi materiałowe dla instalatorów - poznaj zalety rozwiązania »
Usługi materiałowe dla instalatorów

Poznaj zintegrowane usługi materiałowe dla instalatorów, detalistów, przemysłu, instytucji publicznych w zakresie branży elektrotechnicznej, instalacyjno-sanitarnej, grzewczej, wentylacyjnej i klimatyzacyjnej(...) czytaj dalej »


Zobacz jaki switch wybrać i sprawdź porównanie » Powstała nowa generacja urządzeń zasilania bezprzerwowego - zobacz »
Switche przemysłowe zestawienie nowa generacja urządzeń ups kompensacyjne
Elementy pozwalające na wymianę danych pomiędzy urządzeniami komunikującymi się z użyciem sieci np. Ethernet, czyli switche przemysłowe, stanowią niezwykle (…) czytaj dalej »
Do doskonałych parametrów wyjściowych specjalistycznego UPS-a dochodzi funkcjonalność kompensacji mocy biernej „pobieranej” przez UPS-a z sieci zasilającej (...) czytaj dalej»

Nowy obowiązek audytu energetycznego dla dużych przedsiębiorstw »

Audyt energetyczny - system zarządzania energią Zgodnie z ustawą z dnia 20 maja 2016 r. o efektywności energetycznej, wszystkie „duże” przedsiębiorstwa mają obowiązek wykonania(...) czytaj 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:
9/2017

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2017
W miesięczniku m.in.:
  • - Jakość zasilania odbiorców - aktualny stan w polskich sieciach elektroenergetycznych
  • - Analiza perspektyw rozwoju klastrów energetycznych w Polsce
Zobacz szczegóły
Valena Allure – ikona designu

Valena Allure – ikona designu

Valena Allure to nowa seria osprzętu firmy Legrand, łącząca wysmakowaną awangardę i nowoczesność. Wyróżniający ją kształt ramek oraz paleta różnorodnych...
Brother Polska Sp. z o.o. Brother Polska Sp. z o.o.
      Jedyne na rynku właściwości !!! Drukarki...
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