elektro.info

Zasilanie budynków w energię elektryczną w warunkach normalnych a zasilanie w warunkach pożaru (część 2.)

Zasilanie budynków w energię elektryczną w warunkach normalnych a zasilanie w warunkach pożaru (część 2.)

W tej części artykułu prezentujemy metodykę projektowania ochrony przeciwporażeniowej oraz zagorożenia stwarzane przez gazy wydzielane przez baterie akumulatorów wraz ze sposobami ich neutralizacji.

W tej części artykułu prezentujemy metodykę projektowania ochrony przeciwporażeniowej oraz zagorożenia stwarzane przez gazy wydzielane przez baterie akumulatorów wraz ze sposobami ich neutralizacji.

news 100 dni programu „Mój Prąd”. Kiedy rusza drugi nabór?

100 dni programu „Mój Prąd”. Kiedy rusza drugi nabór?

Jakie są efekty z pierwszego naboru „Mój Prąd”? Redukcja szkodliwego dla zdrowia dwutlenku węgla o 58,8 tys. ton rocznie, 65 mln zł wypłaconych i zatwierdzonych do przekazania dotacji, 13,5 tys. dofinansowanych...

Jakie są efekty z pierwszego naboru „Mój Prąd”? Redukcja szkodliwego dla zdrowia dwutlenku węgla o 58,8 tys. ton rocznie, 65 mln zł wypłaconych i zatwierdzonych do przekazania dotacji, 13,5 tys. dofinansowanych instalacji PV przez 100 dni. Wychodząc naprzeciw ogromnemu zainteresowaniu fotowoltaiką prosumencką Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej zapowiada drugi konkurs. Do wykorzystania jest jeszcze ponad 90% z miliardowego budżetu programu.

BradyPrinter A8500: Pełna automatyzacja identyfikowalności płytek drukowanych w liniach SMT

BradyPrinter A8500: Pełna automatyzacja identyfikowalności płytek drukowanych w liniach SMT

Drukarka i aplikator etykiet BradyPrinter A8500 niezawodnie automatyzuje oznaczanie płytek z obwodami drukowanymi, co pozwala uzyskać pełną identyfikowalność. Urządzenie w sposób spójny drukuje i nakłada...

Drukarka i aplikator etykiet BradyPrinter A8500 niezawodnie automatyzuje oznaczanie płytek z obwodami drukowanymi, co pozwala uzyskać pełną identyfikowalność. Urządzenie w sposób spójny drukuje i nakłada nawet najmniejsze etykiety z naszej gamy automatycznie nakładanych etykiet poliimidowych, które są odporne na cały proces produkcji płytek drukowanych.

Transformatory rozdzielcze w energetyce

Transformator olejowy typu TPC [8]

Transformatory to statyczne maszyny elektryczne służące do przetwarzania energii elektrycznej. Stosuje się je do podwyższania lub obniżania napięcia w sieciach elektroenergetycznych. Znajdują one również zastosowanie w zasilaczach UPS, napędach przekształtnikowych i wielu innych urządzeniach. Jedną z wad transformatorów są ich straty własne, które w skali całej sieci dystrybucyjnej i przesyłowej są dość znaczne. Współczesne technologie umożliwiają budowę transformatorów o minimalnych stratach oraz małych wymiarach, co jest istotne przy budowie stacji elektroenergetycznej ze względu na mniejszą powierzchnię konieczną pod jej budowę.

Zobacz także

Zabezpieczenia przeciwpożarowe transformatorów energetycznych

Zabezpieczenia przeciwpożarowe transformatorów energetycznych

Transformator jest bardzo ważnym urządzeniem w energetyce, od niego zależy bowiem głównie niezawodność dostaw energii. Energia elektryczna docierająca do odbiorcy średnio jest pięciokrotnie transformowana....

Transformator jest bardzo ważnym urządzeniem w energetyce, od niego zależy bowiem głównie niezawodność dostaw energii. Energia elektryczna docierająca do odbiorcy średnio jest pięciokrotnie transformowana. Wszelkie stany awaryjne transformatora mają wpływ na jakość dostarczanej energii. Są przypadki, że z winy transformatora duże obszary kraju nie mają dostępu do energii elektrycznej.

Transformatory rozdzielcze a ekologia – zagadnienia wybrane

Transformatory rozdzielcze a ekologia – zagadnienia wybrane

Współczesna produkcja transformatorów stosowanych w elektroenergetycznych sieciach rozdzielczych realizowana jest z wykorzystaniem blach niskostratnych oraz taśm amorficznych. Transformatory o mocach od...

Współczesna produkcja transformatorów stosowanych w elektroenergetycznych sieciach rozdzielczych realizowana jest z wykorzystaniem blach niskostratnych oraz taśm amorficznych. Transformatory o mocach od 10 do 3500 kVA mogą być wykonane jako suche żywiczne (małej i średniej mocy) lub olejowe hermetyczne.

Transformatory rozdzielcze SN/nn i ich wyposażenie dodatkowe

Transformatory rozdzielcze SN/nn i ich wyposażenie dodatkowe

Transformatory służą do przekazywania i dystrybucji energii elektrycznej z trójfazowych sieci rozdzielczych wysokiego napięcia do sieci rozdzielczych niskiego napięcia na obszarach zurbanizowanych oraz...

Transformatory służą do przekazywania i dystrybucji energii elektrycznej z trójfazowych sieci rozdzielczych wysokiego napięcia do sieci rozdzielczych niskiego napięcia na obszarach zurbanizowanych oraz do zasilania urządzeń przemysłowych.

Na rynku możemy spotkać transformatory o mocach znamionowych od 2 do nawet 30 000 kVA. W praktyce można spotkać również transformatory większych mocy. Najczęściej są one produkowane do podłączenia instalacji jedno- lub trójfazowych w wykonaniu wnętrzowym, lub napowietrznym.

Budowa transformatorów

Transformatory stosowane w elektroenergetyce można podzielić w zależności od czynnika chłodzącego elementy czynne na:

  • transformatory suche – rdzeń i uzwojenie chłodzone jest powietrzem (A). Stosowane są w miejscach, gdzie wymagana jest mała masa urządzenia oraz zwiększone bezpieczeństwo przeciwpożarowe. Szczególnym wykonaniem są transformatory żywiczne, w których uzwojenia zalane są żywicą. W tym przypadku przekładki z tworzywa sztucznego i gumowe wkładki redukują wibracje występujące pomiędzy rdzeniem a uzwojeniami, a tym samym redukują szum generowany przez transformator. Charakteryzują się jednak większymi wymiarami w stosunku do transformatorów olejowych dla tej samej mocy znamionowej i w wykonaniu do stosowania na zewnątrz budynku [1]. Transformatory suche mają najczęściej chłodzenie powietrzne naturalne (AN) lub z wymuszonym obiegiem powietrza (AF), 
  • transformatory gazowe – elementy transformatora umieszczone są w hermetycznej kadzi wypełnionej sześciofluorkiem siarki (SF6) [2]. Najbardziej istotną kwestią pod względem ochrony środowiska jest zachowanie szczelności kadzi w przypadku wewnętrznego zwarcia,
  • transformatory olejowe – rdzeń z uzwojeniem jest zanurzony w oleju mineralnym (O) lub syntetycznym niepalnym (L). Chłodzenie olejowe naturalne (O(L)N-AN) jest stosowane najczęściej w transformatorach o mocy do 1600 kVA. Natomiast do chłodzenia jednostek o mocy do 40 MVA stosuje się chłodzenie olejowe z wymuszonym obiegiem oleju za pomocą pompy. W tym rozwiązaniu olej przechodzi przez specjalną chłodnicę z obiegiem wody lub powietrza (OF-W(A)F) [2]. Tego typu konstrukcje wymagają budowy koryt odprowadzających rozlany olej lub innych konstrukcji służących do ograniczania zagrożenia pożarowego. Kadzie transformatorów są wykonane z blachy, jest to konstrukcja spawana, odpowiednio wzmocniona, zapewniająca wymaganą wytrzymałość mechaniczną. Odprowadzenie ciepła odbywa się przez radiatory lub falę na bokach kadzi. Przy zmianach temperatury podczas pracy transformatora olej zmienia swoją objętość, powodując wzrost lub spadek jego poziomu w konserwatorze, a w transformatorach hermetycznych (rozdzielczych) wzrost lub spadek ciśnienia wewnątrz kadzi – zmiany objętości oleju są możliwe dzięki elastyczności ścianek falistych kadzi [3].

Dalsze zmniejszenie poziomu hałasu i strat jałowych uzyskuje się dzięki zastosowaniu konstrukcji rdzenia opartej na technologii „step-lap”. Polega ona na specjalnym cięciu i zaplataniu jarzm i kolumn w taki sposób, aby zminimalizować szczeliny powietrzne na drodze strumienia magnetycznego i tym samym zmniejszyć reluktancje obwodu magnetycznego. Zastosowanie konstrukcji rdzenia opartej na technologii „step-lap” obniża wartość prądu jałowego, ograniczając problemy związane z kompensacją mocy biernej [4].

Konstrukcja rdzenia jest istotnym czynnikiem wpływającym na sprawność transformatora. Geometryczne rozmieszczenie elementów rdzenia i dobrane materiały decydują o stratach jałowych i poziomie hałasu. 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 [4].

Uzwojenia

Uzwojenia transformatorów wykonane są najczęściej z miedzi elektrolitycznej, choć spotyka się transformatory z uzwojeniami wykonanymi z aluminium. W przypadku transformatorów olejowych uzwojenia dolne nawijane są cienką folią miedzianą lub kilkoma przewodami równoległymi o przekroju profilowym w izolacji papierowej (fot. 3.). Uzwojenia górnego napięcia nawija się drutem o przekroju okrągłym w izolacji emaliowanej lub profilowym w izolacji papierowej. Między uzwojeniami znajdują się kanały olejowe zapewniające potrzebną cyrkulację oleju i odpowiednie chłodzenie.

Umocowanie i konstrukcja uzwojeń wpływają na bardzo dobrą wytrzymałość dielektryczną oraz zwarciową. Przewody są izolowane papierem izolacyjnym lub podwójną warstwą emalii. Konstrukcja uzwojeń zapewnia bardzo dobrą wytrzymałość dielektryczną, w tym dużą odporność piorunową, oraz bardzo dobrą wytrzymałość na siły zwarciowe, zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 60076-5 [4].

Niestety nie wszystkie transformatory dostępne na rynku przechodzą takie badania, czego przykładem może być transformator uszkodzony w wyniku wewnętrznego zwarcia przedstawiony na fotografii 4.

Natomiast w przypadku transformatorów suchych żywicznych uzwojenia dolnego napięcia nawijane są taśmą miedzianą lub kilkoma przewodami równoległymi o przekroju profilowym, w izolacji lakierowej klasy H. Taśmy są izolowane warstwą specjalnego kompozytu izolacyjnego, sklejającego sąsiednie zwoje. Zastosowanie tego typu uzwojeń daje dużą odporność na siły zwarciowe oraz przenikanie wilgoci i oparów substancji chemicznych, a także zapewnia wysoką wytrzymałość dielektryczną.

Uzwojenia górnego napięcia nawijane są drutami o przekroju okrągłym lub profilowym, w izolacji lakierowej klasy H. Do izolowania warstw uzwojenia używana jest najczęściej taśma szklana nasycona półutwardzonymi żywicami epoksydowymi (rowing). Po nawinięciu uzwojenie stanowi zwarty monolit o dużej wytrzymałości mechanicznej i elektrycznej [3]. Po nawinięciu i utwardzeniu cewek są one zakładane i klinowane na kolumnach rdzenia, łączone w odpowiednie układy połączeń, a następnie montowane na podwoziu lub w metalowych obudowach o odpowiednim stopniu ochrony. Kolejne etapy wykonywania uzwojenia przedstawiono na fotografii 5. i fotografii 6.

Regulacja napięcia

Zmiany obciążeń w sieci występują regularnie w określonych porach doby. Wartości tych zmian są różne w ciągu całego roku w zależności od pory roku. W celu zapewnienia odchyleń napięcia na poziomie kilku procent stosuje się zmianę przekładni transformatora. Dzięki temu możemy utrzymać stałe napięcie po stronie wtórnej transformatora przy zmianach napięcia zasilania lub regulować napięcie po stronie wtórnej przy stałym napięciu pierwotnym. Obecnie stosuje się różne przełączniki zaczepów, w zależności od rodzaju potrzebnej regulacji: pod obciążeniem lub w stanie beznapięciowym. W przypadku najpopularniejszych olejowych transformatorów rozdzielczych przełącznik zaczepów jest wbudowany w kadź transformatora i napędzany ręcznie lub silnikiem, w zależności od rodzaju i wielkości transformatora.

Regulacja napięcia w stanie beznapięciowym znajduje zastosowanie w układach, w których konieczność zmiany przekładni występuje rzadko. Przykładem mogą być sieci miejskie lub wiejskie, w których znaczące zmiany obciążeń następują w okresie jesienno-zimowym. Przełączanie zaczepów następuje w stanie beznapięciowym, co stanowi pewne ograniczenie stosowania tej metody [2].

Inną metodą jest regulacja napięcia pod obciążeniem, w której uzwojenie pierwotne dla każdej fazy transformatora składa się z dwóch połączonych szeregowo uzwojeń: stałego i regulacyjnego. Przełączanie zaczepów musi odbywać się bez przerwy, a zwoje regulacyjne nie mogą być zwierane bezpośrednio w czasie przełączania. Z tego względu na czas przełączania włącza się dodatkowe dławiki lub rezystory ograniczające prąd w zwartym, w czasie przełączania, uzwojeniu regulacyjnym.

Rozwiązania energooszczędne

Transformatory, choć należą do maszyn o najwyższej spotykanej sprawności, wnoszą do sieci całkiem znaczące straty, szacowane na 50 - 60 TWh/rok dla samej tylko Europy. Jedną z istotnych przyczyn takiego znaczącego udziału jest fakt, że energia elektryczna jest wielokrotnie (nawet 4 - 5 razy) na drodze od producenta do użytkownika transformowana. Większość europejskich spółek dystrybucyjnych godzi się na straty w eksploatowanych transformatorach rozdzielczych. Transformatory energooszczędne kosztują więcej, a trudne do uzasadnienia jest ponoszenie wyższych wydatków inwestycyjnych przy korzystaniu z krótkookresowych metod ewaluacji finansowej inwestycji [6].

Transformatory energooszczędne, tak jak inne elementy sieci, należą do kategorii niezwykle „żywotnych” składników majątku trwałego przedsiębiorstwa, a zatem inwestycja w majątek spółki dystrybucyjnej powinna brać pod uwagę także kryteria odległej perspektywy czasowej. Według takich kryteriów, wynikające z projektu „Supertrafo” wewnętrzne stopy zwrotu w granicach 9,7 - 16,7 % i okresy zwrotu z inwestycji pomiędzy 6 a 10 lat uzasadniają wystarczająco ponoszenie wydatków na obniżanie strat w transformatorach rozdzielczych, których średni okres eksploatacyjny wynosi ponad 20 lat [6]. Sposobem na ograniczenie strat jest zastosowanie taśm amorficznych do budowy rdzeni (fot. 7.). Taśmy te charakteryzują się wąskimi pętlami histerezy magnetycznej oraz małymi stratami na przemagnesowanie rdzenia. Niestety ich obróbka cieplna powoduje zmianę struktury materiału oraz zwiększa jego kruchość. Z tego względu są one bardzo wrażliwe na uszkodzenia mechaniczne.

W wyniku projektu „Supertrafo” powstał prototyp transformatora amorficznego o mocy 400 kVA (15/0,42 kV) przedstawiony na fotografii 8.

Nowe koncepcje zabezpieczeń

Jednym z ciekawszych rozwiązań jest transformator olejowy konwencjonalny, we wnętrzu którego znajduje się rozłącznik i 3 bezpieczniki (fot. 10.). TPC jest konstrukcją opatentowaną przez firmę Transfix, która składa się z transformatora wraz z bezpiecznikami SN (1) z wybijakami (2) umieszczonymi w izolowanych tubach (5) i połączonych z rozłącznikiem trójfazowym (3), który jest aktywowany w przypadku przepalenia się bezpiecznika. Uzupełnieniem tego układu jest czujnik zwarcia do masy (4), czuły na małe prądy od 5 A, który w przypadku zwarcia aktywuje również rozłącznik (3). Ta oryginalna i prosta koncepcja opiera się na powszechnie sprawdzonych i pewnych doświadczeniach elektrotechnicznych. Bierze ona pod uwagę większość typów zwarć sieci SN lub nn, gwarantując rozłączenie trzech faz, bez względu na rodzaj uziemienia punktu zerowego, kompensowanego lub nie [8].

Literatura

  1. W. Matulewicz, Maszyny elektryczne w elektroenergetyce, PWN, Warszawa 2005.
  2. T. Bełdowski, H. Markiewicz, Stacje i urządzenia elektroenergetyczne, WNT, Warszawa 1998.
  3. Materiały marketingowe firmy Żychlińskie Transformatory.
  4. Materiały marketingowe firmy ABB,
  5. Materiały marketingowe firmy SGB-Smit.
  6. www.supertrafo.pl
  7. http://seedt.ntua.gr
  8. Materiały marketingowe firmy Nowa Plus.
  9. www.pkn.pl

Galeria zdjęć

Tytuł
przejdź do galerii

Powiązane

Prefabrykowane stacje transformatorowe SN/nn

Prefabrykowane stacje transformatorowe SN/nn

Elektroenergetyczne stacje rozdzielcze SN/nn zasilane są najczęściej z sieci SN o napięciu znamionowym od 6 do 36 kV. Ze względu na budowę stacje mogą być wnętrzowe lub napowietrzne. Funkcją stacji transformatorowej...

Elektroenergetyczne stacje rozdzielcze SN/nn zasilane są najczęściej z sieci SN o napięciu znamionowym od 6 do 36 kV. Ze względu na budowę stacje mogą być wnętrzowe lub napowietrzne. Funkcją stacji transformatorowej SN/nn jest transformacja energii elektrycznej ze średniego napięcia na niskie i rozdział tej energii w sposób determinowany konfiguracją sieci nn, z zachowaniem warunków technicznych określonych w obowiązujących przepisach [1, 2]. Wymagania w zakresie wykonania oraz badania prefabrykowanych...

Inicjatywa zastosowania superkondensatorów w układzie zasilania napędów rozłączników średniego napięcia

Inicjatywa zastosowania superkondensatorów w układzie zasilania napędów rozłączników średniego napięcia

Artykuł przedstawia rozpoczęte prace badawczo-rozwojowe autorów w zakresie zastosowania superkondensatorów w układzie zasilania napędów rozłączników średniego napięcia. W publikacji został opisany prototypowy...

Artykuł przedstawia rozpoczęte prace badawczo-rozwojowe autorów w zakresie zastosowania superkondensatorów w układzie zasilania napędów rozłączników średniego napięcia. W publikacji został opisany prototypowy układ zasilania, z doborem superkondensatorów, uzyskane efekty i wyniki oraz wnioski i cele dalszych prac w tym zakresie. Autorzy wskazują na zasadność opracowania kompleksowego rozwiązania zawierającego napęd elektromechaniczny, akumulator bezobsługowy, superkondensator i niestandardowy zasilacz...

Zaburzenia elektryczne wewnątrz sieci energetycznej zakładu drukarskiego (część 1)

Zaburzenia elektryczne wewnątrz sieci energetycznej zakładu drukarskiego (część 1)

Obecnie można zaobserwować bardzo szybki rozwój elektroniki stosowanej zarówno w gospodarstwach domowych, jak również w zakładach przemysłowych. Ma to wpływ również na jakość energii elektrycznej zasilającej...

Obecnie można zaobserwować bardzo szybki rozwój elektroniki stosowanej zarówno w gospodarstwach domowych, jak również w zakładach przemysłowych. Ma to wpływ również na jakość energii elektrycznej zasilającej te obiekty. W artykule przedstawiono analizę zakłóceń wprowadzanych przez urządzenia zainstalowane w zakładzie drukarskim.

Komentarze

Copyright © 2004-2019 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.
Portal Budowlany - Elektro.info.pl

Ta witryna wykorzystuje pliki cookies do przechowywania informacji na Twoim komputerze. Pliki cookies stosujemy w celu świadczenia usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Twoim urządzeniu końcowym. W każdym momencie możesz dokonać zmiany ustawień przeglądarki dotyczących cookies. Nim Państwo zaczną korzystać z naszego serwisu prosimy o zapoznanie się z naszą polityką prywatności oraz Informacją o Cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności oraz Informacji o Cookies.

Administratorem Państwa danych osobowych jest Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp.K., nr KRS: 0000537655, z siedzibą w 04-112 Warszawa, ul. Karczewska 18, tel. +48 22 810-21-24, właściciel strony www.elektro.info.pl. Twoje Dane Osobowe będą chronione zgodnie z wytycznymi polityki prywatności www.elektro.info.pl oraz zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016r i z Ustawą o ochronie danych osobowych Dz.U. 2018 poz. 1000 z dnia 10 maja 2018r.