Трансформаторы сухого типа широко используются в таких областях, как местное освещение, высотные здания, аэропорты, портовые сооружения и станки с ЧПУ. Проще говоря, трансформатор сухого типа — это трансформатор, у которого сердечник и обмотки не погружен в изоляционное масло.
К методам охлаждения относятся Естественное воздушное охлаждение (AN) и Принудительное воздушное охлаждение (AF).
При естественном воздушном охлаждении трансформатор может работать в непрерывном режиме на номинальной мощности.
При принудительном воздушном охлаждении выходную мощность можно увеличить на до 50%.
Трансформаторы сухого типа подходят для работы с периодическими перегрузками или в условиях аварийных перегрузок; однако длительная непрерывная перегрузка не рекомендуется, поскольку при перегрузке значительно возрастают потери в нагрузке и напряжение на импедансе, что приводит к неэкономичной работе.
Содержание
1. Типы конструкций
Особенности конструкции
-
Обмотки с твердой изоляцией в герметичной оболочке
-
Неизолированные обмотки
Среди обмоток той, на которой напряжение выше, является высоковольтная обмотка, а тот, у которого напряжение ниже, — это низковольтная обмотка.
Исходя из относительного расположения обмоток, высоковольтные конструкции можно разделить на следующие категории:
-
Концентрический тип – просты и удобны в изготовлении; широко используются.
-
Тип с чередованием – в основном используется для трансформаторов специального назначения.
2. Конструктивные особенности
-
Безопасны, огнестойки, не выделяют вредных веществ и подходят для установки в непосредственной близости от центров нагрузки.
-
Изготовлены с использованием передовых отечественных технологий и отличаются высокой механической прочностью, высокой стойкостью к короткому замыканию, низким уровнем частичных разрядов, превосходной термической стабильностью, высокой надежностью и длительным сроком службы.
-
Низкие потери, низкий уровень шума, энергосбережение и отсутствие необходимости в техническом обслуживании.
-
Отличная теплоотдача, высокая перегрузочная способность и повышенная производительность при принудительном воздушном охлаждении.
-
Превосходная влагостойкость, подходит для условий с высокой влажностью и в суровых условиях эксплуатации.
-
Может быть оснащено комплексной системой контроля и защиты от перегрева. Интеллектуальная система контроля температуры автоматически определяет и отображает рабочую температуру каждой фазы, автоматически запускает и останавливает вентиляторы, а также включает в себя функции сигнализации и отключения при превышении допустимых значений.
-
Компактные размеры, небольшой вес, небольшая занимаемая площадь и низкая стоимость монтажа.
3. Конструкция сердечника и обмотки
Железный сердечник
Изготовлено из высококачественных листов холоднокатаной ориентированной по зерну кремниевой стали.
Ламинаты разрезаются на Соединения под углом 45°, что обеспечивает плавное прохождение магнитного потока вдоль направления шва.
Типы намотки
-
Конструкция «Wound-type»
-
Литье из эпоксидной смолы с наполнителем из кварцевого песка
-
Отливка из эпоксидной смолы, армированная стекловолокном (конструкция с тонким слоем изоляции)
-
Многожильное стекловолокно, пропитанное эпоксидной смолой (широко используется благодаря своей трещиностойкой структуре и повышенной надежности)
Высоковольтные обмотки
Обычно разрабатывается в многослойный цилиндрический или многосекционный, сегментированный структуры.
4. Формы трансформатора
-
Открытый тип
Сердечник и обмотки находятся в прямом контакте с атмосферой. Подходит для чистых и сухих помещений (относительная влажность ≤85% при 20 °C). Способы охлаждения включают естественное воздушное охлаждение и принудительное воздушное охлаждение. -
Закрытый тип
Сердечник и обмотки размещены в герметичном корпусе, изолированном от атмосферы. В связи с ограниченными возможностями отвода тепла данная конструкция в основном применяется в горнодобывающей промышленности и относится к взрывозащищенным устройствам. -
Тип литой смолы
Основная изоляция изготавливается путем литья эпоксидных или аналогичных смол. Простая конструкция, небольшие размеры, идеально подходит для трансформаторов малой мощности.
5. Технические характеристики
-
Частота: 50/60 Гц
-
Ток холостого хода: <4%
-
Диэлектрическая прочность: 2000 В/мин без пробоя (прибор: тестер выдерживаемого напряжения YZ1802, 20 мА)
-
Класс изоляции: класс F (настраиваемый)
-
Сопротивление изоляции: ≥2 МОм (прибор: мегоомметр ZC25B-4, <1000 В)
-
Способы подключения: Y/Y, △/Y0, Y0/△ или автотрансформаторный тип
-
Допустимый рост температуры: 100 К
-
Способ охлаждения: естественное воздушное охлаждение или интеллектуальное воздушное охлаждение с регулировкой температуры
-
Уровень шума: ≤30 дБ
6. Требования к рабочей среде
-
Температура: от -10 °C до +40 °C; относительная влажность <70%
-
Высота над уровнем моря: ≤2500 метров
-
Избегайте попадания дождя, влаги, сильной жары или прямых солнечных лучей. Сохраняйте температуру не ниже Зазор 1 000 пикселей вокруг вентиляционных отверстий.
-
Не используйте устройство в условиях, где присутствуют коррозионные жидкости, газы, повышенная запыленность, проводящие волокна или металлические частицы.
-
Избегайте вибрации и электромагнитных помех.
-
Не храните и не транспортируйте трансформатор в перевернутом положении; избегайте сильных ударов и тряски.
| Модель | Фаза / Количество фаз | Размеры (мм) | Вес (кг) | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Длина | Ширина | Высота | |||
| BGS-3 | 3 | 350 | 280 | 380 | 30 |
| BGS-6 | 3 | 400 | 280 | 400 | 35 |
| BGS-10 | 3 | 400 | 280 | 400 | 50 |
| BGS-15 | 3 | 450 | 300 | 450 | 65 |
| BGS-20 | 3 | 450 | 300 | 450 | 85 |
| BGS-25 | 3 | 450 | 350 | 450 | 90 |
| BGS-30 | 3 | 450 | 350 | 450 | 110 |
| BGS-35 | 3 | 550 | 360 | 550 | 120 |
| BGS-40 | 3 | 550 | 360 | 550 | 130 |
| BGS-45 | 3 | 550 | 400 | 550 | 140 |
| BGS-50 | 3 | 550 | 400 | 550 | 150 |
| BGS-60 | 3 | 600 | 450 | 660 | 175 |
6. Выбор продукции
Описание продукта
Распределительные трансформаторы являются важнейшим оборудованием в системах электроснабжения промышленных, горнодобывающих и гражданских зданий. Они понижают напряжение сети 10(6) кВ или 35 кВ до напряжения шины 230/400 В, используемого конечными потребителями.
Данные трансформаторы предназначены для работы с переменным током частотой 50/60 Гц, их максимальная трехфазная номинальная мощность составляет 2500 кВА (максимальная однофазная номинальная мощность — 833 кВА; использование однофазных трансформаторов, как правило, не рекомендуется).
-
При наличии значительной первичной или вторичной нагрузки рекомендуется устанавливать два или более трансформатора. В случае отключения любого одного трансформатора остальные трансформаторы должны по-прежнему обеспечивать питание первичной и вторичной нагрузок. Первичные и вторичные нагрузки следует сконцентрировать, а не распределять по большой площади.
-
В местах с существенными сезонными колебаниями нагрузки следует устанавливать трансформаторы специального назначения — например, для чиллеров систем кондиционирования и отопительных нагрузок в крупных коммерческих зданиях.
-
В местах с высокой концентрацией нагрузок следует устанавливать трансформаторы специального назначения — например, для крупного отопительного оборудования, больших рентгеновских аппаратов и дуговых печей.
-
Если нагрузка на освещение значительна или если совместное питание от одного трансформатора отрицательно сказывается на качестве освещения и сроке службы ламп, можно установить отдельный трансформатор для освещения. Как правило, питание и освещение питаются от одного и того же трансформатора.
Выбор трансформаторов с учетом условий эксплуатации
-
В нормальных условиях эксплуатации можно выбирать как масляные, так и сухие трансформаторы — например, для промышленных и горнодобывающих предприятий, сельскохозяйственных подстанций или автономных подстанций в населенных пунктах. К распространенным моделям относятся S8, S9, S10, SC(B)9, SC(B)10 и т. д.
-
Для многоэтажных или высотных зданий предпочтительно использовать негорючие или огнестойкие трансформаторы, такие как SC(B)9, SC(B)10, SCZ(B)9, SCZ(B)10.
-
В условиях сильной запыленности или наличия коррозионных газов, которые могут поставить под угрозу безопасность трансформатора, следует использовать герметичные или закрытые трансформаторы — например, типов BS9, S9-, S10-, SH12-M.
-
В одном помещении допускается установка высоковольтного и низковольтного оборудования, не содержащего горючих масел, а также трансформаторов, не погруженных в масло. В таких случаях в целях безопасности трансформатор должен быть оснащен защитным кожухом класса IP2X.
Выбор трансформаторов с учетом требований к нагрузке
-
Мощность распределительного трансформатора следует определять путем оценки установленной мощности всего электрооборудования и расчета требуемой нагрузки (нагрузки, связанные с пожаротушением, как правило, не учитываются). Для определения мощности и количества трансформаторов используется компенсированная кажущаяся мощность. Типичный коэффициент загрузки трансформатора составляет около 85%. Данный метод удобен и подходит для предварительной оценки мощности.
-
В соответствии со стандартом GB/T 17468-1998 Рекомендации по выбору силовых трансформаторов, мощность распределительных трансформаторов следует определять в соответствии со стандартом GB/T 17211-1998 Руководство по нагрузке силовых трансформаторов сухого типа и расчетную нагрузку. В данных рекомендациях приводятся компьютерные программы и стандартные диаграммы циклов нагрузки, позволяющие точно подобрать мощность трансформатора.
7. Требования к установке
Распределительные трансформаторы являются ключевыми компонентами подстанций.
Трансформаторы сухого типа без корпуса можно устанавливать непосредственно на полу, окружив их защитными ограждениями; трансформаторы сухого типа с корпусом также можно устанавливать на полу.
Монтаж должен осуществляться в соответствии с национальным атласом типовых архитектурных решений: 03D201-4 — План трансформаторного помещения 10/0,4 кВ и размещение общего оборудования.
8. Выбор модели
Система регулирования температуры
Безопасная эксплуатация и срок службы трансформаторов сухого типа в значительной степени зависят от надежности изоляции их обмоток. Если температура обмотки превышает предельное значение для изоляции, может произойти пробой изоляции — одна из основных причин выхода трансформатора из строя. Поэтому контроль температуры и защита от перегрева имеют решающее значение.
-
Автоматическое управление вентилятором
Температура измеряется термодатчиками Pt100, встроенными в наиболее нагреваемое место обмотки низкого напряжения.-
Когда температура обмотки достигает 110 °C, вентиляторы охлаждения включаются автоматически.
-
Когда температура опускается до 90 °C, вентиляторы автоматически останавливаются.
-
-
Сигнализация перегрева и защита от отключения
Термисторы PTC, встроенные в низковольтную обмотку, регистрируют сигналы температуры обмотки или сердечника.-
При 155 °C → Вывод сигнала тревоги о превышении температуры
-
При 170 °C → на вторичную схему защиты подается сигнал срабатывания защиты от перегрева; трансформатор должен немедленно отключиться.
-
-
Система отображения температуры
Датчики Pt100 измеряют температуру и отображают температуру обмоток всех фаз (с функцией сканирования фаз и индикацией максимального значения).
Он может регистрировать исторические максимальные значения температуры и выдавать сигнал 4–20 мА для удаленного мониторинга (на расстояние до 1200 м).
Метод защиты
Обычно используются корпуса класса защиты IP20, которые предотвращают попадание внутрь твердых предметов размером более 12 мм и мелких животных (мышей, змей, кошек, птиц), способных вызвать короткое замыкание.
Для установки на открытом воздухе можно использовать корпуса класса защиты IP23, обеспечивающие дополнительную защиту от воды, падающей под углом до 60°.
Примечание: Корпуса класса защиты IP23 снижают эффективность охлаждения, поэтому необходимо учитывать необходимость снижения номинальной мощности.
Способность выдерживать перегрузки
Способность трансформаторов сухого типа выдерживать перегрузки зависит от температуры окружающей среды, уровня нагрузки до возникновения перегрузки, эффективности охлаждения изоляции и тепловой постоянной времени. При необходимости производители могут предоставлять кривые перегрузки.
Как использовать возможность перегрузки:
-
При подборе трансформатора его мощность можно соответствующим образом уменьшить, если такое оборудование, как прокатные станы и сварочные аппараты, создает кратковременные перегрузки — при этом следует использовать высокую перегрузочную способность трансформаторов сухого типа.
-
Для территорий с неравномерным распределением нагрузки, таких как жилые районы (ночное освещение), развлекательные заведения, торговые центры (дневное кондиционирование и освещение), мощность трансформатора может быть соответствующим образом уменьшена, чтобы трансформатор работал при полной нагрузке или близкой к ней в течение большей части своего рабочего цикла.
9. Контрольный список для проверки
-
Проверьте, нет ли необычных шумов или вибрации.
-
Проверьте поверхности изоляции на наличие локального перегрева, коррозии, следов разряда или обугливания.
-
Убедитесь, что вентиляторы охлаждения работают в нормальном режиме.
-
Высоковольтные и низковольтные клеммы не должны перегреваться; на кабельных клеммах не должно быть утечек или следов пробоя.
-
Повышение температуры обмоток не должно превышать предельное значение, установленное для данного класса изоляции.
-
Опорные детали из фарфора не должны иметь трещин или следов выделений.
-
Убедитесь, что детали, обеспечивающие сжатие обмотки, не ослаблены.
-
Обеспечьте вентиляцию помещений и убедитесь, что основные воздуховоды чистые, без заторов пылью, ржавчины или коррозии.
10. Различия
-
Преобразователь частоты (VFD):
Регулирует выходную частоту (50 Гц, 60 Гц и т. д.) в соответствии с конкретными требованиями к электросети. -
Трансформатор:
Как правило, выполняет функцию “понижающего устройства”, которое часто устанавливается вблизи жилых районов или промышленных предприятий. Его назначение — понижать высокое напряжение в линии электропередачи до напряжения, используемого в бытовых электрических сетях. -
Трансформаторы сухого типа и трансформаторы в масляной ванне:
Трансформаторы сухого типа обеспечивают более высокий уровень пожарной безопасности и применяются в помещениях с жесткими требованиями к противопожарной защите — например, в больницах, аэропортах и на вокзалах.
Однако они стоят дороже и требуют подходящих условий эксплуатации (без чрезмерной влажности, пыли или загрязнения).