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

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Transformatory rozdzielcze – czynniki wpływające na ograniczenie strat

Distribution transformers – factors influencing the reduction of losses
Wnętrze kadzi transformatora olejowego
Wnętrze kadzi transformatora olejowego
Fot. JT

Transformatory rozdzielcze SN/nn stanowią najliczniejszą grupę jednostek transformatorowych w polskim systemie elektroenergetycznym. Transformatory energetyczne to urządzenia elektryczne przeznaczone do przetwarzania energii elektrycznej o określonym napięciu na energię elektryczną o innym lub takim samym napięciu.

W artykule:

• Transformatory rozdzielcze SN/nn
• Budowa transformatorów
• Rodzaje rdzeni transformatorów
• Straty mocy
• Energooszczędność

Transformatory rozdzielcze SN/nn

Na podstawie danych statystycznych zamieszczonych w rocznikach Statystyka Elektroenergetyki Polskiej  z lat 2011–2015 w tabeli 1. przedstawiono ogólną liczbę transformatorów, w tym liczbę transformatorów rozdzielczych SN/nn eksploatowanych w krajowym systemie elektroenergetycznym [1]. Analizując zestawione dane można stwierdzić, że transformatory rozdzielcze SN/nn stanowią około 98% ogólnej liczby transformatorów eksploatowanych w krajowym systemie elektroenergetycznym. Interesującym jest także poznanie tendencji wzrostowych liczby i mocy znamionowych transformatorów. Dla transformatorów rozdzielczych SN/nn średnioroczny przyrost ich liczby waha się na poziomie 0,9%, a średnioroczny przyrost ich mocy znamionowych na poziomie 1,8%. Tendencje takie uwypuklają się praktycznie w całym piętnastoleciu XXI wieku [1].

Czytaj też: Energooszczędne rozwiązania transformatorów SN >>

Budowa transformatorów

Transformatory stosowane w elektroenergetyce można podzielić w zależności od czynnika chłodzącego:

  • transformatory suche – rdzeń i uzwojenie chłodzone jest powietrzem (oznaczenie A). Stosowane są w miejscach, gdzie wymagana jest mała masa urządzenia oraz wymagane jest zwiększone bezpieczeństwo przeciwpożarowe. Szczególnym wykonaniem są transformatory żywiczne, w których uzwojenia zalane są żywicą. W tym przypadku stosowane są przekładki z tworzywa sztucznego i gumowe wkładki redukujące wibracje występujące pomiędzy rdzeniem a uzwojeniami. Dzięki tym rozwiązaniom redukowany jest szum generowany przez transformator. Transformatory suche charakteryzują się jednak większymi wymiarami w stosunku do olejowych dla tej samej mocy znamionowej i w wykonaniu do stosowania na zewnątrz budynku [2, 3]. Transformatory suche mają najczęściej chłodzenie powietrzne naturalne (oznaczenie AN) lub z wymuszonym obiegiem powietrza (oznaczenie AF),
  • transformatory gazowe – elementy transformatora umieszczone są w hermetycznej kadzi wypełnionej sześciofluorkiem siarki (SF6). Najbardziej istotną kwestią pod względem ochrony środowiska jest zachowanie szczelności kadzi w przypadku wewnętrznego zwarcia,
  • transformatory olejowe – rdzeń wraz z uzwojeniem zanurzone są w oleju mineralnym (oznaczenie O) lub syntetycznym niepalnym (oznaczenie L). Chłodzenie olejowe naturalne (oznaczenie O(L)N-AN) stosowane jest najczęściej w transformatorach o mocy do 5 MVA. Natomiast do chłodzenia wiekszych jednostek o mocy do 40 MVA stosuje się chłodzenie olejowe z wymuszonym obiegiem oleju za pomocą specjalnej pompy. W tym rozwiązaniu olej przechodzi przez specjalną chłodnicę z obiegiem wody lub powietrza (oznaczenie OF-W(A)F) [2, 3]. Tego typu konstrukcje wymagają jednak budowy układu odprowadzającego rozlany olej w przypadku rozszczelnienia kadzi transformatora lub innych konstrukcji, służących do ograniczania zagrożenia pożarowego. Kadzie transformatorów olejowych wykonane są z blachy, jest to konstrukcja spawana i odpowiednio wzmocniona, zapewniająca odpowiednią wytrzymałość mechaniczną. Odprowadzenie ciepła odbywa się przez radiatory lub przez falę na bokach kadzi. Przy zmianach temperatury podczas pracy transformatora olej zmienia swoją objętość powodując wzrost lub spadek poziomu oleju w konserwatorze. Natomiast w transformatorach hermetycznych (rozdzielczych) zmiana temperatury powoduje wzrost lub spadek ciśnienia wewnątrz kadzi – zmiany objętości oleju są możliwe dzięki elastyczności ścianek falistych kadzi [3, 4].
Rys. 1. Ogólna liczba transformatorów i liczba transformatorów rozdzielczych SN/nnw latach 2011– 2015 [1]
Tab. 1. Ogólna liczba transformatorów i liczba transformatorów rozdzielczych SN/nn w latach 2011– 2015 [1]

Rodzaje rdzeni transformatorów

Obwód magnetyczny transformatora rozdzielczego składa się najczęściej z trzech kolumn połączonych jarzmami. Buduje się także rdzenie pięciokolumnowe charakteryzujące się symetrycznym rozpływem strumienia magnetycznego. Z tego względu transformator z rdzeniem pięciokolumnowym ma ograniczone wymiary zewnętrzne w stosunku do jednostki trójkolumnowej o takiej samej mocy znamionowej [2, 3]. Kolumny zewnętrzne spełnią rolę jarzm zamykających strumień magnetyczny i pozostają bez uzwojeń. Rdzenie wykonane są najczęściej z krzemowej blachy transformatorowej zimnowalcowanej o niskiej stratności, pokrytej izolacją nieorganiczną. Schodkowy przekrój kolumny rdzenia jest zbliżony do przekroju kołowego. Ograniczenie strat jest możliwe dzięki zoptymalizowanej komputerowo liczbie schodków uwzględniającej wypełnienie przekroju i odpowiedniej gęstości strumienia magnetycznego.

Blachy kolumnowe i jarzmowe w postaci skośnie ściętych na końcach pasów są starannie pakietowane. Blachy w miejscach styku pomiędzy kolumną i jarzmem cięte są pod kątem [3, 4]. Złożony rdzeń jest prasowany belkami mocującymi w taki sposób, aby zmniejszyć wibracje i ograniczyć do minimum hałas.

Głównym powodem strat jest grzanie się uzwojeń oraz rdzenia transformatora wywołanego zjawiskami występującymi w czasie jego przemagnesowywania. Pole powierzchni pętli histerezy magnetycznej jest proporcjonalne do ilości ciepła, jaka w pojedynczym cyklu przemagnesowania wydziela się w jednostkowej objętości ferromagnetyka. W celu minimalizacji strat w rdzeniu stosuje się odpowiednio cienkie blachy lub taśmy o wąskiej pętli histerezy magnetycznej i grubości rzędu 100 mm (fot. 2.). Przykładowy przebieg pętli histerezy magnetycznej pokazano na rysunku 1.

Rys. 1. Przebieg pętli histerezy magnetycznej materiału NANOPERM w zależności od przenikalności magnetycznej
Rys. 1. Przebieg pętli histerezy magnetycznej materiału NANOPERM w zależności od przenikalności magnetycznej
Fot. 1. Wnętrze kadzi transformatora olejowego Fot. 2. Rdzeń wykonany z taśmy amorficznej [6]
Fot. 1. Wnętrze kadzi transformatora olejowego Fot. 2. Rdzeń wykonany z taśmy amorficznej [6]

Konstrukcja rdzenia jest istotnym czynnikiem wpływającym na sprawność transformatora. Geometryczne rozmieszczenie elementów rdzenia i dobrane materiały decydują o stratach jałowych i poziomie hałasu. Najczęściej do konstrukcji rdzenia jest stosowana blacha krzemowa zimnowalcowana o dużej przenikalności magnetycznej. Jest ona cięta poprzecznie z blachy i składana w pakiety kolumn i jarzm. Wykonywanie tych czynności odbywa się na stanowiskach automatycznych, co zapewnia wysoką dokładność wymiaru oraz dużą wartość współczynnika wypełnienia i niskie straty [3, 5].

Straty mocy

Spośród wszystkich urządzeń elektroenergetycznych wytwarzających, przetwarzających, przesyłających energię elektryczną – transformatory charakteryzują się bardzo wysoką sprawnością mocową, definiowaną ilorazem mocy czynnej oddawanej do sieci odbiorczej przez transformator do mocy czynnej pobieranej z sieci zasilającej. Transformatory podczas pracy wywołują straty mocy i energii, które są sumą strat jałowych P0 (tzw. strat w żelazie, niezależnych od obciążenia transformatora) i strat obciążeniowych Pk (tzw. strat w miedzi, zależnych od obciążenia). Wartości znamionowych strat mocy w transformatorach podawane są przez producentów i stanowić mogą – przy danej wartości mocy znamionowej – kryterium podziałowe ze względu na wydajność energetyczną (inaczej sprawność mocową) [1].

Dobór transformatorów w stacjach elektroenergetycznych polega na ustaleniu liczby jednostek oraz ich mocy znamionowych, z uwzględnieniem przekładni i sposobu regulacji napięcia, układu i grupy połączeń, napięcia zwarcia, rodzaju wykonania i sposobu chłodzenia [1]. Moce znamionowe i liczba transformatorów zainstalowanych w stacji powinny być wystarczające do pokrycia szczytowego spodziewanego obciążenia w normalnych warunkach pracy układu przy zachowaniu wymaganego poziomu niezawodności zasilania odbiorców. Przy doborze mocy znamionowych transformatorów należy również uwzględnić spodziewany przyrost obciążenia w okresie 5 – 10 lat, aby nie było konieczności zwiększenia liczby transformatorów lub wymiany jednostek na większe [8].

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[instalacje elektroenergetyczne, transfomatory rozdzielcze, ograniczenie strat, straty mocy, energooszczędność, rdzenie transformatorów, budowa transformatorów]

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Zapisz się do Ligi Specjalistów i zdobywaj nagrody!

Liga Specjalistów 2.0

Jesteś profesjonalistą z branży elektrycznej lub teletechnicznej?
Jesteś uczniem lub studentem kierunku technicznego?
czytam dalej »

 


Kompleksowe inspekcje termowizyjne - gdzie szukać pomocy? »

Termowizja inspekcja

Przez ostatnie stulecie zbudowano wiele urządzeń pomiarowych w zakresie podczerwieni, ale największe możliwości i popularność zyskały rozwiązania... czytam dalej »

 


Jaki silnik elektryczny wybrać? »

silnik elektryczny

W działaniu wielu maszyn i urządzeń technicznych wymagany jest ruch postępowy lub postępowo-zwrotny. Zazwyczaj ruch ten wytwarzają (...) czytam więcej »

 


Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania?

Oświetlenie zewnętrzne LED - dobór i zastosowanie»

Ranki łączniki gniazdka oswietlenie zewnętrzen LED
W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania (...) czytam więcej » Wymiana opraw oświetlenia zewnętrznego ze źródłami LED przynosi przede wszystkim poprawę efektywności energetycznej oświetlenia ulicznego. Oświetlenie LED posiada również (...) czytam dalej »

 


Przyrządy kontrolne i pomiarowe - zobacz niezawodne rozwiązania»

narzedzia pomiarowe dla elektryka Miernik napięcia, ciągłości i kolejności faz są zaprojekotwane do testowania napięcia, fazy, polaryzacji, kolejności faz i półprzewodników. Cyfrowy multimetr oraz cyfrowy miernik cęgowy oferują idealne rozwiązania dla wszystkich wymagań i możliwych zastosowań. Mierniki wykorzystują standardowe (...) czytam dalej »


Zobacz jakie oprawy zaprezentowano na Energetab 2019  »

Wiele nowych produktów od najlepszych w branży marek »

Samochody elektryczne i  mobilne stacje elektronika
Oświetlenie awaryjne ma zapewnić bezpieczne opuszczenie zajmowanych przestrzeni podczas awarii zasilania opraw oświetlenia podstawowego. Niejednokrotnie zanik oświetlenia podstawowego nie jest spowodowany zwykłą awarią zasilania czy wyłączeniem(...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Odpowiednie oświetlenie - prawidłowy dobór oświetlenia w projekcie »

projekt oświetlenia Są takie miejsca w domu, o których nie myśli się w pierwszej kolejności. Zostawia się je na później, dopiero wtedy, gdy zadba się o ważniejsze pomieszczenia. Tak jest często (...) czytam dalej »

 


Jak zapewnić bezprzerwowe zasilanie gwarantowane? »

Kolektor słoneczny – urządzenie do konwersji energii promieniowania słonecznego na ciepło »

zasilanie gwarantowane panele słoneczne
Co rusz znaczenie tego problemu uświadamiają nam przechodzące nad naszym krajem orkany i wichury oraz widmo blackoutu, wynikające z pojawiającego się latem ogromnego zapotrzebowania na ... czytam więcej » Udział energii słonecznej w Polsce jest bardzo niski i według urzędu statystycznego, pozyskanie energii z promieniowania słonecznego w porównaniu do innych źródeł odnawialnych w 2017 roku wyniósł niecałe 1%.... czytam dalej »

Szafy energetyczne, sterowniczne, rozdzielcze - dlaczego nie wiesz co wybrać? »

szafy rozdzielcze i sterownicze Zgrupowanie urządzeń elektroenergetycznych wraz z szynami zbiorczymi, połączeniami elektrycznymi, elementami izolacyjnymi i osłonami, służący do rozdziału energii elektrycznej i łączenia oraz ... czytam dalej »


Bezprzewodowa automatyka domowa - i możesz sterować wszystkim w domu »

Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami !

Automatyka domowa - sterowaniem ze smatfona Projektowanie listew - oprogramowanie
Nowoczesny smartdom powinien być gotów na każde życzenie. Dlatego rozwiązania bezprzewodowej automatyki domowej dają Ci zdalną kontrolę nad funkcjami Twojego domu - oświetleniem, roletami, ogrzewaniem ... czytam więcej » Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami oraz profesjonalnego opisywania oznaczników do złączek szynowych, przewodów, kabli, urządzeń i instalacji. Oprogramowanie dostępne jest bezpłatnie na stronie www ... chcę poznać »

Małe, średnie i duże systemy sterowania »

Sterowniki plc Jeszcze kilka lat temu sterowniki PLC „tylko” wspierały pracowników przy wykonywaniu monotonnych zadań i zwiększaniu szybkości produkcji. Aktualnie każda produkcja ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... chcę obejrzeć »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Technologie robotyczne zgodne z koncepcją Industry 4.0 » »

wyświetlacze cyfrowe robotyka i automatyka
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Nowoczesne urządzenia mechaniczne nic nie znaczyłyby bez ukrytej w nich elektroniki, dizęki której ... czytam dalej »


Odczyty cyfrowe - przyrządy przeznaczone do wyświetlania położenia »

czytniki cyfrowe Współpracują z przetwornikami przemieszczeń liniowych (liniały) i kątowych (enkodery). Wykonywane są w różnych wersjach dostosowanych do (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Inteligentny system dystrybucji mocy »

Liczniki energii jakie wybrać moc
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Uniwersalne zastosowanie, w pojedynczych szafach sterowniczych, jak też w kompletnych systemach... 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 »
10/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 10/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Projekt zasilania pompowni pożarowej
  • - Przekładniki niekonwencjonalne wykorzystywane w automatyce elektroenergetycznej
Zobacz szczegóły
COMEX S.A. COMEX S.A.
O firmie COMEX S.A. od początku swojej działalności, tj. od 1987 zajmuje się kompleksową obsługą klientów w zakresie zasilania...

Ciekawe strony

Elektryk na Fixly.pl

EPS System - agregaty prądotwórcze

Producent oświetlenia

Ciekawa Architektura

Instalacje

Literatura fachowa

Rekuperacja

Termomodernizacja

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