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


Targi Energetab 2017 - przekonaj się, co wiesz o cyfryzacji systemów zasilania »

Na co zwrócić uwagę przy wyborze drukarki dla elektryka ?
Energetab 2017 - ABB Drukarka dla elektryka - oznaczniki
Począwszy od cyfrowej transmisji danych i urządzeń wykorzystywanych w podstacjach elektroenergetycznych, po oprogramowanie do zarządzania,(...) czytaj dalej » Najnowsze przemysłowe drukarki etykiet charakteryzuje wysoka jakość, niezawodność oraz trwałość tworzonych oznaczeń(...) czytaj dalej »

Oto dlaczego Internet Rzeczy (IoT) pozwoli obniżyć koszty »

internet rzeczy IoT - obniża koszty Internet Rzeczy (IoT) jest dla wielu firm daleką wizją, która na obecnym etapie wydaje się tak niezrozumiała, jak i niemożliwa (...) czytaj dalej »


Poznaj wymagania dla oświetlenia awaryjnego »

Zobacz, jak zasilić urządzenia ruchome »
Przemienniki częstotliwości zasilanie urządzeń ruchomych
Zgodnie z § 181 ust. 2 [1] awaryjne oświetlenie zapasowe należy stosować w pomieszczeniach, w których po zaniku oświetlenia podstawowego istnieje konieczność(...) czytaj dalej » Obiekt napędzany energią elektryczną, który nie ma możliwości korzystania z akumulatorów, musi mieć ją doprowadzoną (...) czytaj dalej »

Linie światłowodowe -  od projektu do montażu

Światłowody montaż i wymagania Zobacz gdzie szukać pomocy i jak ułatwić sobie projekt i montaż linii światłowodowych (...) czytaj dalej »


Wstępny etap projektu - wyjaśniamy jak określić moc zespołu prądotwórczego » Przekonaj się, czy szynoprzewody mają sens »
projektowanie instalacji elektrycznych program Montaż szynoprzewodów
Wyjaśniamy co zrobić, gdy trzeba określić moc zespołu prądotwórczego na wstępnym etapie projektu (...) czytaj dalej »
Porównanie przewodów szynowych z kablami pod względem ilości zajmowanego miejsca oraz komfortu prowadzenia trasy już (...) czytaj dalej»

Miniaturyzacja zasilaczy do rozdzielnic - zobacz trendy »

Małe zasilacze do rozdzielnic Rozdzielnice elektryczne są od wielu lat stosowane zarówno w instalacjach domowych (w postaci niewielkich rozdzielnic nad-/podtynkowych), jak i dużo większych systemów szaf przemysłowych (...) 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:
7-8/2017

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 7-8/2017
W miesięczniku m.in.:
  • - System kontroli i sterowania układami zabezpieczeń i oszczędności energii domu jednorodzinnego
  • - Rozdzielnice SN w inteligentnych sieciach
Zobacz szczegóły
KARLIK ELEKTROTECHNIK Sp. z o.o. KARLIK ELEKTROTECHNIK Sp. z o.o.
Karlik Elektrotechnik Sp. z o. o. jest ogólnopolskim producentem osprzętu elektroinstalacyjnego funkcjonującym na rynku od 1978 roku. Od...
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