Bei der Verwendung von Elektrizität ist es notwendig, die Spannung von einer Stufe zur anderen zu ändern. Trockentransformatoren (auch bekannt als luftgekühlt) erfüllen diese Funktion so sicher und effizient, dass sie häufig für Inneninstallationen in öffentlichen Gebäuden und Wohngebäuden verwendet werden, wo andere Arten dieser Geräte als zu riskant gelten.
Arten von Transformatoren: flüssig und trocken
Grundsätzlich gibt es zwei verschiedene Typen eines solchen Gerätes: flüssigkeitsisoliert und gekühlt (flüssiger Typ) und luft- oder luft-gasgemischgekühlt (trockener Typ).
Für Transformatoren des ersten Typs kann das Kühlmedium normales Mineralöl sein. Es werden auch andere Substanzen verwendet, wie flammhemmende Kohlenwasserstoffe und Silikonflüssigkeiten. Solche Transformatoren haben einen Kern und Wicklungen, die in einen Tank mit flüssigem Medium eingetaucht sind, das sowohl als Isolator als auch als Kühlmittel dient.
Die häufigste Kraft trockenTransformatoren haben mit Epoxidharz gefüllte Wicklungen, die als Isolator dienen. Es schützt Leiter vor Staub und atmosphärischer Korrosion. Da jedoch Spulengießformen nur mit festen Abmessungen verwendet werden, ist der Spielraum für Änderungen in der Konstruktion solcher Vorrichtungen geringer. Im Bereich, der üblicherweise in der Stromversorgung kleiner Industrieunternehmen sowie öffentlicher und privater Gebäude verwendet wird, duplizieren Trockentransformatoren den Leistungsbereich ihrer flüssigen Gegenstücke vollständig.
Hauptparameter
Der wichtigste Moment beim Betrieb der betreffenden Geräte ist die Gewährleistung des Temperaturregimes der Wicklungen. Um bei der Auswahl oder dem Kauf eines Trockengeräts für die Stromversorgung verschiedener Objekte zu helfen, werden wir einige grundlegende Betriebsparameter berücksichtigen:
- Leistung, kVA.
- Primäre und sekundäre Nennspannung.
- Die Wärmeabgabe eines Isolationssystems ist die Summe aus der maximalen Umgebungstemperatur + dem durchschnittlichen Temperaturanstieg in den Wicklungen + der Differenz zwischen dem durchschnittlichen Temperaturanstieg in den Wicklungen und der höchsten Temperatur in ihnen.
- Kern und Spulen - mögliche Beschädigung des Kerns oder Häufung von Delaminationen (Kupfer- oder Aluminiumleiter) sind besonders besorgniserregend.
Es gibt verschiedene Bauarten von Transformatoren, die hauptsächlich durch die Methoden bestimmt werden, mit denen ihre Wicklungen isoliert werden. Darunter sind bekannt: Vakuumimprägnierung, Verguss und Gussspule. Betrachten wir sie einzeln.
Vakuumimprägnierung (VPI) Isolierung
Diese Technologie erzeugt durch abwechselnde Druck- und Vakuumzyklen ein Lackfinish auf Leitern. Das VPI-Verfahren verwendet Polyesterharze. Es verleiht den Leitern ein besseres Lackfinish als herkömmliches Tauchen. Damit beschichtete Spulen werden dann in einen Ofen gelegt, wo das Backen stattfindet. Sie sind viel widerstandsfähiger gegen Koronaentladungen. Wie sieht so ein Transformator aus? Sein Foto ist unten gepostet.
Vakuumverkapselung (VPE)
Diese Methode übertrifft normalerweise den VPI-Prozess. Während des Herstellungsprozesses werden mehrere Dips hinzugefügt, um die Spule einzukapseln, wonach ihre Beschichtung in einem Ofen gebacken wird. Diese Transformatoren bieten einen besseren Schutz gegen aggressive und feuchte Umgebungen als ihre VPI-Pendants. Wie sieht so ein Transformator aus? Sein Foto ist unten dargestellt.
Verkapselung (Versiegelung)
Gekapselte Transformatoren sind herkömmliche Geräte, deren Wicklungen mit Silikonverbindungen oder Epoxidharz beschichtet und vollständig in ein schweres Gehäuse eingeschlossen sind. Beim Herstellungsprozess werden die Wicklungen mit einem dichten Epoxidharz mit hoher Durchschlagsfestigkeit gefüllt, das den Transformator vor allen Umgebungen schützt.
Gussspulen (aus verdichtetem Epoxid)
Diese Geräte enth alten Spulen, die während des Formprozesses in Epoxidharz eingekapselt werden. Sie werden unter Einwirkung vollständig mit Harz gefülltVakuum.
Jede Wicklungsisolationsmethode ist speziell für bestimmte Umgebungen geeignet. Es ist sehr wichtig zu verstehen, wo die entsprechenden Gerätetypen am besten eingesetzt werden. Beispielsweise kosten Trockengießharztransformatoren etwa 50 % mehr als VPE- oder VPI-Produkte. Daher kann die Wahl eines bestimmten Gerätetyps die Gesamtkosten des Projekts erheblich beeinflussen.
Empfehlungen zur Auswahl
Wenn eine erhöhte Beständigkeit gegen Koronaentladungen (d. h. elektrische Entladungen, die durch eine Feldstärke verursacht werden, die die Durchschlagsfestigkeit der Isolierung übersteigt) erforderlich ist, sollte ein VPI-Transformator verwendet werden, wenn keine erhöhte mechanische Festigkeit der Wicklungen erforderlich ist.
Verwenden Sie diese mit Gussspulen, wenn zusätzliche Festigkeit und Schutz erforderlich sind, z. B. in rauen Umgebungen wie chemischen Prozessanlagen, Baustofffabriken und Außenanlagen. Aggressive Umgebungen umfassen Substanzen, die die Wicklungen anderer Trockentransformatoren beeinträchtigen können, einschließlich Salze, Staub, korrosive Gase, Feuchtigkeit und Metallpartikel.
Darüber hinaus haben Gießharzwicklungen eine verbesserte Fähigkeit, kurzfristigen und wiederholten Überlastungen standzuh alten, die in vielen Herstellungsprozessen üblich sind.
Ein Ingenieur muss sich bei kritischen Anwendungen und rauen Umgebungen oft zwischen Gießharz oder VPI/VPE-Typ entscheiden. Der erste Typ wird allgemein als der beste angesehen. Einige Herstelleres wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Gießharzisolierung die Lebensdauer des Transformators begrenzt. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Epoxidharz ist geringer als der von Kupferleitern. Die zyklische Ausdehnung und Kontraktion beim Aufheizen und Abkühlen der Spulen kann schließlich dazu führen, dass das Harz reißt. Es wird auch angemerkt, dass der VPI-Typ-Transformator solche Prozesse besser bewältigen kann und daher länger hält. Am Ende liegt die endgültige Entscheidung beim Energietechniker.
Flüssig vs. Trocken
Mit Flüssigkeit gefüllte Transformatoren sind in der Regel effizienter als trocken gefüllte und haben daher eine längere Lebensdauer. Außerdem ist Flüssigkeit ein effizienteres Medium zum Kühlen lokaler Hochtemperaturbereiche in Wicklungen. Außerdem haben flüssigkeitsgefüllte Geräte eine bessere Überlastfähigkeit.
So hat ein 1000 KVA Trockentransformator bei Halblast eine Verlustleistung von ca. 8 kW und bei Volllast ca. 16 kW. Gleichzeitig hat der gleiche „Tausender“, aber flüssig, etwa die Hälfte des Abfalls. Der Öl-Zweitausender verursacht bei Halblast Verluste von 8 kW und bei Volllast - 16 kW. Sein trockenes Pendant zeichnet sich durch Kosten von 13 bzw. 26,5 kW aus. Das bedeutet, dass Trockentransformatoren bei den Verlusten den zweifelhaften Vorsprung haben. Gleichzeitig ist ihr Preis höher als der von flüssigen.
Aufgrund der stärkeren Kühlung der Wicklungen haben Flüssiggeräte kleinere Abmessungen (Tiefe und Breite) als Trockengeräte gleicher Leistung. Es kannbeeinflussen die erforderliche Fläche von Umspannwerken (insbesondere eingebaute) und damit die Kosten der gesamten Anlage. Ein typischer Trockentransformator mit 1000 KVA hat also eine Tiefe von 1,6 m und eine Breite von 2,44 m. Gleichzeitig hat ein ähnlicher Öltransformator in geringer Tiefe eine Breite von etwa 1,5 m. Aber dieser Typ ist jedoch, hat eine Reihe von Nachteilen.
Zum Beispiel ist der Brandschutz bei Flüssigtransformatoren wichtiger, wenn ein brennbares Kühlmittel verwendet wird. Natürlich können auch trockene Transformatoren Feuer fangen. Ein zweckentfremdetes Flüssigkeitsgerät kann sogar explodieren.
Abhängig von den Betriebsbedingungen benötigen flüssigkeitsgefüllte Produkte möglicherweise eine Auffangwanne, um austretendes Kühlmittel aufzufangen.
Vielleicht liegt bei der Auswahl von Transformatoren der Übergang von einer klaren Präferenz für trockene Typen zu flüssigen Typen zwischen 500 kVA und 2,5 MVA, wobei der erste Typ vorzugsweise bis zur unteren Grenze des Bereichs verwendet wird und der zweite darüber.
Ein wichtiger Faktor bei der Auswahl des Typs ist der Installationsort des Transformators, z. B. innerhalb eines Bürogebäudes oder im Freien, sowie die Versorgung industrieller Lasten.
Trockentransformatoren über 5 MVA sind leicht erhältlich, aber viele sind mit Flüssigkeit gefüllt. Auch bei der Außenaufstellung ist dieser Typ vorherrschend.
Ein paar Worte zur Belüftung
Wenn der Trafo mit einem Gebläse ausgestattet ist, kann die Belastung deutlich erhöht werden. Also für gegossene WicklungenDiese Funktion kann die Dauerbelastbarkeit auf bis zu 50 % über der Nennlast erhöhen. Bei VPE- oder VPI-Typen kann die Leistungssteigerung in diesem Fall bis zu 33 % betragen.
Zum Beispiel erhöht sich die Leistung eines standardmäßigen 3000-kVA-Gusstransformators, wenn er mit einem Gebläse ausgestattet ist, auf 4500 kVA (um 50 %). Gleichzeitig erhöht ein VPE- oder VPI-Typ mit 2500 kVA und Lüfter diese auf 3,333 kVA (um 33 %).
Sie müssen jedoch immer berücksichtigen, dass das Vorhandensein eines Gebläses die Gesamtzuverlässigkeit des Systems verringert. Fällt der Lüfter beim Gebläsebetrieb unter einer höheren als der Nennlast aus, besteht die Gefahr eines schweren Unfalls, bei dem Sie den gesamten Transformator verlieren können.
Und was ist mit dem russischen Markt?
Es ist erwähnenswert, dass es in Russland in den letzten Jahren eine stetige Tendenz gab, die Erfahrungen in Europa zu wiederholen, wo bis zu 90 % aller neu installierten Transformatoren Trockentransformatoren sind. Der Markt reagiert entsprechend. Heute gibt es in der Russischen Föderation Angebote für solche Geräte von zwei Herstellergruppen. Die erste davon umfasst russische, italienische, chinesische und koreanische Marken. Grundsätzlich werden konstruktive Analoga bekannter russischer Marken angeboten: TSZ, TSL, TSGL. Was kostet so ein Trockentransformator? Der Preis eines typischen "Tausenders" variiert zwischen 900.000 und 1 Million Rubel.
Die zweite Gruppe umfasst deutsche und französische Hersteller. Sie bieten Qualitäten der Serien DTTH, GDNN, GDHN an. Wie viel wird ein solcher importierter Transformator kosten? Der Preis für denselben „Tausender“beträgt 1,5 bis 2 Millionen Rubel.
