Выбор трехфазного трансформатора: группы соединений, потери и руководство по тестированию

На упаковочном заводе были установлены две экструзионные линии с общей нагрузкой двигателя 620 кВА, а существующий распределительный щит на 400 В не мог справиться с бросками напряжения. Коммунальное предприятие предложило снижение напряжения на 11 кВ, поэтому проектная группа выбрала один трехфазный трансформатор мощностью 630 кВА вместо трех однофазных блоков. Решение зависит от принципы проектирования трехфазных силовых трансформаторов которые выходят за рамки номинальных значений, указанных на паспортной табличке: векторная группа, изоляционная среда, материал жилы и данные испытаний, подтверждающие заявленные характеристики.

Что дает трехфазный трансформатор, чего не может дать однофазный трансформатор

Трехфазный трансформатор передает трехфазную мощность между уровнями напряжения в одном магнитном узле, используя примерно на 15-20% меньше стального сердечника и меди обмоток, чем три однофазных блока того же общего номинала. Экономия достигается за счет общего трехветвевого сердечника: три фазовых потока разделены на 120 электрических градусов, их векторная сумма равна нулю в каждый момент времени, а пути магнитного возврата компенсируются.

Вторичные обмотки питают промышленные панели, центры управления двигателями и цепи освещения от одного резервуара или корпуса. Поскольку три фазы имеют общий сердечник, замыкание на одной фазе меняет распределение потока в двух других, что дает трехфазному трансформатору более жесткое регулирование напряжения при несбалансированных нагрузках, чем три независимых однофазных блока. Вот почему коммунальные предприятия и промышленные предприятия стандартизируют трехфазные устройства мощностью примерно выше 25 кВА.

Треугольник или звезда: какое соединение трехфазного трансформатора подойдет для вашей нагрузки

Группа векторов определяет сдвиг фаз между первичным и вторичным линейными напряжениями, наличие нейтрали и путь, по которому проходит ток нулевой последовательности во время несбалансированного замыкания. Выбор Dyn11 вместо Yyn0 не является вопросом предпочтений; он определяет, может ли трансформатор безопасно питать однофазную нагрузку между фазой и нейтралью.

В обмотке треугольником фазные обмотки соединяются встык, поэтому линейное напряжение равно фазному, а тройные гармоники (3-я, 9-я, 15-я) циркулируют внутри треугольника, а не поступают в источник. В обмотке звездой концы фаз встречаются в точке звезды, которая становится нейтралью; линейное напряжение в 1,732 раза превышает фазное напряжение, что обеспечивает линейное напряжение 400 В и фазное напряжение 230 В на вторичной обмотке 400 В.

Для промышленного электроснабжения напряжением 11/0,4 кВ выберите Dyn11, когда какая-либо нагрузка панели работает между фазой и нейтралью, что происходит почти всегда. Yyn0 работает только тогда, когда нагрузка почти сбалансирована, а ток нейтрали остается ниже примерно 10–15 % номинального тока. Dd0 зарезервирован для нагрузок, которым не нужна нейтраль и которые допускают незаземленную или отдельно заземленную систему.

Сухой тип или масляный: решает сайт

Изоляция и охлаждающая среда определяют, где может быть установлен трансформатор и какие системы противопожарной защиты, защиты и технического обслуживания должны быть в здании. Сайт принимает решение об этом выборе до того, как значение кВА будет иметь значение.

Масляный распределительный трансформатор с ленточным сердечником из кремниевой стали Этот блок позиционируется как недорогой вариант с высокой перегрузкой для наружной установки. Полностью герметичная конструкция и охлаждение гофрированными пластинами обеспечивают надежную и не требующую технического обслуживания эксплуатацию на бетонных постаментах. Просмотреть продукт →

Трансформатор сухого типа с сердечником из аморфного сплава Для применения внутри помещений или в жилых помещениях эта конструкция сухого типа исключает риск возгорания и управление жидкостью. Сверхнизкие потери в сердечнике и безмасляная конструкция делают его сильным кандидатом на энергосбережение. Просмотреть продукт →

Когда устройство устанавливается на открытом воздухе на бетонном постаменте с защитной ямой, конструкция с масляным погружением почти всегда является более дешевым вариантом. Когда трансформатор должен находиться внутри здания, примыкающего к жилому пространству, сухой тип устраняет риск пожара и режим управления жидкостью. Менее воспламеняющиеся эфирные жидкости закрывают пробел в конструкциях с маслом для помещений, но резервуар, насос и система охлаждения по-прежнему требуют обслуживания большего количества оборудования, чем обмотка сухого типа.

Основные потери и эффективность: 20-летний драйвер затрат

Потери без нагрузки (в сердечнике) происходят 24 часа в сутки, поэтому выбор материала сердечника обычно определяет большую часть энергозатрат в течение срока службы трансформатора, чем потери в обмотке при типичных рабочих профилях.

Для распределительного трансформатора мощностью 630 кВА обычный сердечник из кремниевой стали с ориентированной структурой (класс S13 в китайском рейтинге эффективности) имеет потери холостого хода около 790 Вт. Сердечник из аморфного сплава, изготовленный из быстрозакаленной металлической ленты, снижает потери холостого хода примерно до 280 Вт для той же номинальной мощности, то есть снижение на 65%. Потери нагрузки (медь) остаются практически неизменными, поскольку они зависят от сечения проводника обмотки, а не от материала сердечника.

Математика окупаемости зависит от профиля нагрузки. Когда средняя нагрузка остается ниже 40-50%, аморфный сердечник окупает свою более высокую первоначальную стоимость за счет экономии потерь в сердечнике в течение 24 часов, обычно в течение трех-семи лет. Когда трансформатор большую часть времени работает с большой нагрузкой, потери на нагрузке преобладают, и разумнее вложить средства в обмотку с меньшими потерями нагрузки или в обмотку большего номинала, работающую при более низкой плотности тока. Практическое руководство по выбору трехфазного трансформатора должно включать годовую кривую нагрузки, а не только пиковую мощность в кВА.

Масляный трансформатор с сердечником из аморфного сплава Если загрузка остается ниже 40-50%, аморфные сердечники окупают дополнительные первоначальные затраты за счет постоянной экономии потерь в сердечнике. Это устройство сочетает в себе надежность и надежность в масляном исполнении для эксплуатации на открытом воздухе. Просмотреть продукт →

Проверочные тесты, которые необходимо запросить перед приемкой

Отчет об испытаниях, а не паспортная табличка, подтверждает, соответствует ли трансформатор указанным уровням потерь, импеданса и устойчивости изоляции. Стандартный заводской отчет является стандартным, но покупатель должен просмотреть цифры перед отправкой устройства. Известный производитель, такой как Jiangsu Hengyuan Transformer Co., Ltd., по запросу может предоставить стандартный отчет для каждого устройства и сертификаты типовых испытаний.

1. Потери холостого хода и ток холостого хода при номинальном напряжении и номинальной частоте
2. Потери нагрузки и напряжение импеданса при номинальном токе с поправкой на 75 градусов C для масляных агрегатов или 120 градусов C для агрегатов сухого типа.
3. Сопротивление обмоток на всех фазах при перекосе фаз менее 2%
4. Сопротивление изоляции при 2,5 кВ плюс выдержка наведенного напряжения при удвоенном номинальном напряжении
5. Проверка коэффициента поворота при каждом отводе и подтверждение группы векторов путем измерения фазового угла
6. Анализ напряжения пробоя масла и растворенных газов для масляных агрегатов при вводе в эксплуатацию

Напряжение импеданса имеет значение для параллельной работы: два устройства с несогласованным импедансом неравномерно распределяют нагрузку и производят контурный ток. Точность соотношения напряжений влияет на падение напряжения на клеммах нагрузки, а результаты испытаний изоляции определяют основу для будущего мониторинга состояния. Если устройство будет обслуживать критические технологические нагрузки, попросите сертификаты типовых испытаний, касающиеся повышения температуры, грозового импульса и устойчивости к короткому замыканию.

Часто задаваемые вопросы: определение размеров и характеристик трехфазного трансформатора