Потужність трансформатора

Правильний вибір потужності

Електрична мережа в своєму початку має всього лише кілька генераторів. Вони встановлені на електростанції, яка проектується як одне ціле. На багато років вперед в ній все залишається без змін аж до завершення термінів служби турбін, генераторів і трансформаторів. Але в електромережі, що живиться цією електростанцією, як то кажуть «все тече, все змінюється». Підприємства мають тенденції до розвитку і зростання на основі одержуваної електричної енергії. Її джерелом є заводська трансформаторна підстанція і трансформатори, які на ній встановлені.

Тому на етапі проектування важливо правильно вибрати кожен трансформатор в основному за потужністю з урахуванням місцевих умов його експлуатації. На них будуть впливати

• займане підприємством місце в схемі електропостачання,
• обладнання, що працює на підприємстві,
• хід процесу його розвитку.

Потужність трансформатора повинна забезпечити внутрішні потреби підприємства на весь період його експлуатації, який становить не один десяток років. Якщо на етапі проектування обраний менш потужний трансформатор, так само як і надмірно потужний це зайві витрати які завжди дуже небажані.

Заміна трансформатора на нову більш потужну модель це дуже дорога процедура. А оскільки на підстанції для надійності завжди працюють, як мінімум два однакових трансформатора витрати подвояться. Але і невживана потужність трансформатора це також «гроші на вітер». Мережа електропостачання розгалужується на шести рівнях з використанням на кожному з них трансформаторів зазвичай на 6 і 10 кВ на головних понижуючих підстанціях, скорочено «ДПП». Найпотужніші з них відносяться до п`ятого рівня.

Потужність трансформаторів вимірюється в мегавольт - Амперах (Мв · а) і, як правило, відповідає одному зі значень ряду

Висока сторона напруги трансформатора ДПП зазвичай дорівнює одному зі значень ряду

Переважна більшість видів електрообладнання працюють на підприємствах підключені до електромережі підприємства з напругою 220, 380, 500 або 600 В від цехових трансформаторних підстанцій з напругою 3, 6, 10 або 20 кВ на високій стороні.

У цих підстанціях використовуються трансформатори зі стандартними значеннями потужності:

Номінал 2500 кВА потужності трансформатора в цехових підстанціях поширений не так широко як інші номінали потужностей. При аваріях пов`язаних з короткими замиканнями в електричних ланцюгах вторинної обмотки величина струму виходить занадто великий і вимагає дорогих комутаторів. З цієї причини цехові підстанції з трансформаторами 2500 кВА це спеціальні проекти.

Але не завжди трансформатор є прикордонним пристроєм, що об`єднує високовольтну і низьковольтну електромережі яке своєю потужністю визначає роботу споживачів на низькій стороні напруги. Серед споживачів електроенергії є і трансформатори. Вони є частиною електропечей, випрямлячів перетворювачів, зварювального устаткування. Потужність цих трансформаторів вибирається виходячи із специфіки виконуваних ними функцій.

При виборі потужності трансформатора, а також схеми, відповідно до якої він приєднаний в зв`язку з особливостями живильних ліній електропередачі, має значення схема найближчій енергетичної системи району та характеристики її джерел живлення. Тому для трансформаторних підстанцій 3-го рівня з потужностями від 100 до 2500 кВА на етапі проектування істотне значення мають такі параметри як:

• напруга ЛЕП, наскільки вона протяжність, скільки в ній проводів і якого вони перетину,
• чи використовуються компенсатори реактивної потужності,
• які значення номінальних напружень будуть на підстанції і у скількох трансформаторів.

Щоб потужність трансформатора вийшла оптимальною для електроживлення споживачів найкраще грунтуватися на розподілі навантажень протягом доби. Якщо таких даних або графіків немає, шляхом підсумовування активних навантажень - споживачів обчислюється максимальна величина активного навантаження.

Особливості конструкції і втрати

Найбільш ефективним рішенням по сумарним витратам є вибір такої потужності трансформатора, коли він в години «пік» перевантажений, але його номінальна потужність трохи менше тривалої максимального навантаження.

При цьому необхідно враховувати теплообмін його з навколишнім середовищем, який залежить від її температури і конструкції трансформатора. Технічні рішення з зануренням муздрамтеатру з обмотками в масло здатні краще переносити перевантаження, ніж трансформатори з повітряним охолодженням. Нагрівання і втрати потужності відбуваються в результаті великих струмів в обмотках і нагріву муздрамтеатру. Нагрівання від великої сили струму має дві складові:

• постійну, яка визначається активним опір проводу обмотки;
• змінну, яка збільшується через витіснення струму в міру зростання його сили до зовнішньої частини дроти.

Струм вторинної обмотки трансформатора в номінальному режимі досягає декількох тисяч ампер. Наприклад, при потужності 2500 кВА у вторинній обмотці з фазною напругою 400 В номінальний струм буде більше 2000 Ампер в кожній фазі. При такому струмі опір обмотки навіть в частки Ома призводить до нагрівання. Іншим джерелом втрат є вихрові струми в муздрамтеатрі. Незважаючи на застосування збірки його з тонких сталевих пластин трансформаторної сталі втрати істотно зменшуються, але повністю не усуваються.

Індуктивність розсіювання ще один важливий параметр конструкції обмоток і магнітопровода. Вона, по суті, є дроселем, який з`єднаний послідовно з обмоткою і призводить до падіння напруги на висновках обмотки і навантаженні. Оскільки на цей шкідливий параметр можна вплинути тільки конструкцією муздрамтеатру і обмоток, а варіантів для них зовсім небагато, індуктивність розсіювання завжди значна в усіх трифазних трансформаторах. Причина полягає в їх Ш - образних магнитопроводах. Мінімальна індуктивність розсіювання у муздрамтеатру в формі тора, в якому обмотка рівномірно розподілена по ньому. Однак складність формування обмоток визначила магнітопровода в формі тора місце тільки серед малопотужних трансформаторів.

Потужність трансформатора визначає його конструкцію. Вона виходить досить таки складною незважаючи на те, що в трансформаторі всього лише кілька обмоток на одному загальному для них муздрамтеатрі. Його конструкція визначається тими процесами, які відбуваються як при нормальній роботі, так і при аварійних режимах.

Але більш детальний розгляд цього потребують окремої великої статті, а можливо і книги.