Opas keskijännitemuuntajiin

 

 

Keskijännitemuuntajat ovat nykyaikaisen sähköinfrastruktuurin peruskomponentteja. Vaikkasuurjännitemuuntajatkäytetään ensisijaisesti massavoiman siirtoon pitkiä matkoja-generaattorin tehon lisäämiseksi linjahäviöiden minimoimiseksi-keskijännitemuuntajat toimivat jakeluverkossa muuntaen sähköenergiaa jännitetasolta toiselle keskialueen sisällä. Tämä mahdollistaa turvallisen ja tehokkaan sähkönjakelun teollisuuden, kaupan ja sähkönjakelujärjestelmissä. Keskijännitemuuntajien ominaisuuksien, tyyppien ja valintakriteerien ymmärtäminen on siksi välttämätöntä sähköjärjestelmien suunnitteluun ja ylläpitoon osallistuville insinööreille, kiinteistöpäälliköille ja hankintaammattilaisille.

 

 

1.1 Määritelmä

Keskijännitemuuntaja on sähkölaite, joka muuntaa sähköenergiaa keskijännitetasojen -tyypillisesti tulevan jakelujännitteen-ja loppukäyttösovelluksiin soveltuvien alempien jännitteiden välillä. Käytännössä keskijännitemuuntaja vastaanottaa tehoa jännitteillä, jotka vaihtelevat noin2,4 kV - 69 kVja alentaa sen käyttöjännitteille, kuten 480 V, 208 V tai muille kuorman vaatimille tasoille.

Tarkat jänniterajat vaihtelevat hieman sen mukaan, mitä standardia käytät. ANSI:n (American National Standards Institute) mukaan keskijännitemuuntajat voivat käsitellä jännitteitä2,4 kV - 69 kV. IEEE määrittelee keskijännitejärjestelmät Yhdysvalloissa tyypillisesti vaihtelevan5 kV - 35 kVUseimpiin jakelusovelluksiin, joissa laitteet on yleisesti mitoitettu 5 kV tai 15 kV. Euroopassa standardi EN 50588-1 määrittelee keskitehomuuntajat sellaisiksi, joiden jännite on yli 1,1 kV mutta enintään 36 kV laitteissa.

 

1.2 Rooli virranjakelujärjestelmässä

Jotta ymmärtäisit, mihin keskijännitemuuntajat sopivat, se auttaa kuvaamaan laajempaa tehonjakeluhierarkiaa:

Sukupolvi → Vaihteisto:Voimalaitokset tuottavat sähköä suhteellisen matalilla jännitteillä, jotka sitten nostetaan korkeisiin tai -erittäin korkeisiin jännitteisiin (115 kV - 765 kV) tehokkaan pitkän matkan-siirtoa varten.

Vaihteisto → Jakelu:Sähköasemilla korkeat jännitteet alennetaan keskijännitteisiin (tyypillisesti 5 kV - 35 kV) ensiösyöttöjen kautta jaettavaksi.

Jakelu → Asiakas:Keskijännitemuuntajat tarjoavat lopullisen jännitemuunnoksen alentamalla jakelujännitteen käyttötasolle (esim. 480 V, 240 V, 120 V) loppukäyttäjäasiakkaille.

Monissa tapauksissa voimalaitos toimittaa sähköä laitokseen keskijännitteellä, ja laitos omistaa ja käyttää oman keskijännitemuuntajansa siirtyäkseen matalaan jännitteeseen. Tämän järjestelyn ansiosta laitos voi hyödyntää keskijännitepalveluun liittyviä alhaisempia energiakustannuksia ja antaa omistajalle paremman hallinnan sähkön laadusta.

1.3 Keskeiset standardit ja vaatimustenmukaisuus

Keskijännitemuuntajat valmistetaan useiden alan standardien mukaisesti, erityisesti IEEE:ltä ja IEC:ltä. Yhdysvalloissa useimpien jakelumuuntajien ominaisuudet ja toiminnallisuus kuuluvat alleIEEE-standardi C57.12.00(Normaalit yleiset vaatimukset nesteen{0}}upojakelu-, teho- ja säätömuuntajille). Monet muut standardit koskevat kuitenkin tiettyjä muuntajatyyppejä ja -sovelluksia:

• IEEE C57.12.01:Kuiva{0}}jakelu- ja tehomuuntajia koskevat yleiset vakiovaatimukset
• IEEE C57.12.34:Vaatimukset alustalle-asennetuille, lokeroituneille-tyypeille, itse-jäähdytteisille, kolmi-vaihejakelumuuntajille
• IEEE C57.12.28/29:Pad-Asennetun laitekotelon eheys
• IEC 60076:Kansainvälinen standardisarja tehomuuntajille, mukaan lukien keskitehomuuntajat
• NEMA TP-1:Opas energiatehokkuuden määrittämiseen jakelumuuntajille
• DOE 10 CFR osa 431:Yhdysvaltain ministeriön energiatehokkuusstandardit jakelumuuntajille

Yhdysvaltoihin asennettaessa on noudatettavaNational Electrical Code (NFPA 70)on myös pakollinen. Kanadassa,Canadian Electrical Code (CEC)pätee.

 

 

 

Kaikkia keskijännitemuuntajia ei ole luotu samanarvoisiksi. Muuntajatyypin valinnalla on syvällinen vaikutus kustannuksiin, turvallisuuteen, asennusvaatimuksiin ja pitkän aikavälin luotettavuuteen.

 

2.1 Neste-Upotettu vs. kuiva-tyyppi

Tämä on keskeisin ero keskijännitemuuntajien välillä.

Näiden kahden perheen väliset{0}}kaupat ovat huomattavia:

Attribuutti	Neste{0}}Upotettu	Kuiva{0}}tyyppi
Tulipalon vaara	Korkeampi-vaatii palosuojauksen sisäkäyttöön	Matala-sopii sisäasennukseen
Jäähdytysteho	Erinomainen (öljy johtaa hyvin lämpöä)	Kohtalainen (riittaa ilmankiertoa)
Huolto	Vaaditaan määräajoin öljyn testaus ja suodatus	Vähäinen huolto
Elinajanodote	30-40 vuotta tyypillisesti	20-30 vuotta tyypillisesti
Tyypillisiä sovelluksia	Ulkoasemat, sähkönjakelu	Sisäasennukset, liikerakennukset
Alkukustannukset	Yleensä alhaisempi samalla arvosanalla	Yleensä korkeampi samalla arvosanalla
Ympäristöriski	Öljyvuotot voivat saastuttaa maaperän	Ei nestettä, ei roiskevaaraa

 

2.2 Sähköasemamuuntajat

2.3 Pad-Asennettavat muuntajat

2.4 Pylväs-asennetut muuntajat

2.5 Valuhartsimuuntajat

 

 

 

Muuntajan sydämen fyysinen rakenne määrää sen tehokkuuden, häviöt ja suorituskykyominaisuudet.

3.1 Ydinmateriaalit

Ydin toimii magneettisena väylänä energiansiirrolle ensiö- ja toisiokäämien välillä. Sen materiaaliominaisuudet vaikuttavat suoraan ei--kuormitushäviöihin (ydinhäviöihin), tehokkuuteen ja lämpötilan nousuun.

Rae{0}}suuntautunut piiteräs (GOSS)on edelleen yleisimmin käytetty keskijännitemuuntajien ydinmateriaali. Se tarjoaa korkean magneettisen läpäisevyyden ja alhaiset pyörrevirtahäviöt. GOSS on suunniteltu ensisijaisella raesuuntauksella, joka kohdistaa magneettiset alueet magneettivuon suunnan kanssa tehokkuuden maksimoimiseksi.

Amorfiset metalliseoksetovat tulleet vaihtoehdoksi energiatehokkaille{0}jakelumuuntajille. Nämä materiaalit tarjoavat erittäin-pienet rautahäviöt-tyypillisesti 70–80 % pienemmät kuin perinteinen piiteräs-, mutta materiaalikustannukset ovat korkeammat. Ne ovat erityisen houkuttelevia muuntajille, jotka toimivat pienillä kuormilla pitkiä aikoja.

Nanokiteiset pehmeät magneettiset seoksetniillä on erinomaiset magneettiset ominaisuudet korkeilla taajuuksilla, ja niitä käytetään ensisijaisesti elektronisissa tai erikois{0}}käyttömuuntajissa perinteisten 50/60 Hz jakeluyksiköiden sijaan.

 

 

 

Oikean muuntajan valinta alkaa sen perusarvojen ymmärtämisestä.

4.1 Jännitearvot

Jokaisella keskijännitemuuntajalla on kaksi kriittistä jännitearvoa: ensiöjännite (tulopuoli) ja toisiojännite (lähtöpuoli). Esimerkiksi muuntaja, jonka nimellisjännite on 13,8 kV / 480 V, vastaanottaa 13,8 kV ensiöpuolella ja 480 V toisiopuolella.

Muuntajalla on myös perusimpulssitaso (BIL), joka edustaa huippujännitettä, jonka eristys voi kestää salamaniskun tai kytkentäpiikin aikana. Keskijännitemuuntajien BIL-arvot vaihtelevat välillä 60 kV - 150 kV tai enemmän jänniteluokasta ja sovelluksesta riippuen.

4,2 kVA arvot

Muuntajan kVA (kilovoltti{0}}ampeeri) osoittaa sen näennäisen tehokapasiteetin-kuinka paljon virtaa se pystyy kuljettamaan ilman ylikuumenemista. Kolmivaiheisten keskijännitemuuntajien kVA vakiokoot sisältävät:30, 45, 75, 112,5, 150, 225, 300, 500, 750, 1 000, 1 500, 2 000 ja 2 500 kVA.

Oikean kVA-luokituksen valinta on kriittinen. Alikokoinen muuntaja ylikuumenee, mikä lyhentää eristeen käyttöikää ja voi aiheuttaa ennenaikaisen vian. Ylisuuri muuntaja lisää alkukustannuksia ja voi toimia tehottomasti kevyillä kuormilla, koska sydänhäviöitä esiintyy kuormituksesta riippumatta.

4.3 Lämpötilan nousu ja eristysluokat

Muuntajien luettelossa on lämpötilan nousuluokitus -tyypillisesti 80 astetta , 115 astetta tai 150 astetta -, mikä osoittaa, kuinka paljon muuntajan lämpötila nousee ympäristön lämpötilan yläpuolelle täydellä kuormituksella. Muuntaja, jonka nousu on 80 astetta, toimii huomattavasti viileämmin kuin 150 asteen nousulle suunniteltu muuntaja, mikä voi johtaa pidempään eristyksen käyttöikään ja parempaan hyötysuhteeseen, mutta myös korkeampiin alkukustannuksiin.

Eristysluokat (luokka A 105 astetta, luokka B 130 astetta, luokka F 155 astetta, luokka H 180 astetta) määrittelevät suurimman käyttölämpötilan, jonka eristysmateriaalit kestävät ilman merkittävää huononemista.

 

 

 

Muuntajan käämien kytkentätapa määrittää sen suorituskyvyn epätasapainoisissa kuormissa, harmonisissa ja maavioissa.

5.1 Perusyhteystyypit

Perusteellisia on kolmekäämitysliitäntäsuunnitelmat:

Tähti (Wye) -liitäntä (Y):Kunkin vaihekäämin toinen pää on kytketty yhteen yhteisessä kohdassa (nolla). Tähtiliitäntä tarjoaa nollapisteen, joka voidaan maadoittaa.

Delta-liitäntä (D):Vaiheet on kytketty suljetussa piirissä, jossa ei ole nollapistettä. Deltaliitännät ovat luonnostaan ​​tasapainotettuja ja tarjoavat polun nolla-sekvenssivirroille.

Siksak-liitäntä (Z):Erikoisliitäntä, jota käytetään ensisijaisesti muuntajien tai muuntajien, joiden teho on pienempi, maadoittamiseen. Siksak-liitoksia käytetään tyypillisesti vain toissijaisella puolella.

 

5.2 Vektoriryhmämerkintä

Muuntajan vektoriryhmä kuvaa käämikokoonpanoa ja ensiö- ja toisiojännitteiden välistä vaihesuhdetta. Merkintä noudattaa vakiomuotoa:

Ensimmäinen kirjain (iso) osoittaa ensiökäämin liitännän: D tarkoittaa kolmiota, Y on tähti, Z on siksak.

Toinen kirjain (pieni) osoittaa toisiokäämin kytkennän.

"n" tarkoittaa, että neutraali piste on tuotu esiin.

Numero ilmaisee vaihesiirtymän kello{0}}tuntimuodossa (kerrotaan 30 astetta saadaksesi viiveasteet).

5.3 Dyn11:n ja Yyn0:n vertailu

Kaksi vektoriryhmää hallitsee jakelusovelluksia:Dyn11jaYyn0.

Dyn11sisältää delta-kytketyn ensisijaisen (D) ja tähti-kytketyn toissijaisen nollalla (yn), vaihesiirrolla 330 astetta (kellossa 11). Kolmioprimääri tarjoaa kiertotien nolla-sekvenssivirroille ja vangitsee kolminkertaiset harmoniset (3., 9. jne.), estäen niitä heijastamasta takaisin syöttöverkkoon. Dyn11 käsittelee myös epätasapainoisia kuormia poikkeuksellisen hyvin, joten se on ensisijainen valinta nykyaikaisiin jakelujärjestelmiin, joissa on ei-lineaarisia kuormia, kuten tietokoneita, LED-valaistusta ja taajuusmuuttajaa.

Yyn0sisältää tähti-kytketyn ensisijaisen (Y) ja tähti-kytketyn toissijaisen nollalla (yn), nollavaihesiirrolla. Tähtiprimääriseltä puuttuu paluutie nolla-sekvenssivirroille. Tästä johtuen ensiöjännitteeseen voi ilmaantua kolminkertaisia ​​harmonisia yliaaltoja, ja epäsymmetriset kuormat voivat aiheuttaa nollasiirtymän, mikä johtaa vaihejännitteen epätasapainoon. Yyn0 on yleensä rajoitettu sovelluksiin, joissa on minimaalinen harmoninen sisältö ja tasapainotetut kuormat. Lisäksi on olemassa rajoitus: Yyn0-muuntajissa nollajohdon virta ei saa ylittää 25 % toisiokäämin nimellisvirrasta, kun taas Dyn11 pystyy käsittelemään jopa 75 %.

Lyhyesti sanottuna useimpiin nykyaikaisiin sovelluksiin-etenkin sellaisiin, joihin liittyy ei--lineaarisia kuormia, palvelinkeskuksia, teollisuuslaitoksia tai muita laitoksia, joissa on merkittäviä yksi-vaihekuormituksia-Dyn11 on vektoriryhmä.

 

Muuntajan oikea mitoitus on yksi tärkeimmistä päätöksistä sähköjärjestelmän suunnittelussa. Virheet tässä vaiheessa voivat johtaa vuosien tehottomuuteen tai ennenaikaiseen epäonnistumiseen.

6.1 Vaiheittainen-koon-vaiheittainen määritysmenettely

Vaihe 1: Laske kokonaiskuormitusteho.Tee luettelo kaikista kuormista, jotka on kytketty muuntajan{0}}moottoreiden, valaistuksen, LVI-, toimistolaitteiden ja tuotantolaitteiden jälkeen.

Vaihe 2: Käytä samanaikaisuuskertoimia.Kaikki kuormat eivät toimi täydellä teholla samanaikaisesti. Monimuotoisuustekijä (tyypillisesti 0,7 - 0,9) selittää tämän todellisuuden.

Vaihe 3: Ota huomioon moottorin käynnistysvirrat.Induktiiviset kuormat, kuten moottorit, kuluttavat käynnistyksen aikana 3–7 kertaa normaalia käyttövirtaansa. Muuntajan kapasiteetin on oltava riittävä käsittelemään nämä syöttövirrat ilman liiallista jännitehäviötä.

Vaihe 4: Käytä turvamarginaalia.Lisää 20–30 % lisäkapasiteettia kuormituksen vaihteluiden ja tulevan laajentumisen huomioon ottamiseksi.

Vaihe 5: Laske muuntajan kapasiteetti.Käytä kaavaa:

Muuntajan kapasiteetti (kVA)=kokonaiskuormitusteho (kW) ÷ tehokerroin × turvamarginaali

Tyypilliset tehokertoimet ovat 0,8 - 0,95 useimmille teollisille ja kaupallisille kuormille.

Vaihe 6: Valitse seuraava vakiokoko.Pyöristä ylöspäin lähimpään vakiokVA-arvoon kohdan 4.2 luettelosta.

 

6.2 Ympäristö- ja sovellusnäkökohdat

Kokolaskenta on vasta alkua. Useat muut tekijät vaikuttavat lopulliseen valintaasi:

• Korkean lämpötilan ympäristöt:Asennuksissa, joissa ympäristön lämpötila on korkea tai yli 1 000 metrin korkeudessa, pienennä nimelliskapasiteettia 5–20 % heikentyneen jäähdytys- ja eristystehokkuuden vuoksi.
• Harmoninen sisältö:Järjestelmät, joissa on huomattava epälineaarinen kuormitus ({0}}taajuusmuuttajat, UPS-järjestelmät, LED-valaistus, tietokoneet), saattavat vaatia muuntajanK-tekijäluokituskäsittelemään harmonista lämmitystä ilman alenemista.
• Asennusympäristö:Kuiva{0}}tyyppisiä muuntajia suositellaan yleensä sisäasennuksiin, joissa paloturvallisuus on huolenaihe. Nesteeseen-upotetut yksiköt ovat kustannustehokkaampia-ulkoasennuksissa, joissa on riittävästi tilaa ja eristystä.
• Iskukuormat:Lisää kapasiteettia 10–30 % kuormituksille, kuten hitsauskoneille tai kompressoreille, jotka vaativat äkillisiä, suuria virtavaatimuksia.

 

6.3 Tehokkuus- ja energiastandardit

Energiatehokkuuson tullut yhä tärkeämmäksi tekijäksi muuntajien valinnassa, mikä johtuu sekä käyttökustannuksista että viranomaisvaatimuksista.

Yhdysvalloissa,Department of Energy (DOE)vahvistetut pakolliset tehokkuusstandardit jakelumuuntajille, voimaan 1. tammikuuta 2016, 10 CFR Part 431:n mukaisesti. Nämä standardit, jotka koskevat kaikkia kyseisenä päivänä tai sen jälkeen valmistettuja ja missä tahansa Yhdysvaltain osavaltiossa myytyjä jakelumuuntajia, perustuvat tehokkuuteen, joka mitataan35% kuormitus-heijastaa tutkimusta, joka osoittaa, että useimmat jakelumuuntajat toimivat keskimäärin noin 35 prosentilla nimelliskapasiteetista.

Sovelluksiin, jotka vaativat korkeinta tehokkuutta,NEMA Premiumtehomuuntajat tarjoavat noin 30 % pienemmät häviöt kuin DOE 2016 -vaatimukset. Vaikka alkuperäinen kustannuslisä voi olla merkittävä, takaisinmaksuaika pienentyneiden energiahäviöiden ansiosta on usein houkutteleva jatkuvasti kuormitetuille muuntajille.

 

6.4 Impedanssi

Muuntajan impedanssi(prosentteina ilmaistuna) määrittää kuinka paljon muuntaja rajoittaa vikavirtaa ja kuinka paljon jännitehäviö tapahtuu kuormituksen alaisena. Vakiojakelumuuntajien impedanssit vaihtelevat tyypillisesti välillä 2 % - 8 %. Suurempi impedanssi vähentää vikavirtaa ja suojaa alavirran laitteita, mutta lisää jännitehäviötä.

 

 

 

Oikea asennus on kriittistä muuntajan turvallisuuden, suorituskyvyn ja pitkäikäisyyden kannalta. Asennus, joka ei täytä koodin vaatimuksia, voi johtaa ylikuumenemiseen, sähkövaaroihin, tarkastusvirheisiin ja mahdollisiin lakisääteisiin vastuisiin.

7.1 Tila ja työtila

National Electrical Code (NEC) edellyttää riittävää työskentelytilaa sähkölaitteiden ympärillä, jotta se mahdollistaa valmiin ja turvallisen käytön, huollon ja tarkastuksen. Keskeisiä vaatimuksia ovat:

• Vapaan työtilan vähimmäiskorkeus:2,0 m (6,5 jalkaa)
• Vapaan työtilan vähimmäisleveys:914 mm (3 jalkaa)
• Etuvälys:Vähintään 3 jalkaa (0,9 m) muuntajan koteloiden edessä tarkastusta ja huoltoa varten
• Ilmanvaihtoväli:Tyypillisesti 150–300 mm (6–12 tuumaa) tuuletettujen pintojen ympärillä kuiville-tyyppisille muuntajille esteettömän ilmavirran mahdollistamiseksi

Pad{0}}asennettujen muuntajien erityiset välysvaatimukset riippuvat asennuksesta. NEC ei aina määrää vasemman-, oikean- ja takavälykset nimenomaisesti, mutta paikallisia määräyksiä ja valmistajan ohjeita on noudatettava. Esimerkiksi FM Global vaatii 25 jalkaa mineraaliöljyllä täytettyjen{4}}muuntajien välillä, mutta tämä vaatimus putoaa nollaan muuntajille, jotka käyttävät vähemmän-syttyviä nesteitä.

7.2 Osastojen erottaminen

Keskijänniteasennuksissa keskijännite- ja pienjänniteosastot on erotettava teräsesteellä, joka ulottuu osastojen koko korkeuteen ja syvyyteen. Molempien osastojen on oltava ANSI-vaatimukset täyttäviä teräslevyjä.

7.3 Maadoitus

Oikea maadoitus on välttämätöntä turvallisuuden ja laitteiden suojauksen kannalta. Maadoitusvastus tulee yleensä säilyttää arvossaVähemmän tai yhtä suuri kuin 10 ohmia. Muuntajan nolla (jos sellainen on) on maadoitettava kunnolla järjestelmän suunnittelun ja sovellettavien määräysten mukaisesti. Maadoitusvaatimukset on kuvattu yksityiskohtaisesti NEC:n artiklassa 250.

7.4 Palontorjunta

Sisätiloihin tai rakennusten läheisyyteen asennetut öljytäytetyt muuntajat voivat vaatia palosuojatoimenpiteitä. Näitä voivat olla:

• Palo{0}}seinät tai esteet
• Automaattiset palontorjuntajärjestelmät
• Öljysäiliö (vuotojen torjunta-altaat tai öljyn{0}}eristyskuopat)
• Automaattiset vedenpoistojärjestelmät suurempiin asennuksiin

Muuntajassa käytettävän nesteen tyyppi vaikuttaa myös paloturvallisuusvaatimuksiin. Muuntajat, jotka on täytetty vähemmän-syttyvällä tai biologisesti hajoavilla nesteillä, voivat saada pienempiä välyksiä ja yksinkertaistettuja palontorjuntatoimenpiteitä.

 

 

 

Keskijännitemuuntajan suojaaminen vaatii koordinoitua lähestymistapaa, joka korjaa sekä sisäiset viat että ulkoiset järjestelmähäiriöt.

8.1 Ylivirtasuojaus

Muuntajan ylivirtasuojan NEC-vaatimukset riippuvat muuntajan impedanssista. Muuntajien, joiden impedanssi on 6 % tai vähemmän, NEC vaatii sekä ensisijaisen että toisioisen suojauksen. Ensisijainen sulake ei saa ylittää 300 % ensisijaisesta täys-kuormavirrasta (FLA) ja toissijainen ylivirtalaite 480 V jännitteellä ei saa ylittää 125 % toissijaisesta FLA:sta.

8.2 Sulakkeet vs. Katkaisijat

Valinta sulakkeiden ja katkaisijoiden välillä muuntajan suojaamiseksi sisältää kompromisseja:{0}}

Monissa jakeluverkoissa käytetään yhdistelmälähestymistapaa: ensisijaisen puolen sulakkeet oikosulkusuojaukseen- yhdistettynä matalajännitteiseen pääkatkaisijaan, joka tarjoaa ylikuormitussuojauksen.

 

 

 

 

 

Jopa luotettavin muuntaja vaatii säännöllistä huoltoa saavuttaakseen täyden käyttöikänsä. Hyvin -suunniteltu huolto-ohjelma voi pidentää muuntajan käyttöikää tyypillisestä 20–30 vuodesta 40 vuoteen tai enemmän.

9.1 Ennakoiva huolto

Ennakoiva huolto käyttää diagnostiikkatyökaluja mahdollisten ongelmien tunnistamiseen ennen kuin ne johtavat vikaan.

• Liuotetun kaasun analyysi (DGA):Tehokkain työkalu öljy{0}}upotettujen muuntajien kunnon arvioimiseen. Analysoimalla eristeöljyyn liuenneita kaasuja -vety, metaani, asetyleeni, etyleeni-teknikot voivat havaita ongelmat, kuten ylikuumenemisen, kipinöinnin ja eristeen rikkoutumisen. Säännöllinen DGA varoittaa varhaisessa vaiheessa kehittyvistä vioista ja auttaa priorisoimaan huoltotoimia.
• Infrapunatermografia (IR-skannaus):Lämpökuvaus havaitsee yhteyspisteet, jotka osoittavat löystyneitä liitoksia,{0}}korkean resistanssin liitoksia, ylikuormitusta tai viallista eristystä. Lokero-tyyppisissä muuntajissa IR voi joskus havaita epänormaalia kuumenemista vahingoittuneissa koskettimissa tai muita toimintahäiriöitä, jotka aiheuttavat lämpötilan nousua ulkopinnoilla.
• Osittaispurkauksen (PD) valvonta:Osittaiset purkaukset ovat varhaisia ​​merkkejä eristyksen heikkenemisestä. PD-valvonta käyttää antureita tunnistamaan muuntajan eristysjärjestelmässä esiintyvät sähköpurkaukset, ennen kuin ne laajenevat täysiksi vioittumisiksi.

9.2 Ennaltaehkäisevä huolto

Ennaltaehkäisevä huolto noudattaa kiinteää aikataulua normaalin kulumisen korjaamiseksi.

• Säännöllinen öljynäytteenotto ja testaus:Jakojännitetestit mittaavat öljyn eristyslujuutta; alhainen BDV tarkoittaa kontaminaatiota tai kosteutta. Kosteuspitoisuus tulee mitata Karl Fischer -titrauksella ja pitää hyväksyttävissä rajoissa.
• Holkkien tarkastus:Silmämääräinen tarkastus halkeamien, lian kerääntymisen ja vaurioiden varalta. Kapasitanssi- ja tan deltatestit arvioivat läpivientien eristyksen kuntoa.
• Hananvaihtimen huolto:Muuntajien, joissa on on{0}}kuorman käämikytkimet (OLTC), öljytaso on tarkastettava, koskettimet on tarkastettava hiilikerrostumien varalta ja puhdistettava ja öljy vaihdettava, jos ne ovat saastuneet.
• Tiiviystarkastukset ja vuotojen havaitseminen:Öljyvuotot on tunnistettava ja korjattava viipymättä eristyksen eheyden säilyttämiseksi ja ympäristön saastumisen estämiseksi.

9.3 Tarkastustiheydet

Vaikka tietyt taajuudet riippuvat muuntajan kriittisyydestä ja käyttöympäristöstä, yleisiä ohjeita ovat:

• Silmämääräiset tarkastukset:Kuukausittain tai neljännesvuosittain keskittyen öljytasoihin, vuodot, epätavallinen melu ja yleinen kunto
• Infrapunatermografia:Vuosittain tai useammin kriittisten muuntajien kohdalla
• Öljynäytteenotto ja DGA:Vuosittain vakioasennuksille; puolivuosittain{0}}kriittisille tai raskaasti kuormitetuille muuntajille
• Sähkötestaus (eristysresistanssi, kääntösuhde, käämitysvastus):2-5 vuoden välein
• Kattava remontti:10-15 vuoden välein suurille tehomuuntajille

 

 

 

Keskijännitemuuntajat palvelevat huomattavan monipuolisia sovelluksia.

10.1 Teollisuuslaitokset

Valmistuslaitoksissa ja tehtaissa keskijännitemuuntajat syöttävät virtaa suurille moottoreille, koneille ja laitteille, jotka vaativat korkeampaa jännitetasoa optimaalisen suorituskyvyn saavuttamiseksi. Alalla, kuten autoteollisuudessa, kemianteollisuudessa, kaivosteollisuudessa ja terästeollisuudessa, on tyypillisesti käytössä omia keskijännitejakelujärjestelmiään muuntajilla, jotka alentavat käyttöjännitettä tehtaiden jakelujännitteeksi, ja lisämuuntajat laskevat edelleen koneen käyttötasolle.

10.2 Liikerakennukset

Toimistokompleksit, ostoskeskukset, sairaalat, hotellit ja muut kaupalliset laitokset käyttävät keskijännitemuuntajia valaistukseen, LVI-järjestelmään, hisseihin ja muihin välttämättömiin sähkökuormiin. Suuret kaupalliset rakennukset saavat usein ensisijaista palvelua keskijännitteellä (tyypillisesti 13,8 kV tai 4,16 kV), joka laskee 480 V:iin koko rakennuksen jakelua varten, ja lisäksi pienjännitemuuntajat palvelevat 120/208 V:n kuormia.

10.3 Sähköasemat

Sähkölaitokset käyttävät keskijännitemuuntajia alentaakseen jännitettä siirtolinjoilta alemmalle tasolle, joka soveltuu jakeluun koti- ja yritysasiakkaille. Nämä laitoksen -omistuksessa olevat muuntajat muodostavat jakelujärjestelmän selkärangan.

10.4 Uusiutuvat energiajärjestelmät

Aurinko- ja tuulipuistot sisältävät keskijännitemuuntajia tuotetun sähkön kytkemiseksi verkkoon. Uusiutuvan energian kasvaessa erityisesti näihin sovelluksiin suunniteltujen keskijännitemuuntajien kysyntä -mukaan lukien mallit, jotka käsittelevät kaksisuuntaista tehovirtaa ja suuria jännitevaihteluita{2}}on kasvanut huomattavasti.

10.5 Palvelinkeskukset

Datakeskukset ovat vaativimpia keskijännitemuuntajien sovelluksia. Ne vaativat erittäin suurta luotettavuutta (usein N+1 tai 2N redundanssia), erinomaista virranlaatua ja korkeaa hyötysuhdetta jatkuvan toiminnan ansiosta. Useimmat palvelinkeskukset käyttävät keskijännitepalvelua (usein 13,8 kV tai 15 kV), joka on alennettu 480 V:iin, ja toisiomuuntajat syöttävät UPS-järjestelmiä ja virranjakeluyksiköitä.

10.6 Terveydenhuoltopalvelut

Sairaalat ja terveydenhuoltolaitokset käyttävät keskijännitemuuntajia useiden pienjännitekytkintaulujen syöttämiseen. Erilliset muuntajat palvelevat kriittisiä haaroja, hengenturvahaaroja ja normaaleja tehohaaroja, jotta keskeiset järjestelmät pysyvät toimintakunnossa kaikissa vikatilanteissa.

 

 

 

Työskentely keskijännitemuuntajien kanssa vaatii tiukkaa turvallisuusohjeiden noudattamista. Nämä laitteet kuljettavat suuria jännitteitä ja aiheuttavat merkittäviä sähkövaaroja:

• Vain pätevä henkilökuntapitäisi käsitellä tai työskennellä keskijännitemuuntajilla.
• Irrota aina virta{0}}muuntaja ja tarkista nollajännite ennen kuin lähestyt.
• Maadoita muuntajavirrankatkaisun jälkeen-ja ennen minkään työn suorittamista.
• Säilytä sopivat lähestymisetäisyydetjännitetason perusteella.
• Käytä asianmukaisia ​​henkilösuojaimia (PPE)mitoitettu käytettävissä olevan vikavirran mukaan.
• Noudata LOTO (lockout/tagout) -menettelyjäOSHA:n määräysten mukaisesti.

 

 

 

Keskijännitemuuntajan kokonaisomistuskustannukset ylittävät paljon alkuperäisen ostohinnan.

Alkuperäiset hankintakustannuksetvaihtelee huomattavasti tyypeittäin: kuiva-tyyppiset muuntajat maksavat yleensä enemmän etukäteen kuin nestemäiset-upotusyksiköt, joilla on sama arvo, kun taas huippuluokan-tehokkuusyksiköt ovat korkeampia kuin tavalliset-tehokkuusmallit.

Asennuskustannuksetsisältää työpaikan valmistelun, betonilevyn tai -perustuksen, sähköliitännät, maadoituksen, palosuojauksen (tarvittaessa) ja tulevaa käyttöä varten tarvittavat etäisyydet.

Energiahäviötedustavat merkittävimpiä juoksevia käyttökustannuksia. Ei-kuormitushäviöitä (ydinhäviöitä) 24 tuntia vuorokaudessa, 365 päivää vuodessa kuormasta riippumatta. Kuormitushäviöt (kuparihäviöt) vaihtelevat kuormitusvirran neliön mukaan. Jatkuvasti kohtalaisella kuormituksella toimivan muuntajan energiahäviöt yli 30 -vuoden käyttöiän aikana voivat huomattavasti ylittää alkuperäisen ostohinnan. Investointi tehokkaampaan muuntajaan pienemmillä häviöillä tuottaa usein houkuttelevia taloudellisia tuottoja.

Ylläpitokulutriippuvat muuntajan tyypistä (neste{0}}upotettu vaatii säännöllistä öljytestausta, kuiva{1}}tyyppi vaatii vähemmän), asennuspaikasta ja toiminnan kriittisyydestä.

Käyttöiän-päättyneen-hävitys- tai kierrätyskustannuksetvoi olla merkittävä öljy{0}}upotetuille muuntajille, erityisesti sellaisille, jotka sisältävät kontaminoitua öljyä tai polykloorattuja bifenyylejä (PCB:itä) vanhemmissa yksiköissä.

 

 

 

Keskijännitemuuntajat ovat kestävää tekniikkaa-yli vuosisadan vanhaa, mutta silti jatkuvasti kehittyvää tekniikkaa vastaamaan uusiin tehokkuuden, luotettavuuden ja ympäristönsuojelun vaatimuksiin. Ne muodostavat yhteyden korkeajännitteisen siirtoverkon ja maailmaamme virtaavien-pienjännitejärjestelmien välillä.

Näiden muuntajien valitseminen, asentaminen ja huolto on monialainen hanke, joka edellyttää sähköperiaatteiden, turvallisuusmääräysten, mekaanisten näkökohtien ja taloudellisten{0}}kauppojen ymmärtämistä. Hyvin -valittu, oikein asennettu ja huolellisesti huollettu keskijännitemuuntaja tarjoaa vuosikymmeniä luotettavaa palvelua. Alimitoitettu, väärin käytetty tai laiminlyöty yksikkö voi olla jatkuva ongelmien lähde, joka nostaa energiakustannuksia, häiritsee toimintaa ja aiheuttaa turvallisuusriskejä.

Suunnitteletpa uutta laitosta, korvaatpa vanhentuneita laitteita tai haluat vain ymmärtää paremmin nykyisen järjestelmäsi muuntajia, tässä oppaassa esitetyt periaatteet tarjoavat puitteet järkevien päätösten tekemiselle. Kiinnitä huomiota yksityiskohtiin-jänniteluokitukset, vektoriryhmä, eristysluokka, välykset, huoltoaikataulu-ja keskijännitemuuntajasi palkitsee sinut hiljaisella, tehokkaalla-pitkäaikaisella palvelulla.