1. Рабочие характеристики без нагрузки
Состояние трансформатора без нагрузки означает, что на первичную обмотку подается номинальное напряжение 11 кВ, а вторичная обмотка разомкнута без нагрузки. Двумя ключевыми показателями работы без нагрузки являются потери холостого хода и ток холостого хода. Когда на обмотку высокого напряжения подается напряжение 11 кВ, переменный магнитный поток проходит через сердечник из кремниевой стали, вызывая гистерезисные потери и потери на вихревые токи. Сумма этих двух потерь определяется как потери на холостом ходу. Потери на холостом ходу сохраняются постоянно после включения трансформатора, независимо от нагрузки на выходе, и представляют собой постоянный источник потребления энергии в распределительных сетях. Современные серии S13 и S22 11кВмасляные трансформаторыиспользовать листы кремнистой стали с высокой проницаемостью и текстурой, которые могут значительно снизить потери на холостом ходу, обеспечивая экономию энергии и снижение затрат. Ток холостого хода — это ток возбуждения, необходимый для установления переменного магнитного потока, который обычно составляет всего от 1% до 3% номинального тока. Чрезмерный ток холостого хода увеличивает потребление реактивной мощности сети и снижает коэффициент мощности. В режиме холостого хода вторичное напряжение примерно равно номинальному низкому напряжению с незначительным отклонением напряжения. Тем не менее, если входное напряжение 11 кВ отклоняется от номинального значения, вторичное выходное напряжение изменяется соответствующим образом. Характеристика холостого хода — обязательный объект заводских приемочных испытаний, используемый для оценки качества пластин сердечника и выявления межвитковых дефектов в обмотках.
2. Рабочие характеристики нагрузки
Нагрузочные характеристики описывают рабочее состояние трансформаторов при подключении к электрическим нагрузкам. Как только вторичная обмотка подключена к цепи нагрузки и ток нагрузки течет через вторичную обмотку, первичный ток соответственно возрастает, чтобы установить баланс магнитодвижущей силы и поддерживать стабильный магнитный поток в сердечнике. Потери в нагрузке являются ключевым параметром при работе под нагрузкой и в основном состоят из потерь в меди обмотки, вызванных прохождением тока через проводники обмоток. Потери нагрузки зависят от квадрата тока нагрузки: более высокая нагрузка приводит к более быстрому росту потерь. В отличие от потерь на холостом ходу, потери на холостом ходу равны нулю и достигают номинального значения при полной нагрузке. Коэффициент мощности подключенной нагрузки также влияет на работу трансформатора. Индуктивные нагрузки, такие как двигатели и водяные насосы, снижают коэффициент мощности и увеличивают падение напряжения, в то время как резистивные нагрузки создают относительно плавное изменение напряжения. В распределительных системах нагрузка постоянно колеблется, и трансформаторы динамически работают между небольшой нагрузкой, половинной нагрузкой и почти полной нагрузкой. Высококачественные масляные распределительные трансформаторы 11 кВ могут поддерживать стабильную работу в широком диапазоне нагрузок, адаптируясь к типичным кривым распределительной нагрузки с тяжелой промышленной нагрузкой в дневное время и легкой жилой нагрузкой в ночное время.
3. Характеристики регулирования напряжения
Скорость регулирования напряжения является критически важным показателем работы распределительной сети.трансформаторы. Он определяется как процентное падение вторичного напряжения при переходе трансформатора с холостого хода на номинальную нагрузку при постоянном входном напряжении. Обмотки трансформатора обладают собственным сопротивлением и реактивным сопротивлением рассеяния. После нагрузки внутренний импеданс создает падение напряжения и приводит к снижению выходного напряжения на стороне низкого напряжения. Больший ток нагрузки и меньший коэффициент мощности нагрузки обеспечивают более высокую скорость регулирования напряжения. Если скорость регулирования напряжения слишком высока, у оборудования конечного пользователя возникнут проблемы с пониженным напряжением, включая недостаточную мощность двигателя и снижение яркости освещения. 11кВ.масляные распределительные трансформаторыоснащены переключателями ответвлений без тока, которые могут регулировать эффективные обороты высоковольтных обмоток после отключения электроэнергии, чтобы компенсировать смещение напряжения сети и оптимизировать выходное напряжение. При проектировании распределительных сетей инженеры резервируют запас регулирования напряжения в соответствии с падением напряжения в сети и сезонными изменениями нагрузки, чтобы поддерживать напряжение на клеммах в пределах допустимого диапазона, определенного стандартами. Регулирование напряжения напрямую влияет на качество электроэнергии, и его нельзя упускать из виду при выборе оборудования.
4. Превышение температуры и тепловые рабочие характеристики.
Характеристики повышения температуры определяют перегрузочную способность и скорость старения изоляции трансформаторов. Все потери холостого хода и потери нагрузки, возникающие во время работы, преобразуются в тепло, которое передается изоляционным маслом в бак и радиаторы, а затем рассеивается в окружающий воздух посредством конвекции.Масляные трансформаторыиспользуйте естественную циркуляцию масла (ONAN) или принудительное воздушное охлаждение (ONAF) для отвода тепла. В номинальных условиях работы существуют строгие ограничения на повышение температуры масла в верхней части обмотки. Когда нагрузка временно превышает номинальную мощность, масляная конструкция может выдерживать перегрузку в течение определенного периода. Благодаря большой теплоемкости изоляционного масла температура повышается медленно. Однако постоянная перегрузка приводит к устойчивому повышению температуры и ускоряет старение бумажных изоляционных материалов. Скорость старения изоляционной бумаги увеличивается в геометрической прогрессии с ростом температуры, а длительная высокая температура напрямую сокращает общий срок службы трансформаторов. Испытание на повышение температуры — это типовое испытание сердечника на заводе, проверяющее соответствие конструкции радиатора и структуры циркуляции масла требованиям. При ежедневном обслуживании мониторинг температуры масла является простым и эффективным методом оценки рабочего состояния трансформатора.
5. Характеристики короткого замыкания и устойчивость к короткому замыканию.
Короткое замыкание может произойти на стороне низкого напряжения распределительных систем. В таких обстоятельствах огромный ток короткого замыкания мгновенно протекает через обмотки трансформатора, создавая сильную электродинамическую силу и мгновенное выделение тепла. Характеристики короткого замыкания в основном оценивают способность трансформатора выдерживать воздействие короткого замыкания. Испытание на короткое замыкание проводится для измерения импеданса короткого замыкания и потерь при коротком замыкании. Импеданс короткого замыкания жизненно важен для распределительных трансформаторов на 11 кВ: более высокий импеданс ограничивает ток короткого замыкания и смягчает воздействие неисправностей короткого замыкания на оборудование. Однако чрезмерный импеданс увеличит скорость регулирования напряжения и вызовет более сильное падение напряжения под нагрузкой. Поэтому при проектировании распределительных трансформаторов 11 кВ необходимо обеспечить баланс между ограничением тока короткого замыкания и стабильностью напряжения. При возникновении короткого замыкания проводники обмоток подвергаются огромной силе электромагнитного воздействия. Если конструкция крепления обмотки слабая, может произойти деформация обмотки и повреждение изоляции, что приведет к необратимому выходу из строя. Высококачественные масляные распределительные трансформаторы имеют высокопрочное связывание обмоток и жесткие опорные конструкции, чтобы удовлетворить требования национальных стандартов и стандартов IEC по устойчивости к кратковременным коротким замыканиям, что снижает риск повреждения оборудования во время внезапных коротких замыканий в распределительных сетях.
6. Характеристики изоляции и старения
11kV масляные трансформаторыиспользовать композитную изоляционную систему, состоящую из изоляционного масла и изоляционной бумаги, для изоляции обмоток высокого и низкого напряжения, а также отделения компонентов под напряжением от заземленного резервуара. Изоляционные материалы сохраняют стабильные характеристики при нормальной рабочей температуре. Тем не менее, изоляция постепенно разрушается в процессе длительной эксплуатации: влага, кислород и высокая температура ускоряют разрушение изоляционной бумаги, а окисление изоляционного масла приводит к образованию кислотных веществ, которые еще больше разрушают изоляционные материалы. Старение изоляции – необратимый процесс. По мере старения диэлектрическая прочность снижается, что может легко вызвать внутренние неисправности, такие как частичный разряд и межвитковое короткое замыкание. Уплотнительная конструкция масляных трансформаторов предназначена для замедления старения: полностью герметичные конструкции блокируют попадание воздуха и влаги и уменьшают износ изоляционного масла. Регулярный хроматографический анализ масла и испытания на диэлектрические потери позволяют отслеживать тенденции старения изоляции, заранее предупреждать о потенциальных неисправностях и продлевать срок службы оборудования.
Заключение
Различные рабочие характеристикиРаспределительные масляные трансформаторы 11 кВвзаимосвязаны и совместно определяют комплексную работу оборудования распределительных сетей. Характеристики холостого хода определяют базовое энергопотребление; характеристики нагрузки отражают потери мощности под нагрузкой; регулирование напряжения напрямую влияет на качество электроэнергии для конечных потребителей; характеристики повышения температуры ограничивают перегрузочную способность и срок службы оборудования; характеристики короткого замыкания представляют собой устойчивость к воздействию короткого замыкания; Характеристики старения изоляции связаны с долгосрочной эксплуатационной надежностью. На этапах выбора проекта, инженерного проектирования и технического обслуживания полное понимание этих основных рабочих характеристик помогает командам по закупкам и инженерам выбирать трансформаторы, соответствующие сценариям применения, сокращать потребление энергии, снижать риски простоев и гарантировать долгосрочную стабильную работу распределительных систем. Хотя трансформаторы сухого типа имеют преимущества в пожароопасных помещениях, масляные распределительные трансформаторы на напряжение 11 кВ остаются наиболее широко используемым распределительным оборудованием в городских и сельских электросетях благодаря зрелым рабочим характеристикам и отличным экономическим показателям.
