Průvodce vysokonapěťovými transformátory

 

 

Transformátory vysokého napětí jsou základní součástí moderní elektrické infrastruktury. Zatímcovysokonapěťové transformátoryse primárně používají k hromadnému přenosu energie na velké vzdálenosti{0}}zvyšují výkon generátoru, aby se minimalizovaly ztráty ve vedení,{1}}transformátory vysokého napětí fungují v distribuční síti a přeměňují elektrickou energii z jedné napěťové úrovně na druhou ve středním rozsahu. To umožňuje bezpečnou a efektivní dodávku energie napříč průmyslovými, komerčními a energetickými systémy. Pochopení charakteristik, typů a výběrových kritérií vysokonapěťových transformátorů je proto nezbytné pro inženýry, správce zařízení a odborníky na nákup, kteří se podílejí na návrhu a údržbě elektrických systémů.

 

 

1.1 Definice

Transformátor středního napětí je elektrické zařízení, které převádí elektrickou energii mezi úrovněmi vysokého napětí -obvykle vstupním distribučním napětím-a nižším napětím vhodným pro koncové-aplikace. V praktickém [i] termínech, transformátor středního napětí přijímá energii u napětí sahat od přibližně2,4 kV až 69 kVa sníží jej na provozní napětí, jako je 480 V, 208 V nebo jiné úrovně požadované zátěží.

Přesné hranice napětí se mírně liší v závislosti na tom, kterou normu konzultujete. Podle ANSI (American National Standards Institute) zvládnou vysokonapěťové transformátory napětí z2,4 kV až 69 kV. IEEE definuje vysokonapěťové systémy ve Spojených státech jako typicky v rozmezí od5 kV až 35 kVpro většinu distribučních aplikací se zařízeními běžně dimenzovanými na 5 kV nebo 15 kV. V Evropě norma EN 50588-1 definuje transformátory středního výkonu jako transformátory s nejvyšším napětím pro zařízení větším než 1,1 kV, ale nepřesahujícím 36 kV.

 

1.2 Role v systému distribuce energie

Abychom pochopili, kam se hodí vysokonapěťové transformátory, pomůže nám představit si širší hierarchii distribuce energie:

Generace → Přenos:Elektrárny vyrábějí elektřinu při relativně nízkém napětí, které se pak zvyšuje na vysoké nebo extra{0}}vysoké napětí (115 kV až 765 kV) pro efektivní přenos na dlouhé-vzdálenosti.

Přenos → Distribuce:V rozvodnách jsou vysoká napětí snižována na střední napětí (typicky 5 kV až 35 kV) pro distribuci přes primární napáječe.

Distribuce → Zákazník:Transformátory středního napětí zajišťují konečnou transformaci napětí, snižující distribuční napětí na úroveň využití (např. 480 V, 240 V, 120 V) pro koncové-zákazníky.

V mnoha případech elektrárenská společnost dodává energii do zařízení se středním napětím a zařízení vlastní a provozuje svůj vlastní transformátor středního napětí pro snížení napětí na nízké napětí. Toto uspořádání umožňuje zařízení využít výhod nižších nákladů na energii spojených s vysokonapěťovou službou a poskytuje majiteli větší kontrolu nad kvalitou elektrické energie.

1.3 Klíčové standardy a soulad

Transformátory středního napětí jsou vyráběny v souladu s řadou průmyslových standardů, zejména podle IEEE a IEC. Ve Spojených státech spadají vlastnosti a funkce většiny distribučních transformátorůStandard IEEE C57.12.00(Standardní obecné požadavky na kapalné-ponořené distribuční, napájecí a regulační transformátory). Pro konkrétní typy transformátorů a aplikace však platí mnoho dalších norem:

• IEEE C57.12.01:Standardní obecné požadavky na rozvody suchého-typu a napájecí transformátory
• IEEE C57.12.34:Požadavky na pad{0}}montážní, přihrádkové-typy, samočinné-chlazené, tří-fázové distribuční transformátory
• IEEE C57.12.28/29:Integrita skříně namontovaného zařízení-
• IEC 60076:Mezinárodní standardní řada pro výkonové transformátory, včetně transformátorů středního výkonu
• NEMA TP-1:Průvodce pro stanovení energetické účinnosti pro distribuční transformátory
• DOE 10 CFR část 431:Normy amerického ministerstva energetické účinnosti pro distribuční transformátory

U instalací ve Spojených státech je třeba dodržovatNational Electrical Code (NFPA 70)je také povinné. V Kanadě,Kanadský elektrický kód (CEC)platí.

 

 

 

Ne všechny transformátory středního napětí jsou stejné. Volba typu transformátoru má hluboký dopad na cenu, bezpečnost, požadavky na instalaci a dlouhodobou- spolehlivost.

 

2.1 Tekutý-Ponořený vs. Suchý-Typ

Toto je nejzákladnější rozdíl mezi transformátory středního napětí.

Kompromis-mezi těmito dvěma rodinami je značný:

Atribut	Ponořeno do kapaliny-	Suchý-Typ
Riziko požáru	Vyšší-vyžaduje protipožární ochranu pro vnitřní použití	Nízká-vhodná pro vnitřní instalaci
Účinnost chlazení	Vynikající (olej dobře vede teplo)	Střední (spoléhá na cirkulaci vzduchu)
Údržba	Vyžaduje se pravidelné testování oleje a filtrace	Nízká údržba
Očekávaná délka života	Typicky 30-40 let	Typicky 20-30 let
Typické aplikace	Venkovní rozvodny, rozvody inženýrských sítí	Vnitřní instalace, komerční budovy
Počáteční náklady	Obecně nižší pro stejné hodnocení	Obecně vyšší pro stejné hodnocení
Environmentální riziko	Únik oleje může kontaminovat půdu	Žádná kapalina, žádné riziko rozlití

 

2.2 Transformátory rozvodny

2.3 Transformátory na podložce-

2.4 Transformátory montované na tyč-

2.5 Transformátory z lité pryskyřice

 

 

 

Fyzická konstrukce jádra transformátoru určuje jeho účinnost, ztráty a výkonnostní charakteristiky.

3.1 Základní materiály

Jádro slouží jako magnetická dráha pro přenos energie mezi primárním a sekundárním vinutím. Jeho materiálové vlastnosti přímo ovlivňují ztráty bez zátěže (ztráty v jádře), účinnost a nárůst teploty.

Silikonová-ocel orientovaná na zrno (GOSS)zůstává nejrozšířenějším materiálem jádra pro transformátory vysokého napětí. Nabízí vysokou magnetickou permeabilitu a nízké ztráty vířivými proudy. GOSS je navržen s preferovanou orientací zrna, která zarovná magnetické domény se směrem magnetického toku, čímž se maximalizuje účinnost.

Amorfní kovové slitinyse objevily jako alternativa k energeticky-účinným distribučním transformátorům. Tyto materiály nabízejí mimořádně-nízké ztráty železa-obvykle o 70 % až 80 % nižší než běžná křemíková ocel-, ale za vyšší materiálové náklady. Jsou zvláště atraktivní pro transformátory, které pracují při nízkém zatížení po dlouhou dobu.

Nanokrystalické měkké magnetické slitinyvykazují vynikající magnetické vlastnosti při vysokých frekvencích a používají se především v elektronických transformátorech nebo transformátorech pro speciální{0}}účelové účely, nikoli v konvenčních distribučních jednotkách 50/60 Hz.

 

 

 

Výběr správného transformátoru začíná pochopením jeho základních jmenovitých hodnot.

4.1 Jmenovité hodnoty napětí

Každý transformátor středního napětí má dvě kritické hodnoty napětí: primární napětí (vstupní strana) a sekundární napětí (výstupní strana). Například transformátor o jmenovitém napětí 13,8 kV / 480 V přijímá 13,8 kV na primární straně a dodává 480 V na sekundární straně.

Transformátory mají také základní impulsní úroveň (BIL), která představuje špičkové napětí, které izolace vydrží při úderu blesku nebo spínacím rázu. U vysokonapěťových transformátorů se jmenovité hodnoty BIL pohybují od 60 kV do 150 kV nebo vyšší, v závislosti na napěťové třídě a aplikaci.

Výkon 4,2 kVA

Jmenovitý výkon transformátoru v kVA (kilovolt-ampérech) udává jeho zdánlivou výkonovou kapacitu,-jaký proud dokáže přenést bez přehřátí. Standardní třífázové transformátory středního napětí kVA o velikosti kVA zahrnují:30, 45, 75, 112,5, 150, 225, 300, 500, 750, 1 000, 1 500, 2 000 a 2 500 kVA.

Výběr správného hodnocení kVA je zásadní. Poddimenzovaný transformátor se přehřeje, zkrátí životnost izolace a může způsobit předčasné selhání. Předimenzovaný transformátor zvyšuje počáteční náklady a může pracovat neefektivně při nízké zátěži, protože ztráty jádra existují bez ohledu na zátěž.

4.3 Nárůst teploty a třídy izolace

Transformátory jsou uvedeny se stupněm nárůstu teploty-obvykle 80 stupňů , 115 stupňů nebo 150 stupňů -, což udává, o kolik stoupne teplota transformátoru nad okolní teplotu při plném zatížení. Transformátor s 80stupňovým stoupáním běží podstatně chladněji než transformátor určený pro 150° stoupání, což se může promítnout do delší životnosti izolace a lepší účinnosti, ale také vyšších počátečních nákladů.

Třídy izolace (třída A při 105 stupních, třída B při 130 stupních, třída F při 155 stupních, třída H při 180 stupních) definují maximální provozní teplotu, kterou izolační materiály vydrží bez výrazné degradace.

 

 

 

Způsob připojení vinutí transformátoru určuje jeho výkon při nesymetrickém zatížení, harmonických a zemních poruchách.

5.1 Základní typy připojení

Existují tři základnípřipojení vinutíschémata:

Hvězdicové (Wye) připojení (Y):Jeden konec každého fázového vinutí je spojen ve společném bodě (nulový vodič). Zapojení do hvězdy poskytuje neutrální bod, který lze uzemnit.

Delta připojení (D):Fáze jsou spojeny v uzavřené smyčce bez neutrálního bodu. Delta připojení jsou ze své podstaty vyvážená a poskytují cestu pro proudy s nulovou{1}}sekvencí.

Cikcak spojení (Z):Specializované připojení používané především pro uzemnění transformátorů nebo transformátorů s menším výkonem. Klikatá spojení se obvykle používají pouze na sekundární straně.

 

5.2 Vector Group Notation

Vektorová skupina transformátoru popisuje konfiguraci vinutí a fázový vztah mezi primárním a sekundárním napětím. Notace má standardní formát:

První písmeno (velké) označuje primární zapojení vinutí: D pro trojúhelník, Y pro hvězdu, Z pro klikaté.

Druhé písmeno (malé) označuje připojení sekundárního vinutí.

"n" znamená, že neutrální bod je vytažen.

Číslo označuje fázový posun v-hodinovém zápisu (stupně zpoždění získáte vynásobením 30 stupňů).

5.3 Porovnání Dyn11 a Yyn0

Distribučním aplikacím dominují dvě skupiny vektorů:Dyn11aYyn0.

Dyn11má trojúhelníkové{0}}zapojené primární (D) a hvězdicové{1}}propojené sekundární s nulovým vodičem (yn) s fázovým posunem 330 stupňů (11 na hodinách). Primární prvek delta poskytuje cirkulační cestu pro nulovou{5}}složku proudů a zachycuje trojité harmonické (3., 9. atd.), čímž zabraňuje jejich odrazu zpět do napájecí sítě. Dyn11 také výjimečně dobře zvládá nevyvážené zátěže, takže je preferovanou volbou pro moderní distribuční systémy s nelineární zátěží, jako jsou počítače, LED osvětlení a frekvenční měniče.

Yyn0obsahuje hvězdu-připojené primární (Y) a hvězdicové{1}}připojené sekundární s nulovým vodičem (yn), s nulovým fázovým posunem. Primární hvězda postrádá zpětnou cestu pro proudy s nulovou-sekvencí. V důsledku toho se na primárním napětí mohou objevit trojité harmonické a nesymetrické zátěže mohou způsobit posun neutrálu, což vede k nevyváženosti fázového napětí. Yyn0 je obecně omezen na aplikace s minimálním harmonickým obsahem a vyváženým zatížením. Existuje další omezení: u transformátorů Yyn0 nesmí proud nulového vodiče překročit 25 % jmenovitého proudu sekundárního vinutí, zatímco Dyn11 zvládne až 75 %.

Stručně řečeno, pro většinu moderních aplikací-zejména ty, které zahrnují ne-lineární zátěže, datová centra, průmyslové závody nebo jakákoli zařízení s významným jednofázovým zatížením-, je Dyn11 vektorovou skupinou volby.

 

Správné dimenzování transformátoru je jedním z nejdůležitějších rozhodnutí při návrhu energetického systému. Chyby v této fázi mohou vést k letité neefektivitě nebo předčasnému selhání.

6.1 Postup při stanovení velikosti-za{2}}krokem

Krok 1: Vypočítejte celkový výkon zátěže.Sestavte soupis všech zátěží připojených za transformátory-motory, osvětlení, HVAC, kancelářské vybavení a výrobní stroje.

Krok 2: Aplikujte faktory simultánnosti.Ne všechny zátěže pracují na plný výkon současně. Faktor diverzity (typicky 0,7 až 0,9) odpovídá za tuto skutečnost.

Krok 3: Zohledněte startovací proudy motoru.Indukční zátěže, jako jsou motory, odebírají při spouštění 3 až 7 násobek běžného provozního proudu. Transformátor musí mít dostatečnou kapacitu, aby zvládl tyto zapínací proudy bez nadměrného poklesu napětí.

Krok 4: Použijte bezpečnostní rezervu.Přidejte 20 % až 30 % dodatečné kapacity, abyste se přizpůsobili kolísání zátěže a budoucímu rozšíření.

Krok 5: Vypočítejte kapacitu transformátoru.Použijte vzorec:

Kapacita transformátoru (kVA)=Celkový výkon zátěže (kW) ÷ Účiník × Bezpečnostní rezerva

Typický účiník se pohybuje od 0,8 do 0,95 pro většinu průmyslových a komerčních zátěží.

Krok 6: Vyberte další standardní velikost.Zaokrouhlete nahoru na nejbližší standardní hodnocení kVA ze seznamu v části 4.2.

 

6.2 Aspekty životního prostředí a aplikace

Výpočet velikosti je pouze začátek. Váš konečný výběr ovlivní několik dalších faktorů:

• Prostředí s vysokou teplotou:U instalací při zvýšených okolních teplotách nebo nadmořských výškách nad 1 000 metrů snižte jmenovitou kapacitu o 5 % až 20 % kvůli snížené účinnosti chlazení a izolace.
• Harmonický obsah:Systémy se značným{0}}lineárním zatížením (frekvenční měniče, systémy UPS, LED osvětlení, počítače) mohou vyžadovat transformátor sK-faktorové hodnocenízvládnout harmonický ohřev bez snížení výkonu.
• Instalační prostředí:Suché transformátory- jsou obecně preferovány pro vnitřní instalace, kde je kladen důraz na požární bezpečnost. Jednotky ponořené do kapaliny-jsou nákladově-efektivnější pro venkovní instalace s odpovídajícím prostorem a uzavřeným prostorem.
• Nárazové zatížení:U zátěží, jako jsou svářečky nebo kompresory, které vyžadují náhlé vysoké požadavky na proud, zvyšte kapacitu o 10 % až 30 %.

 

6.3 Normy účinnosti a energie

Energetická účinnostse stává stále důležitějším faktorem při výběru transformátoru, řízený jak provozními náklady, tak regulačními požadavky.

Ve Spojených státech americkýchMinisterstvo energetiky (DOE)zavedly povinné normy účinnosti pro distribuční transformátory s účinností od 1. ledna 2016 podle 10 CFR Part 431. Tyto normy, které se vztahují na jakýkoli distribuční transformátor vyrobený k tomuto datu nebo později a prodávaný v jakémkoli státě USA, jsou založeny na účinnosti měřené při35% zatížení-odráží výzkum, který ukazuje, že většina distribučních transformátorů pracuje v průměru na přibližně 35 % jmenovité kapacity.

Pro aplikace vyžadující nejvyšší účinnost,NEMA Premiumtransformátory s účinností nabízejí přibližně o 30 % nižší ztráty než požadavky DOE 2016. Zatímco počáteční náklady mohou být značné, doba návratnosti díky sníženým energetickým ztrátám je často atraktivní pro trvale zatížené transformátory.

 

6.4 Impedance

Impedance transformátoru(vyjádřeno v procentech) určuje, jak moc transformátor omezuje poruchový proud a jak velký pokles napětí nastává při zatížení. Standardní distribuční transformátory mají obvykle impedanci v rozmezí od 2 % do 8 %. Vyšší impedance snižuje poruchový proud a chrání následné zařízení, ale zvyšuje pokles napětí.

 

 

 

Správná instalace je zásadní pro bezpečnost, výkon a životnost transformátoru. Instalace, která nesplňuje požadavky kódu, může vést k přehřátí, ohrožení elektrickým proudem, chybám při kontrole a potenciální právní odpovědnosti.

7.1 Volné a pracovní prostory

National Electrical Code (NEC) vyžaduje dostatečný pracovní prostor kolem elektrického zařízení, aby byl umožněn připravený a bezpečný provoz, údržba a kontrola. Mezi klíčové požadavky patří:

• Minimální světlá výška pracovního prostoru:2,0 m (6,5 stop)
• Minimální světlá šířka pracovního prostoru:914 mm (3 stopy)
• Přední vůle:Minimálně 3 stopy (0,9 m) před krytem transformátoru pro kontrolu a údržbu
• Větrání:Typicky 150 až 300 mm (6 až 12 palců) kolem větraných povrchů u suchých- transformátorů, aby bylo umožněno neomezené proudění vzduchu

U transformátorů namontovaných na podložce-závisí konkrétní požadavky na vůli na instalaci. NEC vždy nepředepisuje vůli vlevo, vpravo a vzadu explicitně, ale je třeba dodržovat místní předpisy a pokyny výrobce. FM Global například vyžaduje 25 stop mezi transformátory-naplněnými minerálním olejem, ačkoli tento požadavek klesá na nulu u transformátorů používajících méně-hořlavé kapaliny.

7.2 Oddělení oddělení

U vysokonapěťových instalací musí být oddíly vysokého a nízkého napětí odděleny ocelovou bariérou, která přesahuje celou výšku a hloubku oddílů. Oba oddíly musí být vyrobeny z ocelového plechu splňujícího požadavky ANSI.

7.3 Uzemnění

Správné uzemnění je nezbytné pro bezpečnost a ochranu zařízení. Odpor uzemnění by měl být typicky udržován naMenší nebo rovno 10 ohmů. Neutrál transformátoru (je-li přítomen) musí být řádně uzemněn podle návrhu systému a příslušných předpisů. Požadavky na uzemnění jsou podrobně uvedeny v článku 250 NEC.

7.4 Požární ochrana

U olejových{0}}transformátorů instalovaných uvnitř nebo v blízkosti budov mohou být vyžadována protipožární opatření. Mohou zahrnovat:

• Protipožární-stěny nebo bariéry
• Automatické hasicí systémy
• Zadržování ropy (zádržné nádrže nebo jímky-na zadržování ropy)
• Automatické záplavové systémy pro větší instalace

Druh kapaliny použité v transformátoru také ovlivňuje požadavky na požární ochranu. Transformátory naplněné méně-hořlavými nebo biologicky odbouratelnými kapalinami mohou splňovat podmínky pro menší vzdálenosti a zjednodušená opatření protipožární ochrany.

 

 

 

Ochrana vysokonapěťového transformátoru vyžaduje koordinovaný přístup, který řeší jak vnitřní poruchy, tak vnější poruchy systému.

8.1 Nadproudová ochrana

Požadavky NEC na nadproudovou ochranu transformátoru závisí na impedanci transformátoru. U transformátorů s impedancí 6 % nebo méně vyžaduje NEC primární i sekundární ochranu. Primární pojistka nesmí překročit 300 % primárního-proudu plného zatížení (FLA) a sekundární nadproudové zařízení při 480 V nesmí překročit 125 % sekundárního FLA.

8.2 Pojistky vs. jističe

Volba mezi pojistkami a jističi pro ochranu transformátoru zahrnuje kompromisy:-

V mnoha distribučních sítích se používá kombinovaný přístup: pojistky na primární straně pro ochranu proti zkratu -v kombinaci s nízkonapěťovým hlavním jističem, který poskytuje ochranu proti přetížení.

 

 

 

 

 

I ten nejspolehlivější transformátor vyžaduje pravidelnou údržbu, aby dosáhl své plné životnosti. Dobře{1}}navržený program údržby může prodloužit životnost transformátoru z typických 20–30 let na 40 let nebo více.

9.1 Prediktivní údržba

Prediktivní údržba využívá diagnostické nástroje k identifikaci potenciálních problémů dříve, než povedou k selhání.

• Analýza rozpuštěného plynu (DGA):Nejúčinnější nástroj pro hodnocení stavu olejových-transformátorů. Analýzou plynů rozpuštěných v izolačním oleji-vodík, metan, acetylen, etylén- mohou technici odhalit problémy, jako je přehřívání, jiskření a porušení izolace. Pravidelné DGA poskytuje včasné varování před vznikajícími chybami a pomáhá upřednostňovat činnosti údržby.
• Infračervená termografie (IR skenování):Tepelné zobrazování detekuje aktivní body, které indikují uvolněná spojení, spoje s vysokým{0}}odporem, přetížení nebo vadnou izolaci. U transformátorů komorového -typu může IR někdy detekovat abnormální zahřívání poškozených kontaktů nebo jiné poruchy, které způsobují nárůst teploty na vnějších površích.
• Monitorování částečného vypouštění (PD):Částečné výboje jsou časnými indikátory zhoršení izolace. Monitorování PD využívá senzory k detekci elektrických výbojů vyskytujících se v izolačním systému transformátoru dříve, než přerostou v úplné poruchy.

9.2 Preventivní údržba

Preventivní údržba se řídí pevným harmonogramem, který řeší běžné opotřebení.

• Pravidelný odběr a testování oleje:Testy průrazného napětí měří izolační sílu oleje; nízké BDV znamená kontaminaci nebo vlhkost. Obsah vlhkosti by měl být měřen pomocí Karl Fischer titrace a udržován v přijatelných mezích.
• Kontrola pouzdra:Vizuální kontrola prasklin, nahromadění nečistot a poškození. Testy kapacity a tan delta hodnotí stav izolace průchodek.
• Údržba přepínače odboček:U transformátorů s-přepínači odboček (OLTC) je třeba zkontrolovat hladinu oleje, zkontrolovat kontakty, zda neobsahují uhlíkové usazeniny a vyčistit, a pokud je znečištěný, olej vyměnit.
• Kontrola těsnosti a detekce netěsností:Úniky oleje musí být identifikovány a okamžitě opraveny, aby byla zachována integrita izolace a zabránilo se kontaminaci životního prostředí.

9.3 Frekvence kontrol

Zatímco konkrétní frekvence závisí na kritičnosti transformátoru a provozním prostředí, obecné pokyny zahrnují:

• Vizuální kontroly:Měsíčně až čtvrtletně se zaměřením na hladiny oleje, netěsnosti, neobvyklý hluk a celkový stav
• Infračervená termografie:Ročně nebo častěji u kritických transformátorů
• Vzorkování oleje a DGA:Ročně pro standardní instalace; polo{0}}ročně pro kritické nebo silně zatížené transformátory
• Elektrické testování (izolační odpor, poměr závitů, odpor vinutí):Každých 2 až 5 let
• Komplexní oprava:Každých 10 až 15 let u velkých výkonových transformátorů

 

 

 

Transformátory středního napětí slouží pro pozoruhodně rozmanitou škálu aplikací.

10.1 Průmyslová zařízení

Ve výrobních závodech a továrnách dodávají vysokonapěťové transformátory energii velkým motorům, strojům a zařízením, které vyžadují vyšší úrovně napětí pro optimální výkon. Průmyslová odvětví, jako je automobilový průmysl, chemické zpracování, těžba a výroba oceli, obvykle provozují své vlastní distribuční systémy vysokého napětí, přičemž transformátory snižují síťové napětí na distribuční napětí závodu a další transformátory dále snižují na úroveň využití strojů.

10.2 Komerční budovy

Kancelářské komplexy, nákupní centra, nemocnice, hotely a další komerční zařízení spoléhají na vysokonapěťové transformátory pro osvětlení, HVAC, výtahy a další základní elektrické zátěže. Velké komerční budovy často přijímají primární napájení středním napětím (obvykle 13,8 kV nebo 4,16 kV), které se sníží na 480 V pro distribuci po celé budově, přičemž další nízkonapěťové transformátory obsluhují zátěže 120/208 V.

10.3 Inženýrské rozvodny

Energetické společnosti používají vysokonapěťové transformátory ke snížení napětí z přenosových vedení na nižší úrovně vhodné pro distribuci domácnostem a komerčním zákazníkům. Tyto transformátory ve vlastnictví- tvoří páteř distribučního systému.

10.4 Systémy obnovitelné energie

Solární a větrné farmy obsahují vysokonapěťové transformátory pro připojení vyrobené elektřiny do sítě. Vzhledem k tomu, že obnovitelná energie neustále roste, výrazně vzrostla poptávka po transformátorech středního napětí navržených speciálně pro tyto aplikace-včetně konstrukcí, které zvládají obousměrný tok energie a velké kolísání napětí-.

10.5 Datová centra

Datová centra patří mezi nejnáročnější aplikace pro vysokonapěťové transformátory. Vyžadují extrémně vysokou spolehlivost (často redundanci N+1 nebo 2N), vynikající kvalitu napájení a vysokou účinnost díky nepřetržitému provozu. Většina datových center používá vysokonapěťovou službu (často 13,8 kV nebo 15 kV) sníženou na 480 V, se sekundárními transformátory napájejícími systémy UPS a napájecí jednotky.

10.6 Zdravotnická zařízení

Nemocnice a zdravotnická zařízení používají vysokonapěťové transformátory k napájení několika nízkonapěťových{0}}rozvaděčů, přičemž samostatné transformátory slouží kritickým větvím, větvím pro bezpečnost života a normálním napájecím větvím, aby bylo zajištěno, že základní systémy zůstanou funkční i v případě jakéhokoli selhání.

 

 

 

Práce s transformátory vysokého napětí vyžaduje přísné dodržování bezpečnostních protokolů. Tato zařízení jsou pod vysokým napětím a představují významné elektrické nebezpečí:

• Pouze kvalifikovaný personálby měl manipulovat nebo pracovat na transformátorech středního napětí.
• Vždy vybít-energiitransformátoru a před přiblížením ověřte nulové napětí.
• Uzemněte transformátorpo de{0}}odpojení energie a před provedením jakékoli práce.
• Udržujte vhodné přibližovací vzdálenostina základě úrovně napětí.
• Používejte vhodné osobní ochranné prostředky (OOP)dimenzovaný na dostupný poruchový proud.
• Dodržujte postupy uzamčení/označení (LOTO).jak to vyžadují předpisy OSHA.

 

 

 

Celkové náklady na vlastnictví vysokonapěťového transformátoru daleko přesahují počáteční kupní cenu.

Počáteční pořizovací nákladyse výrazně liší podle typu: suché transformátory -typu obvykle stojí předem více než jednotky ponořené do kapaliny -se stejným hodnocením, zatímco jednotky s prémiovou-účinností mají vyšší cenu než standardní-účinné modely.

Náklady na instalacizahrnují přípravu místa, betonovou podložku nebo základ, elektrická připojení, uzemnění, protipožární ochranu (je-li požadována) a úvahy o volném prostoru pro budoucí přístup.

Energetické ztrátypředstavují nejvýznamnější průběžné provozní náklady. Žádné-ztráty zátěže (ztráty jádra) jsou přítomny 24 hodin denně, 365 dní v roce, bez ohledu na zátěž. Ztráty zátěže (ztráty mědi) se mění s druhou mocninou zatěžovacího proudu. U transformátoru, který pracuje nepřetržitě při mírném zatížení, mohou energetické ztráty za 30-letou životnost daleko překročit počáteční pořizovací cenu. Investice do transformátoru s vyšší účinností a nižšími ztrátami často přináší atraktivní finanční výnosy.

Náklady na údržbuzávisí na typu transformátoru (tekuté-ponořené vyžaduje pravidelné testování oleje, suché-typ vyžaduje méně), místě instalace a kritičnosti provozu.

Náklady na likvidaci nebo recyklaci-na konci{1}}životnostimůže být podstatný u transformátorů ponořených do oleje-, zejména těch, které obsahují kontaminovaný olej nebo polychlorované bifenyly (PCB) ve starších jednotkách.

 

 

 

Transformátory vysokého napětí jsou trvalou technologií-starou více než sto let, ale neustále se vyvíjející, aby splňovaly nové požadavky na účinnost, spolehlivost a ochranu životního prostředí. Jsou spojením mezi vysokonapěťovou přenosovou sítí-a nízkonapěťovými-systémy, které napájejí náš svět.

Výběr, instalace a údržba těchto transformátorů je multidisciplinární záležitost, která vyžaduje pochopení elektrických principů, bezpečnostních předpisů, mechanických aspektů a ekonomických kompromisů. Dobře-vybraný, správně nainstalovaný a pečlivě udržovaný transformátor středního napětí poskytne desítky let spolehlivé služby. Poddimenzovaná, nesprávně použitá nebo zanedbaná jednotka se může stát trvalým zdrojem problémů, zvyšovat náklady na energii, narušovat provoz a vytvářet bezpečnostní rizika.

Ať už navrhujete nové zařízení, nahrazujete stárnoucí zařízení nebo se jednoduše snažíte lépe porozumět transformátorům ve vašem stávajícím systému, zásady uvedené v této příručce poskytují rámec pro přijímání správných rozhodnutí. Věnujte pozornost detailům-jmenovitému napětí, skupině vektorů, třídě izolace, vůlím, plánu údržby-a váš transformátor středního napětí se vám odmění tichou, účinnou a dlouhodobou-službou.